Nhựa PET là gì?
PET (hoặc PETE) – Polyethylene terephthalate là một loại polymer nhiệt dẻo đa năng thuộc họ polyme polyester . Nhựa polyester được biết đến với sự kết hợp tuyệt vời của các đặc tính như khả năng chịu lực, nhiệt, kháng hóa chất cũng như độ ổn định kích thước. PET là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo được tái chế nhiều nhất, và mã nhận dạng nhựa của nó là số “1”.
Cấu trúc phân tử của Polyethylene Terephthalate
| Công thức hóa học | (C10H8O4)n |
| Tên viết tắt | PET, PETE |
| Khối lượng riêng | 1.38 g/cm3 |
| Điểm nóng chảy | > 250 °C (482 °F; 523 K) |
| Độ bền kéo | 44.4 MPa |
PET tái chế có thể được chuyển đổi thành sợi, vải, tấm để đóng gói và sản xuất các bộ phận ô tô. Về mặt hóa học, Polyethylene terephthalate (PET) rất giống với Polybutylen Terephthalate (PBT).
PET là loại nhựa bán tinh thể, không màu và có độ dẻo cao ở trạng thái tự nhiên. Tùy thuộc vào cách nó được xử lý, nó có thể ở dạng từ rắn vừa đến rắn. Nó cho thấy độ ổn định kích thước tốt, khả năng chống va đập, độ ẩm, cồn và dung môi.
Các loại PET có sẵn trên thị trường bao gồm vật liệu không gia cố đến loại có thủy tinh gia cố, chống cháy và vật liệu có nhiệt độ chảy cao dành cho các ứng dụng kỹ thuật khác nhau thường yêu cầu độ bền cao hơn và khả năng chịu nhiệt cao hơn. Việc bổ sung các chất độn như sợi thủy tinh, CNTs, vv giúp cải thiện độ bền va đập, hoàn thiện bề mặt, giảm cong vênh và một số lợi ích khác.
Vì lý do kinh tế và an toàn, đây là loại nhựa được sử dụng để làm hộp đựng phổ biến nhất trên thị trường nước ngọt hiện nay, đó là làm chai nhựa.
- Được sử dụng phổ biến trong bao bì cho nước ngọt có ga, nước đóng chai, sữa, nước trái cây, đồ uống năng lượng cho thể thao, bình, thùng, bồn và khay đựng thực phẩm, chai cho gia dụng, chăm sóc cá nhân và dược phẩm, tấm và màng để đóng gói. PET là loại nhựa được dán nhãn mã số 1 trên hoặc gần đáy chai và hộp đựng.
- PET đôi khi là tên gọi cho loại polyester và được làm từ mono-ethylene glycol (MEG) và axit terephthalic tinh khiết (PTA), có nguồn gốc từ dầu thô và khí tự nhiên.
Hai dẫn xuất dầu thô này được tạo phản ứng trong một tập hợp các điều kiện được kiểm soát để tạo thành polymer. Sau đó, ở dạng lỏng sệt, polymer này được ép đùn qua một tấm khuôn, đúc thành các sợi giống như mì spaghetti, và cắt thành các hạt nhỏ. Các hạt này được kết tinh và polymer hóa lần thứ hai để tăng độ bền và loại bỏ các chất dễ bay hơi. Cuối cùng các hạt nhựa đáp ứng tiêu chuẩn an toàn này được đóng gói và chuyển đến các nhà máy sản xuất làm hộp đựng.
PET thường ở dạng một homopolymer, nó cũng có thể được điều chỉnh để sản xuất ra copolymer (được gọi là PETG hoặc PET-G – polyethylene terephthalate biến tính bằng glycol) làm cho nó có đặc tính tốt hơn cho một vài ứng dụng cụ thể. Các chất điều chỉnh phổ biến làm thay thế ethylene glycol hoặc axit terephthalic để sản xuất PETG là xyclohexan dimethanol (CHDM) và axit isophthalic. Các chất điều chỉnh đóng vai trò can thiệp vào quá trình kết tinh và làm giảm nhiệt độ nóng chảy của polymer.
