Nhựa Polypropylene (PP) là gì?

Nhựa Polypropylene (PP), còn được gọi là polypropene , là một polyme nhiệt dẻo được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó được sản xuất thông qua quá trình trùng hợp monome propen.

Công thức hóa học (C3H6)n
Khối lượng riêng Dạng vô định hình: 0.85 g/cm3
Dạng tinh thể: 0.95 g/cm3
Độ bền kéo 30 – 40 N/mm2
Độ dãn dài 250 – 700 %
Điểm nóng chảy ~ 165 °C

PP thuộc họ polyme polyolefin và là một phần tinh thể, không phân cực. Tính chất của nó tương tự như polyethylene , nhưng cứng hơn một chút và chịu nhiệt tốt hơn. Nó là một vật liệu màu trắng, chắc chắn về mặt cơ học và có khả năng kháng hóa chất cao.
Polypropylene lần đầu tiên được polyme hóa bởi nhà hóa học người Đức tên là Karl Rehn và nhà hóa học người Ý tên là Giulio Natta thành polyme đồng vị kết tinh vào năm 1954. Khám phá này nhanh chóng dẫn đến việc sản xuất polypropylene trên quy mô lớn bắt đầu từ năm 1957 bởi công ty Montecatini của Ý. Natta và các đồng nghiệp của ông cùng là những người đầu tiên tổng hợp Polypropylene Syndiotactic.

Polypropylene có mã nhận dạng nhựa là số 5.

Polypropylene được sản xuất như thế nào?

Ngày nay, polypropylene được tạo ra từ quá trình trùng hợp monome propen (một hợp chất hữu cơ không no – công thức hóa học C 3 H 6 ) bằng cách: Trùng hợp Ziegler-Natta hoặc phản ứng trùng hợp xúc tác metallocene.

Phản ứng trùng hợp tạo ra Polypropylene (PP)

Phản ứng trùng hợp tạo ra Polypropylene (PP)

Sau khi trùng hợp, PP có thể tạo thành ba cấu trúc chuỗi cơ bản tùy thuộc vào vị trí của các nhóm metyl:

  • Atactic (aPP)- Sự sắp xếp nhóm metyl (CH 3 ) không đều.
  • Isotactic (iPP)- Các nhóm metyl (CH 3 ) sắp xếp ở một phía của mạch cacbon.
  • Syndiotactic (sPP)- Sự sắp xếp nhóm metyl (CH 3 ) xen kẽ.

3 cấu trúc mạch của Polypropylene

Đặc tính kỹ thuật của PP

Đặc tính vật liệu

Việc nắm rõ thông tin về các đặc tính của nhựa nhiệt dẻo luôn là cần thiết, giúp chọn đúng loại nhựa nhiệt dẻo cho mỗi ứng dụng. Dưới đây là một số đặc tính chính của polypropylene:
– Điểm nóng chảy của Polypropylene– Điểm nóng chảy của polypropylene xảy ra ở một khoảng:

  • Homopolymer: 160 – 165 ° C
  • Đồng trùng hợp: 135 – 159 ° C

– Mật độ của Polypropylene – PP là một trong những polyme nhẹ nhất trong số tất cả các loại nhựa hàng hóa. Tính năng này là một lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng cần trọng lượng nhẹ.

  • Homopolymer: 0,904 – 0,908 g / cm 3
  • Copolymer ngẫu nhiên: 0,904 – 0,908 g / cm 3
  • Tác động Copolymer: 0,898 – 0,900 g / cm 3

– Kháng hóa chất Polypropylene

  • Khả năng chống axit, rượu và bazơ pha loãng và đậm đặc
  • Khả năng chống chịu tốt với andehit, este, hydrocacbon béo, xeton
  • Khả năng chống chịu hạn chế với các hydrocacbon thơm và halogen hóa và các chất oxy hóa

– Khả năng cháy: Polypropylene là vật liệu rất dễ cháy
– Đặc tính cơ điện: PP vẫn giữ được các đặc tính cơ và điện ở nhiệt độ cao, trong điều kiện ẩm ướt và khi ngâm trong nước. Nó là một loại nhựa không thấm nước
– Khả năng chống nứt ứng suất môi trường tốt: Nó đẽ bị sự tấn công bởi vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn và nấm mốc, tuy vậy nó lại có khả năng tiệt trùng bằng hơi nước.

