Nhựa composite là gì? Đặc tính & cấu tạo vật liệu composite

Nhựa composite là gì? Đây là một loại vật liệu tổng hợp từ hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau, có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các vật liệu gốc. Phú An PE với nhiều năm kinh nghiệm trong sản xuất sản phẩm như màng co POF,… sẽ cùng bạn tìm hiểu về thành phần, cấu tạo và ưu nhược điểm của loại nhựa này. Cũng như tham khảo qua ứng dụng tuyệt vời của vật liệu composite trong đời sống và công nghiệp. Hãy cùng theo dõi nhé!

Nhựa composite là gì? 

Nhựa composite là loại vật liệu đặc biệt, còn được biết đến với tên gọi khác là gỗ nhựa composite (WPC), hoặc nhựa FRP (Fibeglass Reinfored Plastic). Đây là vật liệu có cấu trúc cốt sợi thủy tinh, có tính năng dẻo dai và chịu được tác động của hóa chất và môi trường.

So với các loại nhựa thông thường như PVC, PE, PP, ABS,… thì nhựa composite có cấu tạo phức tạp hơn, bao gồm hai hoặc nhiều pha khác nhau. Nhựa composite là vật liệu tổng hợp được tạo thành từ nhựa nền và chất độn, cụ thể như:

• Pha nhựa (pha liên tục): là vật liệu nền, kết nối các pha gián đoạn lại với nhau, tạo thành một khối liền mạch và đồng nhất. Pha nhựa có vai trò bảo vệ pha tăng cường khỏi yếu tố bên ngoài, duy trì màu sắc, độ dẻo dai, cách điện,…
• Pha chất độn (pha gián đoạn): là các vật liệu giúp nhựa composite có độ bền cơ học, tính kết dính, khả năng chống ăn mòn, kháng hóa chất, chống xước, truyền nhiệt, giải nhiệt,… Pha tăng cường được phân bố trong pha nhựa. Có hai loại pha tăng cường là hạt và sợi (dài hoặc ngắn). Các vật liệu phổ biến cho pha tăng cường là sợi gốm, sợi nomex, sợi kermel, sợi xenlulo, sợi thủy tinh, sợi gỗ và sợi carbon,…

Nhờ có cấu tạo đặc thù, nhựa composite có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại nhựa khác như nhựa ABS, PE (màng PE quấn pallet,…), PVC, PP,… Do đó, nhựa composite được ưa thích và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Thành phần và cấu tạo của vật liệu composite

Vật liệu composite là một loại vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn so với các vật liệu truyền thống. Để biết được nhựa composite có độc hại không, thì bạn có thể xem qua thành phần và cấu tạo của vật liệu composite cốt sợi ngay dưới đây.

Thành phần của các loại nhựa composite

Nhựa composite là một vật liệu đa dạng và linh hoạt, được tạo nên từ sự kết hợp của nhiều loại sợi khác nhau. Các loại sợi này có thể được phân loại theo nguồn gốc và tính chất, như sau:

Các loại sợi phổ biến nhất:

• Sợi khoáng chất: là những sợi có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, bao gồm sợi carbon, sợi thủy tinh và sợi gốm.
• Sợi tổng hợp: là những sợi có độ bền kéo tốt và khả năng chống cháy cao, bao gồm sợi Nomex, sợi Kermel, sợi Apyeil và sợi Kynol.

Các loại sợi khác:

• Sợi gốc thực vật: là những sợi có nguồn gốc từ các loại gỗ, cây cỏ hoặc xenlulozơ, như giấy, sợi gai, sợi đay, xơ dừa, sợi dứa,…
• Sợi gốc khoáng chất: là những sợi có nguồn gốc từ các loại khoáng sản, như sợi silic, sợi amiang (hiện nay đã bị cấm sử dụng vì gây hại cho sức khỏe)
• Sợi nhựa tổng hợp: là những sợi có nguồn gốc từ các loại nhựa hóa dầu, như sợi polyester, sợi polyamide…
• Sợi bằng kim loại: là những sợi có nguồn gốc từ các loại kim loại như nhôm, thép, đồng,…
• Các loại hạt: là những hạt nhỏ có nguồn gốc từ các loại kim loại, đất sét, đá, gỗ như hạt kim loại, hạt đất sét, bột đá, bột gỗ,…

Cấu tạo của sản phẩm nhựa composite

Nhựa composite có bền không? Nhựa composite là một loại vật liệu bền được cấu tạo từ sự kết hợp của hai hoặc nhiều pha khác nhau. Trong nhựa composite, có một pha liên tục (vật liệu nền) và một hoặc nhiều pha gián đoạn (vật liệu tăng cường). 

