Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------

TÊN TIỂU LUẬN

Ứng dụng của chất dẻo trong đồ gia dụng

Lớp: Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Phi kim

Hà Nội – Năm 2010

1


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

Mục lục
Mục lục......................................................................................................2
Mở đầu.......................................................................................................3
II.2 Phân loại theo ứng dụng.................................................................................................5

III. Các tính chất cơ bản của chất dẻo...................................................5
IV.1. Nhựa polyethylene (PE)................................................................................................6

V.2. Nhựa propylene (PP): ................................................................................................................7
IV.5 Nhựa polymethyl methacrylate (PMMA).....................................................................12
IV.6. Nhựa Poly ethylene terephtalate (PET)......................................................................13

KẾT LUẬN.............................................................................................14

2


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

Mở đầu
Sinh hoạt hằng ngày của chúng ta được phục vụ bởi vô số những hàng
hóa, sản phẩm được chế biến, gia công từ chất dẻo, và hầu như điều này trở
thành đương nhiên không thể thiếu trong suy nghĩ của mọi người. Chúng ta
cũng có thể gọi thời đại chúng ta đang sống hiện nay là thời dại của chất dẻo.
Tuy nhiên chúng ta vẫn biết rất ít về những tính chất khác biệt cùng với những
ứng dụng muôn mặt cũng như dạng suất hiện của chất dẻo, những tác dụng độc
hại cho sức khỏe, môi trường sống, lại càng ít biết đến thành phần cấu tạo hoá
học bên trong của chúng. Chất dẻo (Plastic) thường được gọi với nhiều tên khác
nhau: Hợp chất cao phân tử, nhựa tổng hợp hay đôi khi để dể gọi dể nhớ người
ta đơn giản hóa cụm từ nói trên với tên gọi đơn giản là nhựa, đó một loại hợp
chất hữu cơ, đã được các nhà khoa học tìm ra trong 4 thập kỷ trở lại đây và nó
đã, đang, và sẽ bành trướng mãnh liệt trong các ngành công nghiệp chế biến
hàng tiêu dùng, đóng gói, cơ khí, điện khí và điện tử, xe hơi, hàng không. Tóm
lại chất dẻo là loại vật liệu hiện diện khắp mọi nơi và tùy theo điều kiện sẽ thay
thế dần các vật liệu cổ điển khác như gỗ, khoáng chất và kim loại.

3


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

I. Định nghĩa
Chất dẻo là tổ hợp của vật liệu polyme với chất hóa dẻo, bột màu, bột độn

và các chất phụ gia khác.
-

Polyme là những hợp chất cao phân tử mà trong phân tử của nó

gồm những nhóm nguyên tử được nối với nhau bẳng các liên kết hóa học và có
sự lặp lại tuần hoàn.
Chất hóa dẻo là chất được cho vào với mục đích tăng độ dẻo của
vật liệu và khả năng gia công.
Bột màu là chất được cho vào nhằm tạo màu sắc cho sản phẩm và
có thể tăng cường tính chất cơ học của chất dẻo.
Bột độn thường là các chất rắn cho vào nền chất dẻo gồm có 2
dạng:
+ Bột độn trơ cho vào chủ yếu nhằm giảm giá thành sản phẩm.
+ Bột độn gia cường cho vào nhằm tăng cường tính chất cơ học
của sản phẩm như modul và độ bền kéo.
Các chất phụ gia khác gồm có chất tạo khí, chất chống cháy, chất
ghép nối, chất chống tia tử ngoại, v.v...
II. Phân loại
II.1 Phân loại theo hiệu ứng nhiệt độ:
1. Nhựa nhiệt dẻo: là loại vật liệu polymer có khả năng lập lại nhiều lần
quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt và trở nên cứng rắn (định hình) khi
được làm nguội. Trong quá trình tác động của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật
lý của mình, không có phản ứng hóa học xảy ra. Vì vậy nhựa nhiệt dẻo có khả
năng tái sinh nhiều lần và những phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất,
hoặc những sản phẩm được sản xuất ra đều có khả năng tái chế lại.
2. Nhựa nhiệt rắn: là nhựa có khả năng chuyển sang cấu trúc không gian
3 chiều dưới tác dụng của nhiệt, chất xúc tác hay chất đóng rắn, và áp suất. Sau
khi nóng chảy sẽ đóng rắn và nó không còn khả năng chuyển thành trạng thái
chảy mềm ra dưới tác dụng của nhiệt nữa. Vì vậy nhựa nhiệt rắn không có khả

năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng.
4


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
3. Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.
II.2 Phân loại theo ứng dụng
1. Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng rộng rãi với số lượng
lớn, giá thành rẻ, dễ gia công, và được dùng nhiều trong những vật dụng thường
ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS, PVC, PMMA, Melamine, phenolic….
2. Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có những đặc tính ưu việt hơn nhựa thông
dụng như độ bền kéo, va đập, độ kháng nhiệt, giá thành thường đắt hơn, điều
kiện gia công khó khăn và nghiêm ngặt hơn. Nhựa kỹ thuật thường được dùng
trong các mặt hàng công nghiệp như chi tiết máy hoặc các chi tiết yêu cầu tính
năng bền như sợi thủy tinh, sợi cacbon,….. Một số loại nhựa kỹ thuật:
polyamide cao. Đôi khi chúng được gia cường bằng một số phụ gia để tăng
cường độ (PA), polycarbonate (PC), polyacetal (POM), polyphenylene sunlfide
(PPS), poly buthylene terephtalate (PBT),.....
3. Nhựa chuyên dụng : Là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao
(1.000.000 hoặc lớn hơn). Loại nhựa này chỉ sử dụng trong một số lĩnh vực
riêng biệt với giá thành sản phẩm rất cao.
4. Nhựa hỗn hợp: Để phối hợp tính năng ưu việt của các loại nhựa và hạn
chế những tính năng yếu kém của nó, người ta tạo ra loại nhựa hỗn hợp
(copolymer) như các loại PC/PET, PC/ABS, PA/PP,…các loại nhựa này có tính
năng vượt trội hơn so với các loại nhựa riêng lẻ.
III. Các tính chất cơ bản của chất dẻo
Nhựa có các tính chất cơ bản sau đây:
-

Tỷ trọng thấp (vật liệu nhẹ)

Cách điện tốt, cách nhiệt và cách âm
Chịu hóa chất
Không rỉ, khó phân hủy
Tính chảy tốt, dễ định hình và nhanh chóng với nhiều dạng sản

-

Có loại trong suốt(vô định hình), có loại đục mờ (kết tinh)

phẩm
5


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
Có loại cứng, cường độ cơ lý cao, có loại mềm dẻo, dễ uốn
Giá thành thường thấp hơn các loại vật liệu khác
Tuy nhiên độ cứng bề mặt kém, một số loại dễ hút ẩm
IV. Ứng dụng của một số loại chất dẻo trong đồ gia dụng
IV.1. Nhựa polyethylene (PE)
Nhựa Polyetylen có nhiều loại: HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, nhưng
trong thị trường phổ biến là 2 loại HDPE và LDPE. Trong đó HDPE( PE tỷ
trọng cao) có khối lượng riêng lớn và được tổng hợp ở áp suất thấp (3 ÷ 4 atm)
hoặc áp suất trung bình (30 ÷ 40 atm) ở nhiệt độ 80oC còn LDPE(PE tỷ trọng
thấp) được sản xuất ở áp suất cao (1500 ÷ 2500 atm).
Một số tính chất quan trong của 2 loại nhựa PE phổ biến là HDPE và
LDPE.
HDPE

LDPE
+ Tỷ trọng d=0,92-0,93

+ Tỷ trọng d=0,95-0,96
+ Không hút ẩm, mức hấp thụ
+ Không hút ẩm, mức hấp thụ nước nước<0,02%
trong 24h<0,01%
+ Độ kết tinh 60-70%
+ Độ kết tinh 85-95%
+ Sản phẩm trong hơn HDPE. Ở 110C
+ Sản phẩm mờ đục
LDPE hoàn toàn ở trạng thái vô định
+ Độ hóa mềm thấp ( 120C), dễ gia hình trong suốt.
công
+ Điểm hóa mềm thấp (90C), rất dễ gia
+ Chịu hóa chất tốt
công.
+ Cách điện tốt
+ Chịu hóa chất tốt
+ Lực kéo đứt 220-300kg/cm2
+ Cách điện tốt
+ Độ dãn dài 200-400%
+ Lực kéo đứt 114-150kg/cm2
+ Nhiệt độ giòn, gãy: -80C
+ Độ giãn dài 400-600%
+ Tính bám dính kém, dễ chảy, không + Nhiệt độ giòn, gãy: -80C
mùi, không vị, không độc
+ Tính bám dính kém, dễ chảy, không
mùi, không vị, không độc
Ứng dụng của PE:
Ta chỉ quan tâm tới 2 loại nhựa PE phổ biến là HDPE và LDPE.
HDPE
+ Sản xuất loại màng ( túi xốp, túi dựng hóa chất, thực phẩm…)

