Polypropylene (PP) là gì, và nó được sử dụng như thế nào?

Polypropylene (PP) là một “polyme bổ sung” nhiệt dẻo được tạo ra từ sự kết hợp của các monome propylene. PP được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm bao bì cho các sản phẩm tiêu dùng, các chi tiết bằng nhựa cho các ngành công nghiệp khác nhau bao gồm ngành công nghiệp ô tô, các thiết bị đặc biệt như bản lề sống và hàng dệt may.

Polypropylene được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1951 bởi hai nhà khoa học dầu khí tên là Paul Hogan và Robert Banks , sau đó là của hai nhà khoa học Ý và Đức khác là Natta và Rehn. Nó trở nên phổ biến cực kỳ nhanh chóng sau đó,  chỉ ba năm sau khi nhà hóa học người Ý, Giáo sư Giulio Natta, lần đầu tiên tìm ra nó , người ta đã bắt đầu sản xuất thương mại nó . Natta đã hoàn thiện và tổng hợp nhựa PP lần đầu ở Tây Ban Nha vào năm 1954, và khả năng kết tinh của polypropylene đã tạo ra rất nhiều sự phấn khích. Đến năm 1957, sự phổ biến của nó đã bùng nổ và được sản xuất thương mại rộng rãi trên khắp châu Âu. Ngày nay PP là loại nhựa được sản xuất nhiều nhất trên thế giới.

Theo một số báo cáo, nhu cầu toàn cầu hiện tại về vật liệu này tạo ra thị trường hàng năm khoảng 45 triệu tấn và dự báo nhu cầu sẽ tăng lên khoảng 62 triệu tấn vào năm 2020. Những người sử dụng cuối cùng chính của polypropylene là ngành công nghiệp bao bì. , sử dụng khoảng 30% trong tổng số, tiếp theo là sản xuất thiết bị và điện, sử dụng khoảng 13% mỗi ngành. Các ngành thiết bị gia dụng và ô tô tiêu thụ 10% mỗi loại và vật liệu xây dựng đứng sau với 5% thị trường. Các ứng dụng khác tạo nên phần còn lại của lượng tiêu thụ polypropylene toàn cầu.

Polypropylene có một bề mặt tương đối trơn mà có thể làm cho nó một sự thay thế tốt cho nhựa như Acetal (POM) trong các ứng dụng cần ít ma sát như bánh răng  hoặc để sử dụng cho đồ nội thất. Một nhược điểm của sản phẩm này là khó liên kết Polypropylene với các bề mặt khác (nghĩa là nó không kết dính tốt với một số loại keo hoạt động tốt với các loại nhựa khác và thường phải hàn trong trường hợp buộc phải tạo thành mối nối ). Mặc dù polypropylene trơn ở cấp độ phân tử, nhưng nó có chỉ số ma sát khá cao -  cho nên acetal, nylon , PTFE thường được sử dụng thay thế. PP cũng có tỷ trọng thấp so với các loại nhựa khác, giúp giảm khối lượng cho các nhà sản xuất và phân phối các bộ phận Polypropylene đúc phun. Nó có độ bền đặc biệt ở nhiệt độ phòng đối với dung môi hữu cơ như chất béo nhưng có thể bị oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn (một vấn đề tiềm ẩn trong quá trình ép phun ).

Một trong những lợi ích chính của Polypropylene là nó có thể được sản xuất (thông qua CNC hoặc ép phun, tạo hình nhiệt hoặc uốn ) thành một bản lề sống . Bản lề sống là những miếng nhựa cực kỳ mỏng, có thể uốn cong mà không bị gãy (ngay cả trong phạm vi chuyển động khắc nghiệt gần 360 độ). Chúng không đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng kết cấu như giữ một cánh cửa nặng nhưng đặc biệt có ích cho các sản phẩm không chịu lực như nắp của một chai nước sốt cà chua hoặc dầu gội đầu. Polypropylene đặc biệt thích hợp cho bản lề sống vì nó không bị gãy khi uốn cong nhiều lần. Một trong những ưu điểm khác là polypropylene có thể được gia công CNC để bao gồm một bản lề sống giúp phát triển nguyên mẫu nhanh hơn và ít chi phí hơn các phương thức tạo mẫu khác.