Kết hợp PP và phụ gia

Các chất phụ gia polyme như chất làm lắng, chất chống cháy, sợi thủy tinh, khoáng chất, chất độn dẫn điện, chất bôi trơn, chất màu và nhiều chất phụ gia khác có thể cải thiện hơn nữa các tính chất vật lý, cơ học của PP.
Ví dụ: PP có khả năng chống tia cực tím kém, do đó các chất phụ gia như amin cản trở giúp ổn định ánh sáng và nâng cao tuổi thọ so với polypropylene không biến tính. Thêm nữa, các chất độn (đất sét, bột talc, canxi cacbonat…) và chất gia cường (sợi thủy tinh, sợi cacbon…) được thêm vào để đạt được các đặc tính đáng kể liên quan đến quá trình xử lý và ứng dụng cuối cùng.
Việc phát triển và sử dụng các chất phụ gia mới, quy trình trùng hợp mới nhất cũng như các giải pháp pha trộn làm tăng đáng kể hiệu suất của polypropylene. Do đó, ngày nay PP cũng là loại vật liệu cạnh tranh với nhựa kỹ thuật truyền thống và đôi khi là kim loại (ví dụ như các loại PP gia cố bằng sợi thủy tinh dài).

Điều kiện xử lý PP

Polypropylene có thể được xử lý hầu như bằng tất cả các phương pháp xử lý, các phương pháp xử lý điển hình nhất bao gồm: Ép phun, ép đùn, thổi khuôn và đùn đa năng.
– Ép phun

  • Nhiệt độ nóng chảy: 200-300 ° C
  • Nhiệt độ khuôn: 10-80 ° C
  • Sấy khô là không cần thiết nếu được bảo quản đúng cách
  • Nhiệt độ khuôn cao sẽ cải thiện độ sáng và vẻ ngoài của bộ phận
  • Độ co ngót của khuôn nằm trong khoảng từ 1,5 đến 3%, tùy thuộc vào điều kiện xử lý, tính lưu biến của polyme và độ dày của miếng cuối cùng

– Ép đùn: (ống, màng thổi và đúc, dây cáp, v.v.)

  • Nhiệt độ nóng chảy: 200-300 ° C
  • Tỷ lệ nén: 3: 1
  • Nhiệt độ xi lanh: 180-205 ° C
  • Sấy trước: Không, 3 giờ ở 105-110 ° C (221-230 ° F) để làm khô lại

Expanded Polypropylene (EPP) có thể được đúc trong một quy trình chuyên biệt, nó là một vật liệu lý tưởng cho quá trình ép phun, nó chủ yếu được sử dụng cho sản xuất hàng loạt và liên tục.

In 3D bằng Polypropylene

Là một polyme dẻo dai, chống mỏi và bền, PP lý tưởng cho các ứng dụng có độ bền thấp. Do cấu trúc bán tinh thể và độ cong vênh lớn, hiện nay rất khó sử dụng polypropylene cho các quy trình In 3D .

Ngày nay, một số nhà sản xuất đã tối ưu hóa các đặc tính của PP hoặc thậm chí tạo ra hỗn hợp với độ dẻo dai được cải thiện để phù hợp cho các ứng dụng In 3D. Do đó, bạn nên tham khảo kỹ lưỡng tài liệu do nhà cung cấp cung cấp về nhiệt độ in, nền in, v.v., trong khi In 3D bằng polypropylene…
Polypropylene phù hợp cho:

  • Mô hình phức tạp.
  • Nguyên mẫu.
  • Một loạt các thành phần nhỏ.
  • Các mô hình chức năng.

