Loại nhựa

Vật liệu nhựa có những khác biệt sâu sắc về thành phần hóa học và cấu trúc so với kim loại và gốm sứ và bản thân chúng không đồng nhất về cấu trúc và tính chất. Những khác biệt này được phản ánh trong các tính chất vật lý như mật độ, sức mạnh, độ cứng, khả năng chịu nhiệt và áp suất, dễ tạo hình và gia công. Nhìn chung những lợi thế chính của vật liệu: sẵn có và chi phí cạnh tranh; dễ dàng tạo thành các hình dạng phức tạp; điều chỉnh cho các ứng dụng cụ thể; dễ dàng nối; mật độ thấp và do đó các thành phần nhẹ; và khả năng chống ăn mòn của thực phẩm.

Mặt khác, các hệ số giãn nở nhiệt, xu hướng hư hỏng cơ học và tính nhạy cảm với tác động của nhiệt, đặc biệt là nhiệt độ và áp suất cao kết hợp với nhau và, trong trường hợp cực đoan, gây cháy, được tính chống lại chúng đối với một số ứng dụng.

Bảng 1: Tên thông thường và chữ viết tắt của một số loại nhựa thương mại chính (TP biểu thị một loại nhựa nhiệt dẻo, TS một loại nhiệt rắn)

Tên thường gọi hoặc viết tắt Vật liệu

ABS

Acrylonitrile−butadiene−styrene copolymer

Acetal Polyoxymethylene:polyformaldehyde

Acrylic Methylmethacrylate polymer

Epoxy Epoxide resin

EVA Ethylene−vinyl acetate copolymer

GRP Nhựa gia cường sợi thủy tinh — thường dựa trên nhựa nhiệt rắn UP hoặc EP

Polycarbonate Polycarbonate

Polyester Polyester chưa bão hòa - thường được kết hợp với styrene

Polyethylene or polythene

Polyethylene

Polyetylen mật độ thấp

Polyetylen mật độ trung bình

Polyetylen mật độ cao

Polypropylene

Polystyrene

Polyurethane

PVC (vinyl)

PVC không hóa dẻo

Polypropylen và copolyme trong đó propylen là thành phần chính

Polystyrene

Polyurethane

Polyvinyl cholorua và copolyme trong đó vinyl clorua là thành phần chính

PVC không có chất hóa dẻo monomeric

PVC biến tính chịu va đập (PVC-MU)

PVC không có chất hóa dẻo monome

PVC clo hóa

Polybutene: polybutylene

Cross-linked polythene

PTFE

PVC biến đổi về mặt hóa học bằng cách khử trùng bằng clo

Polybutene-1:

Ví dụ, polyetylen được biến đổi bằng liên kết ngang do bức xạ gây ra

Polytetrafluoroethylene

PE (TP)

PE - LD (TP)

PE - MD (TP)

PE - HD (TP)

PP (TP)

PS (TP)

PUR (TS)

PVC (TP)

PVC - U (TP) (TP)

PVC - C (TP)

PB (TP)

PE -X (TP)

PTFE (TP)

Nhựa được kết hợp từ các polyme hữu cơ, tức là dựa trên carbon, cùng với chất ổn định, chất hỗ trợ xử lý, chất độn và bột màu hoặc chất tạo màu thích hợp. Các loại polyme hoặc nhựa chính hiện có là nhựa nhiệt dẻo hoặc nhiệt rắn, và những loại này có thể gặp trong bối cảnh hiện tại được liệt kê trong bảng 1 cùng với các chữ viết tắt nếu được định nghĩa. Phần lớn chúng có bản chất là nhựa nhiệt dẻo, nghĩa là được tạo thành hình dạng bằng cách nấu chảy, và sẽ làm mềm và nấu chảy lại nếu được nung nóng đủ mức; polyetylen, được sản xuất từ etylen dưới áp suất bởi tác động của nhiệt và chất xúc tác. Chất xúc tác càng hiệu quả thì nhiệt độ và áp suất cần thiết càng thấp và thông thường mật độ polyetylen được tạo ra càng cao. Một phân tử polyetylen có một xương sống dài, được hình thành bởi các nguyên tử cacbon liên kết, về cơ bản có thể thẳng hoặc phân nhánh ở các mức độ khác nhau. Polyetylen mật độ cao (PE-HD) có ít nhánh ngắn hơn và ít hơn so với polyetylen mật độ thấp (PE-LD), để các phân tử có thể kết hợp với nhau chặt chẽ hơn, có trật tự hơn. Kết quả là PE-HD có hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn, độ bền kéo và nhiệt độ làm việc tối đa cao hơn. Người ta thường sản xuất Polypropylen và polybutylen bằng phương pháp tương tự như phương pháp sử dụng cho PE-HD và có cấu trúc trật tự cao sở hữu khả năng chịu nhiệt tương đối tốt. Các polyme khác như PVC-U, PS và PMMA có sự phân bố ngẫu nhiên hơn của các nhóm thế trên chuỗi polyme chính và tính chất của chúng phản ánh sự khác biệt về cấu trúc này.

