Nhựa Composite Là Gì? Cấu Tạo, Ưu Điểm, Nhược Điểm & Ứng Dụng Nhựa Composite

(Last Updated On: 30/11/2022)
5/5 - (15 bình chọn)

Nhựa composite là loại vật liệu được sử dụng phổ biến hiện nay trong các sản phẩm công nghiệp và dân dụng. Vật liệu này không chỉ có giá thành thấp mà còn sở hữu nhiều đặc tính nổi bật như: có khả năng chống nước và độ bền cao, không bị giãn nở khi thời tiết thay đổi,… Để biết chi tiết hơn về cấu tạo, cũng như những ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nhựa composite, hãy cùng Tân Trường Thịnh theo dõi bài viết dưới đây.

san xuat nhua composite mua o dau

Các loại nhựa composite với màu sắc đa dạng

I. Nhựa composite là gì? 

Nhựa composite còn có tên gọi khác là nhựa FRP (Fibeglass Reinfored Plastic, có nghĩa là vật liệu composite cốt sợi thủy tinh và có đặc tính dẻo dai và khả năng chống lại sự tác động của hóa chất và môi trường.

Khác với các loại nhựa PVC, PE, PP, ABS…, nhựa composite là loại nhựa tổng hợp gồm hai hoặc nhiều pha. Pha được định nghĩa là thành phần cấu tạo hình thành cấu trúc của vật liệu composite. Trong đó, nhựa composite có 2 pha chính: 

  • Pha nhựa (pha liên tục): vật liệu nền là nhựa giúp các pha gián đoạn liên kết được với nhau để tạo một khối kết dính và thống nhất. Điều đó giúp chất liệu nền bảo vệ chất giá cường tránh các tác động từ môi trường bên ngoài cũng như ổn định màu sắc, giữ được độ dẻo dai, cách điện…
  • Pha chất độn (pha gián đoạn): vật liệu nhựa composite tăng cường giúp tăng độ bền cơ lý tính, tăng tính kết dính, chống ăn mòn, kháng hóa chất, chống xước bề mặt, truyền nhiệt, giải nhiệt… Mỗi pha chất độn sẽ được phân chia trong một pha liên tục. Có 2 kiểu nguyên liệu tăng cường là dạng cốt hạt và dạng cốt sợi (sợi dài hoặc ngắn). Các thành phần cốt lõi của vật liệu nhựa composite có thể kể đến như sợi gốm, sợi nomex, sợi kermel, sợi xenlulo, sợi thủy tinh và sợi carbon

Chính những đặc tính mà nhựa composite mang lại còn tối ưu hơn so với những chất liệu nhựa khác như nhựa ABS, PE, PVC, PP… Vì thế, nhựa composite lại được ứng dụng cho rất nhiều ngành nghề.

II. Thành phần và cấu tạo của vật liệu nhựa composite

1. Thành phần của các loại nhựa composite

Nhựa composite thực chất là một loại nhựa tổng hợp và có nhiều đặc tính khác nhau của các nguyên vật liệu khác. Đó là lý do mà nhựa composite khác hẳn so với các loại nhựa khác trên thị trường hiện nay. Vật liệu các loại nhựa composite gồm 2 thành phần chính:

  • Vật liệu nền thường có thành phần bao gồm polymer (nhựa polyester, PE, PVC, PP, cao su, Epoxy…), ceramic (xi măng…), kim loại.
  • Nguyên liệu gia cường gồm các loại sợi (sợi cellulose, sợi thủy tinh, acramic, cacbon…), hạt (hạt đất sét, bột đá, hạt kim loại, bột gỗ…) hay các hình dạng đặc biệt khác.

Thành phần của nhựa composite bao gồm các nhóm sợi khoáng chất, tổng hợp và một số loại sợi ít phổ biến khác, cụ thể như: 

Các nhóm sợi phổ biến:

  • Sợi khoáng chất: sợi carbon, sợi thủy tinh, sợi gốm
  • Sợi tổng hợp: sợi Nomex, sợi Kermel, sợi Apyeil, sợi Kynol.