Thông số kỹ thuật của PP

Đặc tính vật lý

Chỉ Tiêu Khoảng Giá Trị Giá Trị Phổ Biến
Tỉ trọng 0.780 – 2.77 g/cc 0.951 g/cc
Nội dung Filler 0.00 – 75 % 21.7 %
Hấp thụ nước 0.010 – 0.20 % 0.0373 %
Hấp thụ độ ẩm ở trạng thái cân bằng 0.10% 0.100 %
Hấp thụ nước ở độ bão hòa 0.10 – 0.90 % 0.367 %
Truyền hơi nước 18.8 – 18.8 g/m²/day 18.8 g/m²/day
Thời gian cảm ứng oxy hóa (OIT) 40 min 40.0 min
Độ ẩm tối đa 0.020 – 0.20 0.0560
Co ngót khuôn tuyến tính 0.00015 – 0.18 cm/cm 0.0128 cm/cm
Co ngót khuôn tuyến tính, cắt ngang 0.0040 – 0.025 cm/cm 0.0125 cm/cm
Dòng chảy 0.20 – 150 g/10 min 18.7 g/10 min
Chỉ số tan chảy nhựa cơ sở 1.2 – 45 g/10 min 16.4 g/10 min
Độ tro 0.035 – 40 % 17.0 %

Đặc tính cơ học

Chỉ Tiêu Khoảng Giá Trị Giá Trị Phổ Biến
Độ cứng, Rockwell M 55 – 80 61.3
Độ cứng, Rockwell R 33 – 112 86.2
Độ cứng, Bờ D 0.00 – 85 66.0
Độ cứng thụt đầu bóng 35.0 – 82.0 MPa 60.0 MPa
Độ bền kéo, tối ưu 5.00 – 128 MPa 28.8 MPa
Độ bền kéo của phim ở hiệu suất, MD 18.0 – 27.0 MPa 20.4 MPa
Độ bền kéo, Năng suất 0.159 – 110 MPa 25.9 MPa
Kéo dài phim khi nghỉ giải lao, MD 80 – 800 % 619 %
Kéo dài phim khi nghỉ giải lao, TD 500 – 800 % 620 %
Kéo dài khi nghỉ 1.3 – 1000 % 182 %
Kéo dài ở năng suất 0.50 – 500 % 16.5 %
Mô đun đàn hồi 0.100 – 6.20 GPa 1.29 GPa
Sức mạnh năng suất uốn 13.4 – 1240 MPa 87.4 MPa
Mô-đun uốn dẻo 0.134 – 9.32 GPa 1.40 GPa
Sức mạnh năng suất nén 27.6 – 110 MPa 42.5 MPa
Mô đun cắt 0.260 – 0.730 GPa 0.541 GPa
Mô-đun bí mật 0.345 – 1.16 GPa 0.988 GPa
Mô-đun Secant, MD 0.370 – 0.840 GPa 0.632 GPa
Tác động Izod, khía 0.260 J/cm – NB 1.40 J/cm
Izod Impact, Unnotched 0.294 J/cm – NB 3.47 J/cm
Tác động Izod, khía (ISO) 3.00 kJ/m² – NB 21.4 kJ/m²
Tác động Izod, Không ghi chú (ISO) 27.0 kJ/m² – NB 56.0 kJ/m²
Charpy Impact Unnotched 1.00 J/cm² – NB 5.30 J/cm²
Tác động Charpy, khía 0.250 – 1000 J/cm² 2.11 J/cm²
Tác động của Gardner 1.25 – 136 J 23.8 J
Phóng phi tiêu, Tổng năng lượng 5.20 – 50.0 J 23.2 J
Tác động phi tiêu rơi 2.26 – 33.0 J 9.75 J
Năng lượng đâm thủng 10.0 – 48.0 J 23.6 J
Hệ số ma sát 0.10 – 1.0 0.341
Tổng năng lượng thả phi tiêu 6.73 – 7.79 J/cm 7.08 J/cm
Độ bền kéo của phim khi nghỉ giải lao, MD 21.0 – 440 MPa 64.8 MPa
Độ bền kéo của phim khi nghỉ giải lao, TD 25.0 – 340 MPa 58.2 MPa
Mô-đun tiếp tuyến 740 – 1590 MPa 1150 MPa