Các tính chất của một polyme đơn giản có thể được sửa đổi bằng cách đồng trùng hợp, pha trộn hoặc phản ứng hóa học khác. Ví dụ, một chất đồng trùng hợp của acrylonitril và styren có thể được pha trộn cơ học với cao su polybutadien để tạo ra

ABS, một sản phẩm có khả năng chống va đập tuyệt vời. Tương tự, PVC-U có thể được biến đổi do va đập bằng cách pha trộn, thường là với chất đồng trùng hợp acrylic phức hợp. Clo hóa truyền đạt khả năng chịu nhiệt được cải thiện cho PVC. Mặc dù

PVC trong nhiều mục đích sử dụng cuối cùng được biến đổi bằng cách bổ sung chất hóa dẻo, nhưng điều này không phù hợp trong bối cảnh hiện tại vì sẽ dẫn đến các sản phẩm quá mềm, nhạy cảm với nhiệt và sự rò rỉ chất hóa dẻo có thể xảy ra khi tiếp xúc lâu dài với nước. Do đó, PVC được đề cập trong một số chương không hóa dẻo.

Bằng cách đó, các đặc tính của polyme có thể được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể, nhưng chi phí có thể hạn chế một số ứng dụng thực tế.

Không phải tất cả các polyme được liệt kê trong bảng 1 đều có xương sống carbon liên tục. Ví dụ, trong POM, xương sống bao gồm các nguyên tử carbon và oxy xen kẽ. Những người khác bao gồm các nhóm nguyên tử đặc trưng trong chuỗi mà tên của chúng xác định, ví dụ: polyeste và polyuretan. Acetals là nhựa nhiệt dẻo có các phân tử tuyến tính, riêng biệt. Tuy nhiên, polyurethan và polyeste không no thường gặp nhất trong bối cảnh hiện nay, dưới dạng vật liệu nhiệt rắn cứng. Trong thực tế, chúng được cung cấp dưới dạng tiền polyme phải được trộn cùng với chất xúc tác cho UP, ngay trước khi tạo form để định hình. Các cấu trúc cuối cùng có tính liên kết chéo cao — mạng mở rộng, ba chiều — và không tan chảy khi đun nóng, mặc dù nhiệt độ quá cao có thể gây ra sự phân hủy. Các sản phẩm như vậy thường được đặc trưng bởi khả năng chịu nhiệt và độ cứng tương đối tốt, nhưng các đặc tính có thể thay đổi theo thành phần hóa học.

Polyeste không no có cấu trúc đặc biệt phức tạp. Các đặc tính chống cháy có thể được truyền dẫnbằng cách đưa vào các chất phụ gia phù hợp. Vì các loại nhựa được xử lý thường cứng và giòn nên đối với hầu hết các mục đích, cần cung cấp thêm chất gia cố dưới dạng sợi thủy tinh, ví dụ: như các sợi ngẫu nhiên trong các hợp chất nhào bột, hoặc thảm sợi được cắt nhỏ. Loại và lượng thủy tinh cùng với liên kết giữa nhựa với thủy tinh chi phối phần lớn độ bền và độ cứng của sản phẩm, chẳng hạn như buồng kiểm tra và bể lắng.