6


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
+ Sản xuất sợi dệt, sợi đơn làm bao dệt, bao che phủ..
+ Sản phẩm thổi các loại như thùng chứa, chai, lọ…
+ Sản xuất các loại ống dẫn nước, hóa chất.
LDPE
+ Sản xuất các loại màng trong, màng che phủ, màng co,…
+ Sản phẩm thổi các loại như chai, lọ, màng co…
+ Sản xuất các loại ống

V.2. Nhựa propylene (PP):
PP có công thức hóa học:

7


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
Vì mỗi mắt xích có một nhóm –CH3 nên mạch cứng hơn PE vì thế độ
bền cơ, bền nhiệt lớn hơn PE. Trong mạch của PP có nguyên tử H ở C bậc 3 rất
linh động nên PP dễ bị oxi hóa, lão hóa.
Tính chất
Tính chất lý nhiệt
+ Nhiệt độ nóng chảy tnc=160-170C
+ Ổn định ở 150C khi không có ngoại lực
+ Chịu được nước sôi, không bị biến dạng
+ ở 155 C, PP vẫn còn ở thể rắn, nhưng gần tới nhiệt độ nóng chảy thì
chuyển sang trạng thái mềm cao.
+ Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đến 120C, PP bắt đầu kết tinh, do đó

nhiệt độ kết tinh cao.
Độ bền hóa học
+ Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ. Nhưng ở
80c thì PP bắt đầu tan trong các dung môi trên.
+ PP không hút nước, mức hút ẩm < 0,01%
Độ bền cơ học
+ Trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 80000-200000
+ Tỷ trọng thấp d=0,9-0,92
+ Độ giãn dài 300-800%
+ Độ bền nhiệt 105-110C
+ Tính bám dính kém
Ứng dụng
+ Sản xuất loại màng ( túi xốp, túi dựng hóa chất, thực phẩm…)
+ Sản xuất sợi dệt, sợi đơn làm bao dệt, bao che phủ..
+ Sản phẩm thổi các loại như thùng chứa, chai, lọ…
+ Sản xuất các loại ống dẫn nước, hóa chất.
8


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

IV.3. Nhựa polyvinylchloride (PVC)
Nhựa PVC có công thức:
9


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

Tính chất
- Độ hòa tan: PVC phân tử thấp dễ tan trong axeton, xeton…Khi trọng

lượng phân tử trung bình cao thì PVC rất khó hòa tan.
Ở điều kiện nguội PVC không tan trong các chất hóa dẻo nhưng ở
nhiệt độ cao thì bị trường nhiều và có trường hợp lại tan. PVC ở
dạng nhũ tương có độ hòa tan kém hơn PVC huyền phù, PVC dung
dịch.
- Tính chất nhiệt: Nhiệt độ chảy mềm của PVC cao hơn so với nhiệt
độ phân hủy của nó. PVC không bền nhiệt, ngay ở 140C đã bắt đầu
phân hủy chậm và ở 170C thì nhanh hơn khi đó HCl bị tách ra làm
biến màu sản phẩm và mất tính tan.
- Độ bền hóa học: PVC là chất bền hóa học cao làm các thừng chứa,
ống dẫn hóa chất.
- Tính chất cơ học: + d= 1,38-1,4g/cm3
+ Tg=78-80C
+ Độ giãn dài 10-25%
+ Nhiệt độ giòn =-10C
- Khả năng trộn lẫn với các chất khác: + Với Polyme như epoxy, PF..
+ Với chất hóa dẻo như các chất hóa dẻo loại ester phân tử thấp
Ứng dụng:
PVC cứng ( không có chất hóa dẻo) làm tấm, ống dẫn, vật liệu cách
điện
PVC mềm: ống dẫn mềm, bọc dây điện, màng mỏng, da giả

10


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

IV.4. Nhựa polystyrene PS
PS có công thức cấu tạo:

Tính chất
Nhựa PS là chất dẻo trong suốt, cứng chắc, không mùi, không vị, khi
cháy có nhiều khói, giá thành rẻ, dễ gia công bằng phương pháp ép và đức dưới
áp suất, chụi hóa chất và nước cao…
Vì có nguyên tử H ở C bậc 3 nên PS nhanh bị lão hóa trong không khí
khi có ánh sáng trực tiếp.
PS không phân cực do đó bền với các hóa chất phân cực và phân cực
mạnh.
PS có trọng lượng phân tử thấp rất giòn và có độ bền kéo bé. Độ giãn dài
tương đối của PS tăng vọt sau 80C và trở nên mềm dẻo như cao su và dính.
+ Khối lương riêng d=1,05-1,1g/cm3
+ Độ bền kéo đứt 400-40kg/cm3
+ Độ bền nhiệt 80C
11


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
+ Độ thẩm điện môi 2,6*106hex
Ứng dụng của PS cho các sản phẩm sau:
- PS được làm vật liệu cách điện ( điều kiện không tải hoăc tải trọng
bé và tĩnh)
- Làm các sản phẩm khác trong dân dụng như hộp dựng thức phẩm…
- PS xốp dùng làm vỏ đựng máy khi vận chuyển, cách âm và nhiệt
thấp trong xây dựng.

IV.5 Nhựa polymethyl methacrylate (PMMA)

PMMA là nhựa không màu, trong suốt, cứng, đàn hồi, chúng đều là nhưa
nhiệt dẻo khi gia công theo nhiều phương pháp khác nhau.
12

Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
Tính chất:
- Tính chất hóa học: + PMMA bền với các hóa chất ở điều kiện
thương như: dung dịch muối, dung dịch kiềm loãng…
+ PMMA ít hút nước, không tác dụng với rượi,
chất béo và dầu khoáng.
- Tính chất nhiệt: + PMMa có nhiệt độ hóa thủy tính Tg=80C. PMMA
khi nhiệt độ lớn hơn 180C thì bắt đầu bị phân hủy, khi nhiệt độ cao
hơn 250C thì quá trính phân hủy xảy ra nhanh hơn.
- Tính chất quang học: + PMMA cho qua 91% tia trông thấy, 75% tia
tử ngoại. PMMA rất trong suốt, khi độ dày tấm 6,5m thì độ trong
suốt giảm 50%.
- Tính chất cơ học:

Ứng dụng
- PMMA được làm kính cho oto, hoặc của số, hoặc vỏ của một số
thiết bị thực phẩm.

IV.6. Nhựa Poly ethylene terephtalate (PET)
Nhựa PET có tỷ trọng 1.33 – 1.4 gr/cm3, trong như thủy tinh
+ Độ bền hóa chất tốt
+ Không mùi vị, không độc với con người
+ Tính hút ẩm rất thấp, ổn định kích thước
+ Khả năng giữ khí cao (chai nước có gas)
+ Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt kém (ở 70oC chai PET đã bị biến
dạng)
+ Chu kỳ để ép sản phẩm rất ngắn
Ứng dụng của PET trong các sản phẩm:

+ Tạo thành màng để bao gói thực phẩm
13


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng
+ Bao bì rộng để đựng nước khoáng, nước tinh khiết, nước uống trái
cây, nước uống có gas, thực phẩm lỏng (nước mắm, tương ớt,…)

KẾT LUẬN
Chất dẻo với các thuộc tính tốt như:
-

Tỷ trọng thấp (vật liệu nhẹ)
Cách điện tốt, cách nhiệt và cách âm
Chịu hóa chất
Không rỉ, khó phân hủy
Tính chảy tốt, dễ định hình và nhanh chóng với nhiều dạng sản

-

Có loại trong suốt(vô định hình), có loại đục mờ (kết tinh)
Có loại cứng, cường độ cơ lý cao, có loại mềm dẻo, dễ uốn
Giá thành thường thấp hơn các loại vật liệu khác

phẩm

Chất dẻo đã chiếm 1 vai trò quan trọng trong các đồ dùng hàng ngày của
chúng ta, chúng xuất hiện nhiều trong lĩnh vực đồ gia dụng, từ các đồ dùng
đựng thực phẩm, đồ dùng học sinh, tới các thiết bị về nước…

14


Ứng dụng chất dẻo trong đồ gia dụng

Tài liệu tham khảo
1, Thái Doãn Tĩnh-Hóa học hợp chất cao phân tử
2, Bùi Chương- Hóa lý polyme
3, Phan Thế Anh- Kỹ thuật sản xuất chất dẻo

15