Tính chất hóa học
- Khả năng kháng cồn, aliphatic hydrocarbon, dầu, mỡ bôi trơn và axit pha loãng
- Khả năng kháng kiềm pha loãng, hydrocarbon thơm & hydrocarbon halogen hóa
PET được tạo ra như thế nào?
PET là một loại polyester béo. Nó thu được từ phản ứng trùng ngưng của các monomer thu được bằng cách:
- Phản ứng este hóa giữa axit terephthalic và etylene glycol, hoặc
- Phản ứng chuyển hóa este giữa etylene glicol và dimetyl terephtalate
Phản ứng trùng ngưng tạo ra PET
Thông số kỹ thuật của PET
Thuộc tính vật lý
| Chỉ Tiêu | Biên Giá Trị | Giá Trị Phổ Biến |
|---|---|---|
| Tỉ trọng | 0.0700 – 1.45 g/cm³ | 1.30 g/cc |
| Hấp thụ nước | 0.050 – 0.80 % | 0.304 % |
| Hấp thụ độ ẩm ở trạng thái cân bằng | 0.20 – 0.60 % | 0.294 % |
| Hấp thụ nước ở độ bão hòa | 0.40 – 0.70 % | 0.501 % |
| Kích thước hạt | 2500 – 3500 µm | 2800 µm |
| Truyền hơi nước | 0.490 – 6.00 g/m²/day | 3.08 g/m²/day |
| Truyền oxy | 5.10 – 23.0 cc-mm/m²-24hr-atm | 11.1 cc-mm/m²-24hr-atm |
| Tốc độ truyền oxy | 2.00 – 20.0 cc/m²/day | 14.0 cc/m²/day |
| Kiểm tra độ nhớt | 62 – 86 cm³/g | 79.5 cm³/g |
| Độ ẩm tối đa | 0.35 – 0.40 | 0.360 |
| Độ dày | 100 – 1200 microns | 367 microns |
| Co ngót khuôn tuyến tính | 0.0010 – 0.020 cm/cm | 0.00839 cm/cm |
| Co ngót khuôn tuyến tính, ngang | 0.0010 – 0.011 cm/cm | 0.00515 cm/cm |
| Dòng chảy | 3.5 – 65 g/10 min | 25.5 g/10 min |
Thuộc tính cơ học
| Chỉ Tiêu | Khoảng Giá Trị | Giá Trị Phổ Biến |
|---|---|---|
| Độ cứng, Rockwell M | 80 – 96 | 92.2 |
| Độ cứng, Rockwell R | 105 – 125 | 112 |
| Độ cứng, Bờ D | 79 – 87 | 82.3 |
| Độ cứng thụt đầu bóng | 117 – 170 MPa | 154 MPa |
| Độ bền kéo, tối ưu | 3.00 – 90.0 MPa | 44.4 MPa |
| Độ bền kéo của phim ở hiệu suất, MD | 55.0 – 260 MPa | 176 MPa |
| Độ bền kéo của phim ở hiệu suất, TD | 53.0 – 265 MPa | 206 MPa |
| Độ bền kéo, Năng suất | 5.52 – 90.0 MPa | 61.8 MPa |
| Kéo dài phim khi nghỉ giải lao, MD | 40 – 600 % | 175 % |
| Kéo dài phim khi nghỉ giải lao, TD | 30 – 600 % | 136 % |
| Độ dài phim ở hiệu suất, MD | 4.0 – 6.0 % | 4.67 % |
| Kéo dài phim ở mức năng suất, TD | 4.0 – 6.0 % | 4.67 % |
| Kéo dài khi nghỉ | 4.0 – 600 % | 85.6 % |
| Kéo dài ở năng suất | 3.5 – 8.0 % | 4.51 % |
| Mô đun đàn hồi | 0.140 – 5.20 GPa | 3.14 GPa |
| Sức mạnh năng suất uốn | 60.0 – 121 MPa | 81.3 MPa |
| Mô-đun uốn dẻo | 0.138 – 3.31 GPa | 2.31 GPa |
| Sức mạnh năng suất nén | 2.30 – 103 MPa | 50.6 MPa |
| Mô đun nén | 0.0900 – 2.80 GPa | 0.993 GPa |
| Mô đun cắt | 0.0350 – 0.0500 GPa | 0.0412 GPa |
| Sức chống cắt | 1.20 – 58.6 MPa | 19.9 MPa |
| Mô-đun bí mật | 0.00100 – 2.10 GPa | 0.361 GPa |
| Tác động Izod, khía | 0.139 – 100 J/cm | 1.24 J/cm |
