Nhựa composite là loại vật liệu được sử dụng khá phổ biến hiện nay trong các sản phẩm công nghiệp và dân dụng. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo, ưu điểm, nhược điểm và các ứng dụng của nhựa composite, hãy cùng Ánh Dương theo dõi trong bài viết dưới đây nhé.
Nhựa Composite là gì?
Nhựa composite là một loại vật liệu tổng hợp từ hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau. Từ đó tạo thành một vật liệu mới với tính năng vượt trội hơn hẳn so với các vật liệu gốc. Nhựa composite là một loại nhựa tổ hợp gồm 2 pha chính là: pha nhựa và pha chất độn.
Nhựa composite còn được biết đến với tên gọi nhựa FRP, viết tắt của từ tiếng Anh Fiberglass Reinforced Plastic, có nghĩa là nhựa cốt sợi thủy tinh.
Các sợi thành phần của nhựa Composite
Thành phần cốt lõi
- Nhóm sợi khoáng chất gồm: Sợi cacbon, sợi gốm, sợi thủy tinh
- Nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt gồm: Sợi Apyeil, sợi Kynol, sợi Kermel, sợi Nomex
- Sợi gốc thực vật gồm : Sợi đay, sợi Kynol, sợi dứa, giấy.
- Sợi gốc khoáng chất gồm: Sợi Amiăng, sợi Silic.
- Sợi nhựa tổng hợp gồm : sợi polyester (tergal, dacron, terylene…), sợi polyamide.
- Sợi kim loại gồm: Đồng, nhôm, thép.
Thành phần và cấu tạo
Vật liệu composite gồm 2 thành phần chính là vật liệu nền và nguyên vật liệu gia cường.
- Vật liệu nền hay còn gọi là pha nhựa: Có khả năng đảm bảo các yếu tố bên trong composite được liên kết với nhau tạo ra tính nguyên khối và thống nhất cho composite. Vật liệu nền bao gồm polymer (PP, PE, PVC, polyester,cao su, Epoxy…), ceramic và kim loại.
- Nguyên liệu gia cường (phần cốt): Nhờ có thành phần này mà composite có những đặc điểm cơ lý cần thiết. Về cơ bản có 2 kiểu nguyên liệu cốt đó là dạng cốt hạt và dạng cốt sợi. Nguyên liệu gia cường gồm các loại sợi như (cacbon, thủy tinh, acramic…), hạt ( hạt kim loại, hạt đất sét, bột đá, bột gỗ…) hoặc các hình dạng đặc biệt khác.
Tìm hiểu cấu tạo vật liệu nhựa Composite
Nhựa Composite được cấu thành từ một hoăc nhiều pha gián đoạn, được phân bố trong một pha liên tục và duy nhất. (Pha là một thành phần có mặt trong cấu trúc của nhựa composite). Pha liên tục (vật liệu nền) có nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn với nhau, còn pha gián đoạn (cốt/vật liệu tăng cường) được pha vào pha nền để chống xước, chống mòn, làm tăng cơ tính, tính kết dính.
Đặc biệt, trong loại vật liệu này sợi thủy tinh đóng vai trò là vật liệu gia cường còn nhựa sẽ có tác dụng liên kết. Do đó, vật liệu nhựa composite có tính cơ lý như: chịu nén, chịu uốn, chịu kéo… cao hơn so với các loại nhựa PVC, PP, ABS,… nên được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng”.
Đánh giá ưu nhược điểm của nhựa Composite
Nhựa composite hiện đã trở thành vật liệu “ngôi sao”, chiếm được lòng tin của hầu hết người dùng. Vậy ưu nhược điểm của nhựa composite là gì? Tham khảo ngay dưới đây nhé.
Ưu điểm
- Có khả năng chịu nhiệt, chịu lạnh, cách nhiệt, cách điện và khả năng chống cháy tốt.
- Có độ bền cao, trọng lượng riêng nhẹ, độ cứng vững, khả năng chống va đập, uốn và kéo tốt hơn nhiều so với các vật liệu truyền thống như thủy tinh, gốm và gỗ.
- Có tính kháng hóa chất, chống tia tử ngoại và tia UV, chống oxy hóa, chống ăn mòn cao mà không cần phải sơn chống ăn mòn.
- Chi phí bảo trì và bảo dưỡng không cao như các vật liệu khác (ví dụ: kim loại, gỗ).
- Không thấm nước và không gây hại cho sức khỏe khi sử dụng.
- Thời gian sử dụng lâu dài, gấp 2-3 lần so với kim loại và gỗ.
- Quá trình sửa chữa và bảo dưỡng đơn giản, tiết kiệm chi phí.