Một ưu điểm khác của Polypropylene là nó có thể dễ dàng kết hợp (về cơ bản là kết hợp thành nhựa composite) với các polyme khác như polyethylene . Quá trình đồng trùng hợp làm thay đổi đáng kể các đặc tính của vật liệu, cho phép các ứng dụng kỹ thuật mạnh mẽ hơn so với khả năng có thể có với polypropylene nguyên chất (bản thân nó là một loại nhựa hàng hóa hơn).

Các đặc tính được nói ở trên và sau đây có nghĩa là PP được dùng trong nhiều ứng dụng: đĩa, khay, cốc an toàn cho máy rửa bát, v.v., hộp đựng đục để mang đi và nhiều đồ chơi.

Các đặc điểm của Polypropylene là gì?

Một số đặc tính quan trọng nhất của polypropylene là:

1. Kháng hóa chất: Bazơ và axit loãng không dễ dàng phản ứng với PP, đặc điểm này giúp nó trở thành giải pháp tối ưu cho các vật chứa đối với chất lỏng , chẳng hạn như chất tẩy rửa, sản phẩm sơ cứu, v.v.  
2. Tính đàn hồi và  độ dẻo dai: Polypropylene sẽ hoạt động với tính đàn hồi trong một phạm vi độ lệch nhất định (cũng như các vật liệu khác), nhưng nó cũng sẽ trải qua quá trình biến dạng dẻo sớm , vì vậy nó thường được coi là vật liệu "cứng". Độ dẻo dai được biết đến là khả năng biến dạng (dẻo, không đàn hồi) của vật liệu mà không bị vỡ. .
3. Khả năng chống mỏi: Polypropylene vẫn giữ được hình dạng của nó sau nhiều lần xoắn, uốn và / hoặc uốn. Tính chất này đặc biệt có giá trị để làm bản lề sống.
4. Cách điện: Polypropylene có khả năng chống điện rất cao và rất hữu ích cho các linh kiện điện tử.
5. Khả năng truyền nhiễm: PP thường được sản xuất có màu đục tự nhiên, được sử dụng cho các ứng dụng mà một số chuyển giao ánh sáng là quan trọng hoặc nơi nó có giá trị thẩm mỹ. Nếu mong muốn độ truyền cao thì nhựa như Acrylic hoặc Polycarbonate là những lựa chọn tốt hơn.

Polypropylene được phân loại là vật liệu "nhựa nhiệt dẻo" ( khác hoàn toàn với chất "nhiệt rắn" ) liên quan đến cách chất dẻo phản ứng với nhiệt. Vật liệu nhựa nhiệt dẻo trở thành chất lỏng ở độ nóng chảy của chúng (khoảng 130 độ C trong trường hợp PP). Một thuộc tính hữu ích chính của nhựa nhiệt dẻo là chúng có thể được làm nóng đến điểm nóng chảy, làm lạnh và hâm nóng trở lại mà không bị suy giảm nhiều. Thay vì đốt cháy, nhựa nhiệt dẻo như polypropylene sẽ hóa lỏng, cho phép chúng dễ dàng được đúc phun và sau đó được tái chế. Ngược lại, nhựa nhiệt rắn chỉ có thể được làm nóng một lần (thường là trong quá trình ép phun). Đầu tiên sự gia nhiệt làm cho vật liệu nhiệt rắn đông kết (tương tự như epoxy 2 phần) dẫn đến sự thay đổi hóa học không thể đảo ngược. Nếu bạn cố gắng h ăn một chất dẻo nhiệt rắn ở nhiệt độ cao lần thứ hai, nó sẽ chỉ bị cháy. Đặc điểm này làm cho vật liệu nhiệt rắn trở thành ứng cử viên tái chế kém.