• Pha liên tục có chức năng nối các pha gián đoạn lại với nhau, tạo ra một khối vật liệu thống nhất. 
• Pha gián đoạn có chức năng cải thiện các đặc tính của vật liệu, như khả năng chống mòn, chống xước, độ bền, độ dẻo, độ kết dính,…

Một ví dụ phổ biến của nhựa composite là sợi thủy tinh cốt nhựa. Trong loại vật liệu compozit này:

• Sợi thủy tinh là pha gián đoạn, giúp tăng cường độ cứng và độ bền của vật liệu. 
• Nhựa là pha liên tục, giúp kết nối các sợi thủy tinh lại với nhau, tạo ra một khối vật liệu đồng nhất. 

Nhựa composite có sợi thủy tinh cốt nhựa có các tính cơ lý vượt trội so với các loại nhựa thông thường, như tấm nhựa PVC, PP, ABS,… Nhờ vậy, nhựa composite được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng.

Bạn có thể tham khảo bảng sau để so sánh các tính cơ lý của nhựa composite và các loại nhựa khác:

Loại nhựa	Độ cứng (MPa)	Độ bền kéo (MPa)	Độ bền uốn (MPa)	Độ bền nén (MPa)
Nhựa composite có sợi thủy tinh cốt nhựa	9000 – 20000	300 – 800	500 – 1000	300 – 600
PVC	3000 – 4000	40 – 60	70 – 100	50 – 80
PP	1300 – 1800	25 – 40	30 – 50	20 – 40
ABS	2000 – 3000	30 – 50	40 – 70	30 – 60

Các đặc tính của vật liệu nhựa composite

Nhựa Composite là một loại vật liệu có nhiều ưu điểm vượt trội. Nhựa Composite gồm hai pha chính là pha nền và pha gia cường.

Pha nền có đặc tính và chức năng như:

• Kết nối và phân bố pha gia cường.
• Chuyển giao ứng suất cho pha gia cường khi chịu tải.
• Ngăn ngừa pha gia cường bị hao mòn do tác động của môi trường.
• Tăng khả năng chống nứt và đàn hồi.
• Bổ sung các tính chất khác như: cách điện, độ mềm dẻo, màu sắc, …

Pha gia cường đặc tính và chức năng như:

• Chịu lực chủ yếu trong vật liệu.
• Chống chịu hóa chất, nhiệt độ và môi trường.
• Hòa tan tốt trong pha nền.
• Dễ dàng gia công và sản xuất.
• Thông qua và thoát nhiệt hiệu quả.
• Thân thiện với môi trường.
• Giảm chi phí và nâng cao chất lượng.

Nhựa gỗ composite cũng là một dạng nhựa composite với các đặc điểm như:

• Thích ứng với môi trường khắc nghiệt.
• Không bị ăn mòn hay bị ảnh hưởng bởi hóa chất, không cần sơn phủ.
• Bền lâu, ít tốn kém cho việc bảo dưỡng.
• Có khả năng cách nhiệt, cách điện cao.
• Quy trình sản xuất đơn giản, tiết kiệm.
• Giá nhựa gỗ composite hợp lý.

Ưu nhược điểm của Composite nhựa

Nhựa Composite có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại vật liệu truyền thống, nhưng cũng có một số nhược điểm cần lưu ý. Sau đây là một số ưu nhược điểm của các loại nhựa composite:

Ưu điểm của nhựa composite

Nhựa composite là một loại vật liệu đặc biệt, có khả năng điều chỉnh hình dạng, phân bố và kết hợp với các vật liệu khác để tạo ra một nguyên vật liệu mới với độ bền cao. Nhựa composite là một trong những vật liệu quan trọng trong sự phát triển của ngành vật liệu mới, vì nó có trọng lượng nhẹ, chịu được nhiệt độ lên tới 3000 độ C.