Nhóm sợi ít phổ biến khác:

  • Sợi gốc thực vật (xenlulozơ, gỗ): giấy, sợi gai, sợi đay, xơ dừa, sợi dứa…
  • Sợi gốc khoáng chất: sợi silic, sợi amiang (hiện nay sợi amiang không còn được sử dụng nhiều vì vấn đề an toàn sức khỏe)…
  • Sợi nhựa tổng hợp: sợi polyester, sợi polyamide…
  • Sợi bằng kim loại gồm nhôm, thép, đồng…
  • Các loại hạt: hạt kim loại, hạt đất sét, bột đá, bột gỗ…

san xuat nhua composite mua o dau

Sợi thủy tinh là thành phần được sử dụng phổ biến trong vật liệu nhựa composite hiện nay.

>> Tấm nhựa composite – Đặc điểm & Ưu nhược điểm. Tấm nhựa composite giá bao nhiêu?

2. Cấu tạo của sản phẩm nhựa composite

Nhựa composite bao gồm một hoặc nhiều pha gián đoạn, được phân bố trong một pha liên tục và duy nhất. (Pha là một vật liệu thành phần có trong cấu trúc của nhựa composite). 

Với pha liên tục (vật liệu nền) có nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại với nhau còn pha gián đoạn (cốt/vật liệu tăng cường) được trộn vào pha nền để chống mòn, xước, làm tăng cơ tính, tính kết dính,… 

Đặc biệt, trong loại vật liệu này thì sợi thủy tinh đóng vai trò vật liệu gia cường còn nhựa sẽ có tác dụng liên kết. Do đó, 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 rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng

san xuat nhua composite mua o dau

Thành phần, cấu tạo cắt lớp của nhựa composite

III. Các đặc tính của vật liệu nhựa composite

Đặc tính của vật liệu gia cường (phần cốt lõi) bao gồm:

  • Vật liệu gia cường trong thành phần cấu tạo nhựa composite có tác dụng là điểm chịu ứng suất tập trung.
  • Truyền nhiệt là tản nhiệt tốt.
  • Phân tán tốt vào vật liệu nền.
  • Có độ kháng hóa chất, sự ăn mòn của môi trường và nhiệt độ khắc nghiệt.
  • Gần gũi với môi trường, thuận tiện trong quá trình gia công.
  • Giá thành rẻ nhưng đem lại các tính chất vượt trội cho tổng thể sản phẩm.

Các đặc tính của vật liệu nền:

  • Là chất kết dính đồng thời tạo môi trường phân tán.
  • Bảo vệ pha gia cường khi có ngoại lực tác động và các tác động khác từ môi trường.
  • Độ bền, độ dẻo dai, chống lại hiện tượng nứt.
  • Tính cách điện, màu sắc đa dạng.

Nhựa composite là một vật liệu có trọng lượng nhẹ với các đặc tính nổi bật:

  • Nhựa composite có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt tốt
  • Khả năng chống ăn mòn và kháng các loại hóa chất mà không cần phủ lớp sơn bảo vệ bên ngoài như những vật liệu nhựa khác.
  • Nhờ độ bền cao, chi phí bảo quản cũng được tiết kiệm
  • Cách nhiệt cũng như cách điện khá tốt
  • Việc gia công, sản xuất nhựa composite đơn giản và không mất nhiều công sức để tạo hình.
  • Giá thành của vật liệu nhựa composite khá rẻ nên chi phí đầu tư bỏ ra sẽ thấp hơn nhiều

>> Hướng dẫn cách pha chế nhựa composite, cách làm nhựa composite lỏng đúng tỷ lệ.

Các loại nhựa composite có thể tái sử dụng không?

Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ, con người ngày càng quan tâm đến bảo vệ môi trường. Nhựa composite có kết cấu đặt biệt được pha trộn bởi nhiều loại vật liệu khác nhau nên không thể tái chế cũng như tái sử dụng như các loại nhựa khác. Đây cũng là điểm băn khoăn của nhiều khách hàng khi mua các sản phẩm từ nhựa composite.

Vật liệu nhựa composite có độc không?

Các sản phẩm từ nhựa composite hiện được sử dụng rất nhiều trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống. Thực tế đến nay vẫn chưa ghi nhận trường hợp nhiễm độc khi sử dụng các sản phẩm làm từ loại nhựa này. Như vậy, có thể thấy, nhựa composite chất lượng thường không độc và an toàn cho sức khỏe người sử dụng.