Tại sao Polypropylene lại được sử dụng thường xuyên?

Polypropylene được sử dụng trong cả các ứng dụng gia dụng và công nghiệp. Các ưu điểm và khả năng thích ứng với các kỹ thuật chế tạo khác nhau khiến nó nổi bật như một chất liệu quý giá cho các mục đích sử dụng. Một đặc tính vô giá khác là khả năng của polypropylene hoạt động như một vật liệu nhựa và sợi (chẳng hạn như loại túi tote  được tặng tại các sự kiện nhằm quảng cáo thương hiệu , cuộc đua, v.v.). Khả năng độc đáo của Polypropylene được sản xuất thông qua các phương pháp khác nhau và tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau. điều này  có nghĩa là nó sớm cạnh tranh với nhiều vật liệu thay thế cũ, đặc biệt là trong ngành công nghiệp bao bì, sợi và ép phun. Sự tăng trưởng của nó đã được giữ vững trong những năm qua và nó vẫn là một mảng lớn trong ngành công nghiệp nhựa trên toàn thế giới.

  Polypropylene đã được sử dụng trong một số ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Có lẽ ví dụ thú vị nhất bao gồm khả năng của chúng tôi trong máy CNC polypropylene để bao gồm một bản lề sống để phát triển bản lề sống nguyên mẫu . Polypropylene là một vật liệu rất linh hoạt, mềm với nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp. Những đặc điểm này đã ngăn cản phần lớn mọi người có thể gia công vật liệu đúng cách. Nó gồng lên. Nó không cắt sạch. Nó bắt đầu nóng chảy từ sức nóng của máy cắt CNC. Nó thường cần được cạo nhẵn để gần với bề mặt đã hoàn thiện. Nhưng chúng tôi đã có giải pháp cho vấn đề này, giúp chúng tôi tạo ra bản lề sống nguyên mẫu mới từ polypropylene.

Có hai loại polypropylene chính: homopolyme và copolyme. Các copolyme được chia thành copolyme khối và copolyme ngẫu nhiên. Mỗi danh mục phù hợp với một số ứng dụng nhất định hơn những ứng dụng khác. PP được xem như là "thép" của ngành nhựa vì nó có thể được sửa đổi hoặc tùy chỉnh để phục vụ tốt nhất cho một mục đích cụ thể bằng nhiều cách khác nhau. Điều này thường đạt được bằng cách đưa vào nó các chất phụ gia đặc biệt hoặc bằng cách sản xuất nó theo một phương thức riêng. Đặc điểm dễ thích ứng này là một đặc tính quan trọng.

Homopolymer polypropylene là một loại đa năng. Bạn có thể nghĩ điều này giống như trạng thái mặc định của vật liệu polypropylene. Polypropylene đồng trùng hợp khối có các đơn vị đồng monome được sắp xếp thành từng khối (có nghĩa là theo mô hình thông thường) và chứa từ 5% đến 15% ethylene. Ethylene cải thiện các đặc tính nhất định, như khả năng chống va đập trong khi các chất phụ gia khác tăng cường các đặc tính khác. Polypropylene đồng trùng hợp ngẫu nhiên - trái ngược với polypropylene đồng trùng hợp khối - có các đơn vị đồng trùng hợp được sắp xếp theo các kiểu bất thường hoặc ngẫu nhiên dọc theo phân tử polypropylene. Chúng thường được kết hợp với bất kỳ nơi nào từ 1% đến 7% ethylene và được lựa chọn cho các ứng dụng mong muốn một sản phẩm dễ uốn hơn, rõ ràng hơn.

Polypropylene được làm như thế nào?