| Izod Impact, Unnotched | 2.67 J/cm – NB | 2.67 J/cm |
| Tác động Izod, khía (ISO) | 2.00 – 8.10 kJ/m² | 4.28 kJ/m² |
| Tác động Charpy, không khía | 3.00 J/cm² – NB | 5.04 J/cm² |
| Tác động Charpy, có khía | 0.200 – 1.40 J/cm² | 0.498 J/cm² |
| Năng lượng đâm thủng | 12.0 – 41.0 J | 25.7 J |
| Hệ số ma sát | 0.18 – 0.30 | 0.228 |
| Hệ số ma sát, tĩnh | 0.19 – 0.40 | 0.372 |
| Cường độ xé, Tổng cộng | 15.0 – 120 N | 70.4 N |
| Sức mạnh xé | 0.265 – 59.0 kN/m | 32.4 kN/m |
| Sức mạnh xé Elmendorf, MD | 3.14 – 4.00 g/micron | 3.71 g/micron |
| Độ bền xé Elmendorf, TD | 3.24 – 5.20 g/micron | 4.55 g/micron |
| Thả phi tiêu | 1.08 – 2.00 g/micron | 1.69 g/micron |
| Độ bền kéo của phim khi nghỉ giải lao, MD | 1.70 – 60.0 MPa | 27.3 MPa |
| Độ bền kéo của phim khi nghỉ, TD | 1.60 – 48.0 MPa | 19.6 MPa |
Thuộc tính điện
| Chỉ Tiêu | Khoảng Giá Trị | Giá Trị Phổ Biến |
|---|---|---|
| CTE, tuyến tính | 50.0 – 92.0 µm/m-°C | 70.5 µm/m-°C |
| CTE, tuyến tính, chuyển ngang sang dòng | 48.0 – 80.0 µm/m-°C | 71.1 µm/m-°C |
| Nhiệt dung riêng | 1.00 – 1.50 J/g-°C | 1.16 J/g-°C |
| Dẫn nhiệt | 0.0370 – 0.290 W/m-K | 0.220 W/m-K |
| Độ nóng chảy | 200 – 260 °C | 246 °C |
| Nhiệt độ dịch vụ tối đa, không khí | 60.0 – 225 °C | 131 °C |
| Nhiệt độ lệch ở 0,46 MPa (66 psi) | 66.0 – 170 °C | 90.8 °C |
| Nhiệt độ lệch ở 1,8 MPa (264 psi) | 60.0 – 116 °C | 72.3 °C |
| Điểm mềm | 74.0 – 85.0 °C | 79.5 °C |
| Nhiệt độ dịch vụ tối thiểu, không khí | -50.0 – -20.0 °C | -26.5 °C |
| Kính chuyển nhiệt độ, Tg | 70.0 – 78.0 °C | 73.5 °C |
| Tính dễ cháy, UL94 | HB – V-0 | HB – V-0 |
| Chỉ số oxy | 22 – 25 % | 24.0 % |
Thuộc tính quang học
| Chỉ Tiêu | Khoảng Giá Trị | Giá Trị Phổ Biến |
|---|---|---|
| Chỉ số khúc xạ | 1.57 – 1.59 | 1.58 |
| Sương mù | 0.30 – 40 % | 10.6 % |
| Bóng | 108 – 166 % | 131 % |
| Truyền, Có thể nhìn thấy | 67 – 99 % | 89.3 % |
Thuộc tính xử lý
| Chỉ Tiêu | Khoảng Giá Trị | Giá Trị Phổ Biến |
|---|---|---|
| Nhiệt độ xử lý | 90.0 – 300 °C | 193 °C |
| Nhiệt độ nóng chảy | 120 – 295 °C | 252 °C |
| Nhiệt độ khuôn | 10.0 – 163 °C | 48.7 °C |
| Nhiệt độ sấy | 65.0 – 160 °C | 89.0 °C |
| Độ ẩm | 0.10 – 0.40 % | 0.247 % |
Yêu cầu kỹ thuật khi xử lý PET
Phản ứng tạo ra PET ở dạng một khối nhớt nóng chảy, có thể dễ dàng kéo thành sợi trực tiếp hoặc đùn hoặc đúc thành các hình dạng khác nhau. PET có thể dễ dàng được xử lý bằng cách ép phun, ép đùn, thổi khuôn và ép nhiệt. PET thường được ép đùn để sản xuất phim và tấm (có thể được tạo hình bằng nhiệt sau đó) và thổi khuôn thường được sử dụng để sản xuất chai trong suốt. Nên làm khô PET trong 2-4 giờ ở 120°C trước khi xử lý.