Đặc tính điện

Chỉ Tiêu Khoảng Giá Trị Giá Trị Phổ Biến
Điện trở suất 50.0 – 1.00e+17 ohm-cm 1.03e+16 ohm-cm
Sức đề kháng bề mặt 80 – 1.00e+16 ohm 7.65e+14 ohm
Hằng số điện môi 2.2 – 3.8 2.52
Độ bền điện môi 11.8 – 45.0 kV/mm 29.1 kV/mm
Chỉ số theo dõi so sánh 450 – 650 V 591 V

Đặc tính quang học

Chỉ Tiêu Khoảng Giá Trị Giá Trị Phổ Biến
Sương mù 0.50 – 40 % 10.1 %
Bóng 3.0 – 150 % 98.8 %
Truyền, Có thể nhìn thấy 14.3 – 90 % 81.3 %

Đặc tính xử lý

Chỉ Tiêu Khoảng Giá Trị Giá Trị Phổ Biến
Nhiệt độ xử lý 87.8 – 280 °C 205 °C
Nhiệt độ vòi phun 188 – 260 °C 213 °C
Nhiệt độ chết 175 – 260 °C 213 °C
Nhiệt độ nóng chảy 145 – 302 °C 215 °C
Nhiệt độ đầu 200 – 230 °C 215 °C
Nhiệt độ khuôn 4.44 – 90.6 °C 43.0 °C
Nhiệt độ sấy 60.0 – 120 °C 77.3 °C
Độ ẩm 0.050 – 0.20 % 0.0645 %
Áp suất phun 0.500 – 120 MPa 49.9 MPa
Độ sâu lỗ thông hơi 0.00254 – 0.00381 cm 0.00317 cm

Tham khảo: http://www.matweb.com/

Ưu nhược điểm của PP

Ưu điểm:

  • Có sẵn và tương đối rẻ.
  • Có độ bền uốn cao do bản chất bán tinh thể của nó, có bề mặt tương đối trơn.
  • Có khả năng hút ẩm rất tốt.
  • Polypropylene có khả năng kháng hóa chất tốt trên nhiều loại bazơ và axit.
  • Khả năng chống mỏi tốt.
  • Chịu lực va đập tốt.
  • Polypropylene là chất cách điện tốt.

Nhược điểm:

  • PP có hệ số giãn nở nhiệt cao do đó nên hạn chế trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao.
  • Dễ bị suy giảm bởi tia cực tím.
  • Có khả năng kháng dung môi Clo và chất thơm kém.
  • Khó sơn vì nó có tính chất liên kết kém.
  • Polypropylene rất dễ cháy.
  • Polypropylene dễ bị oxy hóa.

Bất chấp những khuyết điểm của nó, nhìn chung polypropylene là một vật liệu tuyệt vời. Nó có một sự pha trộn độc đáo của những phẩm chất mà không có ở bất kỳ vật liệu nào khác làm cho nó trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng chuyên biệt.

Ứng dụng của PP

Polypropylene được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau do khả năng hàn và kháng hóa chất tốt. Một số ứng dụng phổ biến của polypropylene bao gồm:
– Đóng gói: Đặc tính ngăn cách tốt, độ bền cao, bề mặt hoàn thiện tốt và chi phí thấp làm cho Polypropylene trở nên lý tưởng cho một số ứng dụng bao bì đóng gói.
– Bao bì linh hoạt: Độ rõ quang học tốt và độ truyền hơi ẩm thấp của màng PP làm cho nó phù hợp để sử dụng trong bao bì thực phẩm. Bọc màng co, phim công nghiệp điện tử, ứng dụng nghệ thuật đồ họa, bỉm đóng dùng một lần, v.v. Màng PP có sẵn dưới dạng màng đúc hoặc PP định hướng hai trục (BOPP) .
– Bao bì cứng: PP được thổi khuôn để sản xuất thùng, chai và chậu. Hộp đựng có thành mỏng PP thường được sử dụng để đóng gói thực phẩm.
– Hàng tiêu dùng: Polypropylene được sử dụng trong một số sản phẩm gia dụng và ứng dụng hàng tiêu dùng bao gồm các bộ phận trong mờ, đồ gia dụng, đồ nội thất, thiết bị, hành lý, đồ chơi, v.v.