Ngoài ra, nhựa composite còn có nhiều ưu điểm nổi bật khác, như:

• Chịu được nhiệt độ cao và thấp, có tính cách nhiệt, cách điện, chống cháy tốt, và bảo tồn được trong môi trường khắc nghiệt.
• Có độ bền cao, nhưng trọng lượng nhẹ, có độ cứng, độ va chạm, độ uốn, độ kéo tốt hơn hẳn so với các vật liệu truyền thống như thủy tinh, gốm, gỗ.
• Kháng được hóa chất, tia tử ngoại, tia UV, oxy hóa, ăn mòn, không cần phủ sơn bảo vệ.
• Không tốn kém trong việc bảo trì và bảo dưỡng như các vật liệu khác (kim loại, gỗ).
• Không thấm nước, không độc hại, an toàn cho sức khỏe.
• Có tuổi thọ dài, kéo dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3 lần.
• Đơn giản, dễ dàng trong việc tạo hình, tạo màu, thay đổi, sửa chữa.
• Tiết kiệm chi phí trong việc đầu tư thiết bị sản xuất.
• Sửa chữa và bảo dưỡng đơn giản, chi phí thấp.
• Màu sắc phong phú, bền màu vì được trộn ngay trong nguyên vật liệu.
• Giá nhựa composite hợp lý, có nhiều tính năng ưu việt, với nhiều phong cách, thiết kế đa dạng và nhiều công nghệ để lựa chọn.

Nhược điểm của các loại nhựa composite

Nhựa composite có nhiều ưu điểm tuyệt vời như bền, nhẹ, chống ăn mòn, chịu nhiệt tốt, nhưng cũng có nhiều mặt hạn chế, cụ thể như:

• Thành phần phức tạp: Các loại nhựa composite được tổng hợp từ nhiều vật liệu khác nhau, nên việc phân tích các tính chất cơ học, hóa học của chúng không đơn giản.
• Gia công sản xuất lâu: Các loại nhựa composite cần phải qua nhiều bước gia công như trộn, định hình, nung, ép, đóng gói,… nên mất nhiều thời gian để hoàn thành.
• Tái chế khó khăn: Nhựa composite có tái chế được không? Các loại nhựa composite khi bị hỏng hoặc là phế liệu sau sản xuất thì rất khó để tái sử dụng hay tái chế, do đó gây ra ô nhiễm môi trường.
• Phụ thuộc vào nhân công và thiết bị: Các loại nhựa composite yêu cầu kỹ thuật gia công cao, nên chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân và chất lượng của máy móc thiết bị.
• Giá thành cao: Các loại keo nhựa composite sử dụng các vật liệu thô có giá trị cao, như sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi aramid,… nên giá thành của chúng cũng cao hơn so với các loại nhựa thông thường.

Cách sản xuất nhựa Composite

Có rất nhiều công nghệ và phương pháp sản xuất nhựa Composite khác nhau, tùy thuộc vào loại vật liệu gia cường, loại nhựa và hình dạng sản phẩm mong muốn.

Công nghệ sản xuất nhựa FRP phổ biến

Gỗ nhựa composite (WPC) là một loại vật liệu tiên tiến và bền vững, được tạo ra từ nhiều công nghệ khác nhau. Trong số đó, 6 công nghệ phổ biến nhất mà các nhà sản xuất nhựa composite áp dụng là:

Công nghệ	Mô tả
Công nghệ khuôn tiếp xúc	Sử dụng các phương pháp như lăn tay, phun, lát máy để định hình nhựa composite trong khuôn.
Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi	Sử dụng diaphragm đàn hồi để tạo áp lực trong khuôn, có thể kết hợp với khuôn chân không – autoclave.
Công nghệ tẩm áp lực	Sử dụng áp lực cao để tẩm ốp nhựa vào sợi cốt liệu.
Công nghệ dập trong khuôn	Sử dụng khuôn ép để tạo hình nhựa composite với nhiệt độ và áp lực cao.
Công nghệ quấn	Sử dụng máy quấn để bọc nhựa composite quanh một trục hoặc một hình dạng cơ bản.
Công nghệ pulltrusion	Sử dụng máy kéo để kéo nhựa composite qua một khuôn, tạo ra các sản phẩm có chiều dài không giới hạn.