Thổi khuôn
- Thổi khuôn thường được sử dụng để sản xuất chai trong suốt
- Nhiệt độ khuôn nên nằm trong khoảng từ 10 đến 50°C
Ép phun
- Nhiệt độ nóng chảy: 280-310 ° C
- Nhiệt độ khuôn: 140-160 ° C để thu được PET tinh thể (cho các ứng dụng kỹ thuật)
- Đối với các ứng dụng trong suốt, nhiệt độ khuôn nên nằm trong khoảng từ 10 đến 50 ° C
- Nên dùng loại vít có tỷ lệ L / D 18-22
Ép đùn
PET thường được ép đùn để sản xuất phim và tấm (có thể được tạo hình nhiệt sau đó)
- Nhiệt độ đùn: 270-290 ° C
In 3D
PET là một loại polymer tối ưu để tạo ra các vật thể In 3D có độ linh hoạt và độ dẻo dai cao. Một số hợp chất PET đã được phát triển (chẳng hạn như PETG) cho việc in 3D.Như đã đề cập ở trên, PETG là PET copolyester với sự thay đổi glycol. PETG chịu nhiệt và dẻo dai hơn PLA, nhưng dễ in hơn ABS. Nó cung cấp độ bền cao hơn, độ co giãn thấp hơn và sản phẩm hoàn thiện mịn hơn.
- Nhiệt độ đầu nóng được đề xuất: 240 và 260 ° C
- Nhiệt độ đáy: 100 ° C
- Tốc độ co từ 30mm/s trở xuống
Ưu điểm & nhược điểm của PET
Ưu điểm
- Có độ cứng cao hơn PBT
- Khả năng chịu lực tốt, trọng lượng nhẹ, do đó vận chuyển dễ dàng và hiệu quả
- PET được biết đến với khả năng giữ khí ga tốt (ví dụ như oxy, carbon dioxide) và các đặc tính ngăn ẩm
- Khả năng cách điện cực tốt
- PET có phạm vi nhiệt độ sử dụng rộng, từ -60 đến 130 ° C
- PET có nhiệt độ biến dạng nhiệt cao hơn so với PBT (HDT- Heat Distortion Temperature)
- Có tính thấm khí thấp, đặc biệt là với carbon dioxide
- PET thích hợp cho các sản phẩm trong suốt
- PET không bị gãy
- Nó có thể tái chế và có thể truyền bức xạ vi sóng
- PET được FDA, Bộ Y tế Canada, EFSA và các cơ quan y tế khác chấp thuận là an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm và đồ uống
Nhược điểm
- Độ bền va đập thấp hơn PBT
- Khả năng tạo khuôn thấp hơn PBT, do tốc độ kết tinh chậm
- Bị ảnh hưởng bởi nước sôi
- Bị ảnh hưởng bởi kiềm và bazơ mạnh
- Bị ảnh hưởng bởi xeton (ketones) ở nhiệt độ cao (> 60 ° C), hydrocarbon thơm và clo, axit pha loãng
- Khả năng kháng cháy kém
PET pha trộn với nhựa nhiệt dẻo và vật liệu nhiệt
Việc pha trộn PET với nhựa nhiệt dẻo hoặc vật liệu nhiệt khác được thực hiện để tạo ra các vật liệu mới có hiệu suất cao hơn với chi phí tiết kiệm nhằm đáp ứng nhu cầu ứng dụng cụ thể. Việc pha trộn cũng mở ra thị trường mới và tiềm năng cho nhiều ứng dụng mà không cần đầu tư và phát triển nhiều.