Hàng tiêu dùng làm từ PP

Hàng tiêu dùng làm từ PP

– Ứng dụng ô tô: Do chi phí thấp, tính chất cơ học vượt trội và khả năng tạo khuôn, polypropylene được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận ô tô. Các ứng dụng chính bao gồm hộp và khay đựng pin, cản va chạm, lót chắn bùn, trang trí nội thất, bảng điều khiển và trang trí cửa. Các tính năng chính khác được ứng dụng trong ô tô của PP bao gồm hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính và trọng lượng riêng thấp, khả năng chịu hóa chất cao và khả năng chịu thời tiết tốt, khả năng xử lý và cân bằng va đập / độ cứng.
– Sợi và vải: Một lượng lớn PP được sử dụng trong phân khúc thị trường được gọi là xơ và vải. Sợi PP được sử dụng trong một loạt các ứng dụng bao gồm màng raffia / khe, băng keo, dây đai, liên kết kéo thành sợi và dây tơ dài liên tục. Dây và dây bện PP rất bền, chống ẩm rất thích hợp cho các ứng dụng hàng hải.

Vải không dệt làm từ PP

Vải không dệt làm từ PP

– Ứng dụng y tế: Polypropylene được sử dụng trong các ứng dụng y tế khác nhau do tính kháng hóa chất và vi khuẩn cao. Ngoài ra, PP cấp y tế cho thấy khả năng chống khử trùng bằng hơi nước tốt. Ống tiêm dùng một lần là ứng dụng y tế phổ biến nhất của polypropylene. Các ứng dụng khác bao gồm lọ y tế, thiết bị chẩn đoán, đĩa petri, lọ tiêm tĩnh mạch, lọ đựng bệnh phẩm, khay đựng thức ăn, chảo, hộp đựng thuốc, v.v.

Cốc đong dung tích làm bằng PP

Cốc đong dung tích làm bằng PP

– Ứng dụng công nghiệp: Tấm polypropylene được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp để sản xuất bồn chứa axit và hóa chất, tấm, ống dẫn, bao bì vận chuyển nhiều lần (RTP), v.v. vì các đặc tính của nó như độ bền kéo cao, chịu được nhiệt độ cao và chống ăn mòn.

PP có độc hại không?

Mã nhận dạng nhựa số 5 - Polypropylene

Mã nhận dạng nhựa số 5 – Polypropylene

Mã nhận dạng nhựa PP là 5, PP có thể tái chế 100%. Hộp đựng pin ô tô, đèn tín hiệu, cáp pin, chổi, bàn chải, dụng cụ cạo đá, v.v., là một số ví dụ có thể được làm từ polypropylene tái chế (rPP).

Quá trình tái chế PP chủ yếu bao gồm nấu chảy nhựa phế thải đến 250°C để loại bỏ các chất gây ô nhiễm, tiếp theo là loại bỏ các phân tử còn sót lại dưới chân không và đông đặc ở gần 140°C. PP tái chế này có thể được pha trộn với PP nguyên sinh với tỷ lệ lên đến 50%. Thách thức chính trong tái chế PP liên quan đến số lượng tiêu thụ của nó – hiện tại chỉ gần 1% chai nhựa PP được tái chế so với tỷ lệ tái chế lên tới 98% của chai PET & HDPE.

Việc sử dụng PP được coi là an toàn vì nó không có bất kỳ tác dụng đáng kể nào từ quan điểm an toàn và sức khỏe nghề nghiệp, về mặt độc tính của hóa chất.