Polypropylene, giống như các loại nhựa khác, thường bắt đầu bằng việc chưng cất nhiên liệu hydrocacbon thành các nhóm nhẹ hơn được gọi là "phân đoạn", một số trong số đó được kết hợp với các chất xúc tác khác để tạo ra chất dẻo (thường là thông qua trùng hợp hoặc polycondensation).

Polypropylene để phát triển nguyên mẫu trên máy CNC, máy in 3D và máy ép phun:

In 3D Polypropylene:

Polypropylene không có sẵn ở dạng sợi để in 3D.

Gia công CNC Polypropylene:

Polypropylene được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu tấm cho sản xuất máy CNC. Khi chúng tôi tạo mẫu một số lượng nhỏ các bộ phận bằng polypropylene, chúng tôi thường sử dụng máy CNC. Polypropylene đã nổi tiếng là vật liệu không thể gia công được. Điều này là do nó có nhiệt độ ủ thấp, có nghĩa là nó bắt đầu biến dạng dưới nhiệt. Bởi vì nó là một vật liệu rất mềm nói chung, nó đòi hỏi một trình độ kỹ năng cực kỳ cao để được cắt với độ chính xác. Có thể sử dụng máy CNC và cắt polypropylene một cách sạch sẽ và cực kỳ chi tiết. Ngoài ra, có thể tạo bản lề sống bằng polypropylenecó độ dày nhỏ nhất là 0,10 inch. Chế tạo bản lề sống là một nỗ lực khó, điều này khiến việc sử dụng một vật liệu khó như polypropylene càng trở nên ấn tượng hơn.

Polypropylene đúc khuôn:

Polypropylene là một loại nhựa rất hữu ích để ép phun và thường có sẵn cho mục đích này ở dạng viên. Polypropylene dễ tạo khuôn mặc dù bản chất bán tinh thể của nó và nó chảy rất tốt vì độ nhớt nóng chảy thấp. Đặc tính này tăng cường đáng kể tốc độ bạn có thể lấp đầy khuôn bằng vật liệu. Độ co ngót trong polypropylene là khoảng 1-2% nhưng có thể thay đổi dựa trên một số yếu tố, bao gồm áp suất giữ, thời gian giữ, nhiệt độ nóng chảy, độ dày thành khuôn, nhiệt độ khuôn, tỷ lệ phần trăm và loại phụ gia.

Khác:

Ngoài các ứng dụng nhựa thông thường, polypropylene cũng có lợi cho các ứng dụng sợi. Điều này mang lại cho nó một phạm vi sử dụng rộng hơn ngoài việc chỉ ép phun. Chúng bao gồm dây thừng, thảm, vải bọc, quần áo và những thứ tương tự.

Ưu điểm của Polypropylene là gì?

1. Polypropylene có sẵn và tương đối rẻ.
2. Polypropylene có độ bền uốn cao do bản chất bán tinh thể của nó.
3. Polypropylene có bề mặt tương đối trơn.
4. Polypropylene có khả năng hút ẩm rất tốt.
5. Polypropylene có khả năng kháng hóa chất tốt với nhiều loại bazơ và axit.
6. Polypropylene có khả năng chống mỏi tốt.
7. Polypropylene chịu lực va đập tốt.
8. Polypropylene là chất cách điện tốt.

Nhược điểm của Polypropylene là gì?

1. Polypropylene có hệ số giãn nở nhiệt cao nên hạn chế các ứng dụng nhiệt độ cao.
2. Polypropylene dễ bị suy giảm bởi tia cực tím.
3. Polypropylene có khả năng kháng dung môi clo và chất thơm kém.
4. Polypropylene được biết là khó sơn vì nó có tính chất liên kết kém.
5. Polypropylene rất dễ cháy.
6. 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 không thể tìm thấy ở bất kỳ vật liệu nào khác khiến nó trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho nhiều dự án.

Các tính chất của Polypropylene là gì?