Các polymer nhiệt dẻo được sử dụng để sản xuất hỗn hợp với PET là polyetylen, polypropylene, polycarbonate, polystyren, etyl vinyl acetat và Acrylonitrile Butadien Styren. Epoxi, nhựa polyester, nhựa phenolic, chất đàn hồi như cao su nitrile butadien, cao su styren butadien, v.v. là một trong những chất nhiệt rắn được sử dụng để sản xuất trong hỗn hợp PET.
- PET biến tính với polyolefin thường được gia cố bằng sợi thủy tinh, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và ô tô đúc phun
- Các ứng dụng hỗn hợp PET / PC bao gồm những ứng dụng đòi hỏi sự kết hợp của độ dẻo dai tuyệt vời, khả năng chịu hóa chất và nhiệt lâu với tác động cao, độ bền kéo và độ uốn
- Pha vật liệu nhiệt với PET cải thiện đáng kể các đặc tính nhiệt, cơ học, chống va đập và chống cháy. Các hỗn hợp này chủ yếu được sử dụng để sản xuất ô tô, hàng không và các linh kiện điện tử.
Các ứng dụng chính của PET là gì?
Bao bì đóng gói
- Vì PET là vật liệu ngăn nước và độ ẩm tuyệt vời, nên chai nhựa làm từ PET được sử dụng rộng rãi cho nước khoáng và nước ngọt có ga.
- Nhờ độ bền cơ học cao nên PET là vật liệu lý tưởng để sử dụng trong các ứng dụng làm cuộn màng
Bao bì thực phẩm
- Tấm PET không định hướng có thể được uốn nhiệt để làm khay và vỉ bao bì
- Tính trơ hóa học cùng với các tính chất vật lý khác làm cho PET đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm
- Các ứng dụng đóng gói khác bao gồm lọ mỹ phẩm cứng, hộp đựng có thể vi sóng, màng trong suốt, v.v.
Vải polyester
Sợi mono PET chủ yếu được sử dụng để làm vải lưới cho in lụa, lọc dầu và lọc cát, dây giằng cho các ứng dụng nông nghiệp (nhà kính, v.v.), dây đai dệt / đan, vải lọc và các ứng dụng công nghiệp khác.
PET có ứng dụng rộng rãi trong ngành dệt may . Vải polyester chắc chắn, linh hoạt và mang lại lợi ích là ít nhăn và co rút hơn vải cotton. Vải polyester có trọng lượng nhẹ, giảm gió, chống giãn và chống rách tốt hơn.
Vải Polyester
Điện tử & Công nghiệp Ô tô
Nhờ đặc tính cách điện tốt, độ ổn định về cấu trúc cao, PET được sử dụng rộng rãi trong ngành điện và điện tử . Nó là một loại polymer hiệu quả để thay thế kim loại đúc khuôn và vật liệu nhiệt trong các ứng dụng như: hộp điện, điện từ, đồng hồ thông minh, bộ phận quang điện, hộp nối năng lượng mặt trời, v.v. Đặc tính dòng chảy vượt trội của polymer cho phép thực hiện các thiết kế linh hoạt và kích thước nhỏ để phục vụ sản xuất các sản phẩm có yêu cầu cao.
PET được sử dụng làm tấm năng lượng mặt trời và các bộ phận ô tô, thành công trong nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô . Nó hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng sau: tay gạt nước và vỏ hộp số, bộ phận giữ đèn pha, vỏ động cơ, vỏ đầu nối.