- Giá thành thấp nhưng có nhiều tính năng vượt trội với nhiều phong cách, nhiều thiết kế đa dạng và sử dụng nhiều công nghệ để lựa chọn.
Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm trên thì nhựa composite cũng có một số nhược điểm như:
- Các loại nhựa composite có thành phần khá phức tạp khi phân tích cơ, hóa lý tính.
- Phương pháp gia công sản xuất tốn nhiều thời gian, công sức.
- Khó tái tận dụng và tái chế khi bị hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất.
- Chất lượng gia công, sản xuất phụ thuộc nhiều vào tay nghề, máy móc thiết bị.
- Giá thành của các vật liệu thô tương đối cao.
Các công nghệ sản xuất nhựa Composite hiện nay
Hiện nay, người ta thường áp dụng công nghệ áp suất để tạo hình cho vật liệu này, trong đó có 2 phương pháp chính là:
Sản xuất ở nhiệt độ áp suất cao
Trong quá trình gia công sản phẩm ở nhiệt độ áp suất cao, sẽ được tiến hành qua các cách sau:
- Đúc ép nóng: Vật liệu nhựa và sợi thủy tinh được trộn đều và đặt vào khuôn để đúc dưới áp suất và nhiệt độ cao, lúc này thành phẩm sẽ được định hình 3 chiều.
- Đúc ép nguội: Phương pháp này tương tự như đúc ép nóng, nhưng được thực hiện ở nhiệt độ thường nhưng áp suất cao.
- Đúc kéo: Vật liệu nhựa và sợi thủy tinh được trộn đều và sau đó kéo qua một lõi gia nhiệt. Nhựa sẽ trở nên đông rắn và hoàn toàn hoặc một phần qua lõi tạo hình.
Sản xuất ở áp suất bình thường
Trong điều kiện áp suất thường, quá trình gia công vật liệu composite có thể được thực hiện thông qua các phương pháp sau:
- Cuộn sợi: Các sợi được kéo qua một bồn để đảm bảo sự thấm trước, sau đó cuộn sợi được phủ lên bề mặt của khuôn chuyên dụng.
- Sử dụng túi chân không, túi áp suất và nồi hấp: Xếp các sợi thủy tinh đã được tẩm nhựa vào khuôn và được phủ bởi một túi mềm. Có thể thực hiện việc hút chân không để các sợi được ép vào khuôn hoặc tạo hình thông qua nép áp suất và đẩy bọt khí, tạo áp suất và gia nhiệt để định hình sản phẩm.
- Quay ly tâm: Nhựa và sợi được xếp vào khuôn, sau đó sử dụng lực ly tâm để tạo hình cho sản phẩm.
- Trát lớp: Đây là phương pháp truyền thống được sử dụng khá phổ biến, trong đó nhựa và sợi thủy tinh được trát lên bề mặt tiếp xúc để đạt được độ dày mong muốn.
- Bồn nhựa hóa chất: Vật liệu tự khô và đông cứng mà không cần sử dụng nhiệt độ hay áp lực.
Một số ứng dụng của nhựa composite trong đời sống
Các ứng dụng của vật liệu nhựa composite rất đa dạng và phổ biến trong cuộc sống hiện nay, bao gồm:
- Sản xuất tủ bếp và cửa nhựa composite.
- Ứng dụng trong vỏ động cơ tên lửa, vỏ máy bay, hệ thống chống sét của máy bay, và tàu vũ trụ.
- Sản xuất bình ga nhựa và bình chịu áp lực cao.
- Ống dẫn xăng dầu.
- Tạo vỏ xe hơi, vỏ tàu thuyền, xe máy, xe đạp.
- Lắp đặt và xây dựng hệ thống xử lý nước thải, hệ thống dẫn nước sạch sử dụng và bồn FRP chứa hóa chất.
- Hệ thống ống thủy nông và ống dẫn nước qua vùng nhiễm phèn, nhiễm mặn.
- Hệ thống vận chuyển rác trong các tòa nhà và chung cư.
- Sử dụng làm vật liệu cách điện, cầu chì, sứ cách điện, sứ silicone, và sứ cầu giao.
- Sản xuất thùng rác công cộng.
- Tạo vỏ bên ngoài cho các loại bể, thùng chứa hàng.
Bài viết trên đã cung cấp thông tin chi tiết về khái niệm và thành phần của nhựa composite. Công ty Ánh Dương hy vọng đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu trúc, đặc tính, ưu điểm và nhược điểm của vật liệu này, cũng như các ứng dụng của nó trong cuộc sống.