Ngoài ra, chất lượng gia công các sản phẩm từ nhựa composite phụ thuộc nhiều vào công nghệ và trình độ kỹ thuật của người làm. Chính vì thế, bạn nên lựa chọn các sản phẩm có thương hiệu uy tín, nguồn gốc rõ ràng và đạt chuẩn chất lượng để đảm bảo an toàn trong suốt quá trình dùng.

IV. Công Nghệ Chế Tạo Nhựa Tổng Hợp Composite

Có nhiều công nghệ để chế tạo ra vật liệu nhựa tổng hợp composite, nhưng hiện chỉ có 6 công nghệ chế tạo phổ biến nhất là:

  1. Công nghệ khuôn tiếp xúc: lăn tay, phun, lát máy
  2. Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi: khuôn chân không, khuôn chân không – autoclave, khuôn ép diaphragm
  3. Công nghệ tẩm áp lực
  4. Công nghệ dập trong khuôn
  5. Công nghệ quấn
  6. Công nghệ pulltrusion: đây là quy trình liên tục và tự động

V. Ưu nhược điểm của nhựa composite

1. Ưu điểm của nhựa composite

Ưu điểm nổi bật nhất của nhựa composite đó là có thể thay đổi cấu trúc hình học, sự phân bố và kết hợp với các vật liệu khác nhau để hình thành 1 nguyên vật liệu mới có độ bền mong muốn. Nhựa composite được xem là vật liệu then chốt trong cuộc cách mạng về vật liệu mới bởi đặc tính nhẹ, chịu nhiệt lên đến 3000 độ C…

Các ưu điểm khác của vật liệu nhựa composite:

  • Tính chịu nhiệt, chịu lạnh, cách nhiệt, cách điện, chống cháy tốt, bền vững trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
  • Tính bền cao, trọng lượng riêng nhẹ nhưng có độ cứng vững, độ va đập, uốn, kéo tốt hơn nhiều so với các loại vật liệu truyền thống như thủy tinh, gốm, gỗ.
  • Tính kháng hóa chất, chống tia tử ngoại, tia UV, chống oxy hóa, chống ăn mòn cao, không cần phải phủ sơn chống ăn mòn.
  • Không tốn kém trong bảo trì và bảo dưỡng như các loại vật liệu khác (kim loại, gỗ).
  • Không thấm nước, không gây độc hại khi sử dụng và an toàn với sức khỏe.
  • Thời gian sử dụng lâu dài, dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3 lần.
  • Đơn giản, dễ dàng tạo hình, tạo màu trong việc gia công chế tạo cũng như thay đổi, sửa chữa.
  • Tiết kiệm chi phí trong việc đầu tư trang thiết bị sản xuất.
  • Sửa chữa và bảo dưỡng đơn giản, chi phí thấp.
  • Màu sắc đa dạng, bền màu vì được pha ngay trong nguyên vật liệu.
  • Giá thành thấp nhưng có nhiều tính chất vượt trội với nhiều phong cách, nhiều thiết kế đa dạng và sử dụng nhiều công nghệ để lựa chọn.

>> Tham khảo: gỗ nhựa composite là gì? Có nên lựa chọn gỗ composite?

2. Nhược điểm của các loại nhựa composite

Bên cạnh những ưu điểm trên thì các loại nhựa composite cũng có một vài nhược điểm nhất định như: 

  • Các loại nhựa composite có thành phần phức tạp khi phân tích cơ, hóa lý tính.
  • Phương pháp gia công sản xuất tốn nhiều thời gian.
  • Khó tái tận dụng, tái chế khi bị hư hỏng hay là phế phẩm trong quá trình sản xuất.
  • Chất lượng gia công, sản xuất nhựa composite phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân và máy móc thiết bị.
  • Giá thành của các vật liệu thô tương đối cao.