Sử dụng PET làm tấm năng lượng mặt trời và các bộ phận Ô tô
Độc tính và việc tái chế PET
PET và các sản phẩm từ PET có thể tái chế 100%. Đây là loại nhựa được tái chế nhiều nhất trên toàn thế giới. PET có thể dễ dàng được xác định bằng mã tái chế # 1 của nó.
Mã nhận dạng nhựa PET
Hệ số khuếch tán thấp làm cho PET phù hợp hơn nhiều so với các vật liệu nhựa khác để thu hồi và tái chế .
Chai PET sau khi tiêu dùng được thu gom và xử lý thông qua một loạt quy trình rửa đặc biệt hoặc bằng cách xử lý hóa học để phân hủy PET thành nguyên liệu thô hoặc sản phẩm trung gian được sử dụng để sản xuất mảnh PET tái chế (rPET-recycled PET).
Sau đó, những mảnh PET hoặc rPET tái chế này được sử dụng trong một số ứng dụng, một số trong số đó bao gồm:
- Sợi cho thảm, áo khoác lông cừu, đệm lót và túi tote
- Hộp đựng thực phẩm, đồ uống (chai) và các mặt hàng phi thực phẩm
- Phim và tấm
- Dây đai
Xử lý nhiệt thêm đối với mảnh PET tái chế để loại bỏ bất kỳ chất bay hơi nào góp phần làm cho chúng an toàn và đáp ứng các yêu cầu an toàn khi tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm.
Theo nghiên cứu của ILIS (Faculty of Engineering and Health Management/ Institut Lillois d’Ingénierie de la Santé): “Bản thân PET trơ về mặt sinh học nếu ăn phải, an toàn cho da trong quá trình sử dụng, và không gây nguy hiểm nếu hít phải. Không có bằng chứng về độc tính nào đã được phát hiện trong các nghiên cứu trên động vật.
Kết quả âm tính từ các xét nghiệm Ames và các nghiên cứu tổng hợp DNA đột biến cho thấy PET không gây độc cho gen. Các nghiên cứu tương tự được thực hiện với monomer và chất trung gian PET điển hình cũng chỉ ra rằng những vật liệu này về cơ bản không độc hại và không gây ra mối đe dọa nào đối với sức khỏe con người ”.
PET có an toàn không?
Đã có nhiều nhầm lẫn về tính an toàn của PET sau khi người ta lo ngại về tính an toàn của một loại nhựa khác, cụ thể là các sản phẩm polycarbonate có chứa bisphenol A (BPA) thường được sử dụng để làm hộp đựng cứng và thiết bị điện tử có thể tái sử dụng. Không có mối liên hệ nào giữa nhựa PET và BPA.
“BPA không được sử dụng trong sản xuất vật liệu PET, cũng không được sử dụng làm chất xây dựng hóa học cho bất kỳ vật liệu nào được sử dụng trong sản xuất PET.”
Phthalate (phát âm là Tha-lates) là một nhóm hóa chất bao gồm ba tập hợp con, mỗi tập hợp có các đặc tính khác nhau. Polyethylene terephthalate (PET) thuộc một trong những tập hợp con phthalate này, nhưng không phải là tập hợp phổ biến nhất được kết hợp với thuật ngữ này. Orthophthalate là tập hợp con phthalate thường được tham khảo và thảo luận nhiều nhất trong các tài liệu phổ biến và trên các trang web internet và đã là chủ đề của một số báo chí tiêu cực. Thường được sử dụng để làm cho các loại nhựa khác nhau linh hoạt hơn, loại phthalate này còn được gọi là chất làm dẻo.
PET không chứa chất hóa dẻo hoặc chất chỉnh hình. Chất hóa dẻo không bao giờ được thay thế cho terephthalate được sử dụng trong nhà sản xuất PET, cũng như không bao giờ trộn lẫn hai chất này.
Nghiên cứu hiện tại cho thấy PET không chứa hoặc rò rỉ các hóa chất như BPA hoặc các chất gây rối loạn nội tiết khác.
Tham khảo: https://petco.co.za; https://omnexus.specialchem.com
Bình luận bài viết