Phương pháp sản xuất nhựa FRP phổ biến

Sau đây là bảng thông tin về phương pháp sản xuất nhựa FRP, bạn hãy tham khảo:

Phương pháp sản xuất	Cách thực hiện	Ưu điểm
Nhiệt độ cao
Đúc ép nóng	Trộn nhựa và sợi thủy tinh, đặt vào khuôn đúc nóng và ép	Sản phẩm nhựa composite có hình dạng 3 chiều đẹp và chắc chắn.
Đúc ép lạnh	Trộn nhựa FRP, đặt vào khuôn đúc lạnh và ép	Sản phẩm nhựa composite có độ bền cao và ít co ngót.
Đúc kéo	Trộn nhựa FRP, kéo qua lõi gia nhiệt	Sản phẩm nhựa composite dạng rắn toàn phần hoặc một phần, có thể tạo ra nhiều hình dạng khác nhau.
Áp suất thường
Cuộn sợi	Kéo nhựa composite qua bể thấm ướt, đưa vào khuôn và phủ nhựa lên túi mềm	Sản phẩm nhựa composite có độ dẻo dai và khả năng chịu lực tốt.
Quay ly tâm	Trộn nhựa FRP, xếp vào khuôn và quay ly tâm	Sản phẩm nhựa composite có độ đồng nhất cao và ít bọt khí.
Trát lớp	Trộn nhựa FRP thành kết dính, trát lên bề mặt khuôn bằng con lăn hoặc súng phun	Sản phẩm nhựa composite có thể tùy biến theo ý muốn và dễ dàng thực hiện.

Ứng dụng của vật liệu composite cốt sợi trong cuộc sống

Nhựa composite được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực xây dựng, nội thất, hàng không vũ trụ, hàng hải, thể thao, năng lượng tái tạo,… Các sản phẩm cụ thể như:

Sản phẩm	Đặc điểm
Ống dẫn nước composite (Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn, nước thải, hóa chất,…)	Ống dẫn nước composite có độ bền cao, chống ăn mòn, chịu được áp lực lớn, dễ lắp đặt và bảo trì.
Vỏ bọc composite (Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, tấm panell)	Vỏ bọc composite có khả năng chống cháy, chống nước, chống mối mọt, chống nấm mốc, đẹp mắt và nhẹ.
Hệ thống ống thoát rác	Hệ thống ống thoát rác composite có độ bền cao, chống ăn mòn, chống mùi hôi, chống ô nhiễm, tiết kiệm không gian và chi phí.
Sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì.	Sứ cách điện composite có độ cách điện cao, chịu được nhiệt độ cao, chống ăn mòn, chống va đập, nhẹ và dễ sử dụng.
Cửa gỗ composite	Cửa gỗ composite chống nước tuyệt đối, không bị biến dạng khi tiếp xúc với nước, chống mối mọt, ẩm mốc, chống cháy lan, chịu lực tốt.
Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp	Lốp xe composite có độ bám đường tốt, chống mòn, chống xì hơi, chống nổ, nhẹ và tiết kiệm nhiên liệu.
Vỏ tàu thuyền composite, vỏ động cơ tên lửa, vỏ tên lửa, vỏ máy bay, vỏ tàu vũ trụ.	Vỏ tàu thuyền composite có độ cứng cao, chống ăn mòn, chống thấm nước, chịu được áp suất cao, nhẹ và tăng hiệu suất.
Thùng rác công cộng	Thùng rác composite có độ bền cao, chống ăn mòn, chống mùi hôi, chống ô nhiễm, dễ vệ sinh và thân thiện với môi trường.
Mô hình đồ chơi trẻ em	Mô hình đồ chơi composite có độ an toàn cao, chống vỡ, chống trầy xước, màu sắc đa dạng và hấp dẫn.
Bình chịu áp lực cao	Bình chịu áp lực composite có độ bền cao, chống ăn mòn, chịu được áp lực cao, nhẹ và dễ di chuyển.
Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt của Nga và các tiêu chuẩn sản xuất ống dẫn xăng, dầu)	Ống dẫn xăng dầu composite có độ bền cao, chống ăn mòn, chống rò rỉ, chịu được nhiệt độ cao, nhẹ và an toàn.

Một số câu hỏi liên quan

Qua bài viết trên, bạn đã biết nhựa composite là gì, cũng như thành phần cấu tạo chi tiết và ưu nhược điểm của loại vật liệu này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến nhựa composite hay các sản phẩm ngành nhựa khác như: Màng co POF, vải không dệt, màng PE Pallet,… thì hãy liên hệ ngay với Phú An PE để được tư vấn chi tiết nhé!