VI. Phương pháp sản xuất nhựa composite phổ biến

Việc gia công vật liệu nhựa composite sẽ phải phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. vậy nên với phương pháp gia công, sản xuất nhựa composite chia làm 2 phương pháp chính đó là:

1. Sản xuất nhựa composite ở nhiệt độ áp suất cao

Trong phương pháp sản xuất nhựa composite ở nhiệt độ và áp suất cáo cũng được chia làm 3 phương pháp gia công là:

  1. Phương pháp đúc ép nóng: Hỗn hợp bao gồm nhựa và sợi thủy tinh được trộn đều và cho vào khuôn đúc với nhiệt độ và áp suất cao. Thường áp dụng với sản phẩm nhựa composite có không gian 3 chiều.
  2. Phương pháp đúc ép lạnh: Hỗn hợp nhựa FRP cũng được trộn đều và cho vào khuôn đúc với áp suất cao nhưng ở nhiệt độ thường.
  3. Phương pháp đúc kéo: Hỗn hợp nhựa FRP được trộn và kéo qua lõi gia nhiệt để hình thành sản phẩm nhựa composite dạng rắn toàn phần hay một phần.

2. Sản xuất nhựa composite ở áp suất thường

Giống như sản xuất ở nhiệt độ và áp suất cao, ở phương pháp này cũng được chia làm 3 hình thức sản xuất là:

Gia công nhựa composite bằng phương pháp cuộn sợi: Hỗn hợp nhựa composite được kéo sợi qua bể cho thấm ướt tốt trước khi được xếp vào khuôn chuyên dụng rồi phủ nhựa lên túi mềm. Có 3 cách để định hình sản phẩm nhựa composite:

  • Sử dụng túi chân không để ép các sợi nhựa vào khuôn, tách bọt cũng như định hình sản phẩm.
  • Sử dụng túi áp suất nén để các sợi nhựa áp sát vào bề mặt khuôn, đẩy bọt khí ra và định hình sợi.
  • Sử dụng nồi hấp giúp tạo áp suất cũng như gia nhiệt sản phẩm và định hình cho sản phẩm nhựa composite.

Phương pháp quay ly tâm bằng lực: Hỗn hợp nhựa FRP được trộn đều và xếp vào khuôn để thực hiện quay ly tâm giúp tạo ra lực và tạo ra các sản phẩm nhựa composite.

Phương pháp trát lớp: Hỗn hợp nhựa FRP được trộn thành một hỗn hợp kết dính. Tiếp đến, cứ mỗi 10 đến 15 phút, người ta dùng con lăn hay súng phun để tiến hành trát từng lớp lên bề mặt khuôn và cho sản phẩm nhựa composite khô lại thành dạng rắn. Đây là phương pháp gia công sản xuất nhựa composite thủ công.

VII. Ứng dụng của vật liệu nhựa composite trong cuộc sống

san xuat nhua composite mua o dau

Tàu xuồng ghe thuyền nhựa composite là một trong những ứng dụng các loại nhựa composite trong đời sống

Các ứng dụng phổ biến và đa dạng của vật liệu nhựa composite hiện nay trong đời sống là: 

  • Sản xuất tủ bếp, cửa nhựa composite.
  • Chất dẫn trong bao bì vi điện tử và chất kết dụng trong liên kết cấu trúc.
  • Vỏ động cơ tên lửa, vỏ máy bay, hệ thống chống sét của máy bay, tàu du hành vũ trụ.
  • Bình ga nhựa, bình chịu áp lực cao.
  • Ống dẫn xăng dầu.
  • Lốp xe hơi, vỏ xe hơi, vỏ tàu thuyền nhựa composite, xe máy, xe đạp.
  • Hệ thống dẫn nước sạch, nước thải, bồn chứa và ống dẫn hóa chất.
  • Hệ thống ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua các vùng nhiễm phèn, nhiễm mặn.
  • Hệ thống vận chuyển rác trong các tòa nhà, chung cư.
  • Vật liệu cách điện, cầu chì, hệ thống sứ cách điện, sứ silicone, sứ cầu giao…
  • Thùng rác công cộng.
  • Xe đồ chơi, mô hình đồ chơi.
  • Vỏ bọc bên ngoài các loại bể, bồn, thùng chứa hàng.
  • Vỏ bọc nội thất bàn ghế, tấm panel…
  • Hệ thống sứ cách điện, sứ silicone, sứ cầu giao.

Bài viết trên đây đã chia sẻ chi tiết về nhựa composite là gì, tỷ lệ pha nhựa composite ra sao. Tân Trường Thịnh hy vọng những thông tin hữu ích trên có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo, đặc tính, ưu và nhược điểm, cũng như các ứng dụng của vật liệu này trong đời đời sống.