Thư Viện

Hạt nhựa PC là gì, nhựa PC có độc hại không?

03
Th3

Tổng quan về nhựa PC (Polycarbonate)

Nhựa PC là nhựa nhiệt dẻo trong suốt với carbonate đóng vai trò nhóm chức trong mạch polymer. Độ bền cao của loại nhựa này giúp cho nó có khả năng chống chịu va đập và đứt gãy. Nhựa PC khá nhẹ, kết hợp với tính chất trong suốt giúp loại nhựa này trở thành lựa chọn hang đầu để thay thế thuỷ tinh. Ở nhiệt độ cao cùng với áp lực lớn, nhựa PC sẽ chảy vào khuôn định hình để cho ra sản phẩm có hình dáng mong muốn. Nhựa PC hiện nay được sử dụng rộng rãi nhờ với đặc tính thân thiện với môi trường và tái chế được

  1. Nhựa PC là gì

Polycarbonate là loại nhựa nhiệt dẻo có độ bền cao, vô định hình và trong suốt. Nhựa PC có nhóm chức carbonate (–O–(C=O)–O–) giúp kết nối mạch polymer lại với nhau, từ đó giúp loại nhựa này có một sự kết hợp các đặc tính rất đặc biệt. Nhựa PC từ đó được sử dụng rộng rãi như là một loại nhựa kỹ thuật có các đặc tính:

  • Độ bền va đập cao
  • Kích thước sản phẩm ổn định (ít bị co rút)
  • Thuộc tính chịu điện rất tốt so với các loại nhựa khác

Các đặc tính của nhựa PC khá tương đồng với nhựa PMMA (polymethyl methacrylate). Tuy nhiên nhựa PC đắt hơn, bền hơn và sử dụng được ở một dải nhiệt rộng hơn. Vì nhựa PC có tính tương hợp cao với một số loại nhựa khác, nên PC thường được sử dụng để trộn thành một số hỗn hợp nhựa như PC/ABS, PC/PET, PC/PMMA. Một số ứng dụng phổ biến như đĩa CD, kính nón bảo hiểm, kính chống đạn, cụm đèn chính của ô tô, bình sữa cho trẻ sơ sinh, tấm trần nhà, etc.

  1. Nhựa PC được sản xuất như thế nào?

Nhựa Polycarbonate được sản xuất bằng phản ứng polymer hoá đậm đặc giữa bisphenol A (BPA; C15H16O2) và phosgene (COCl2).

  1. Thuộc tính đặc. trưng của nhựa PC

Nhựa PC có thuộc tính độc đáo, một sự kết hợp đặc biệt giữa các tính chất hoá học và vật lý:

  • Độ dẻo dai – Nhựa PC giữ được độ dẻo dai ở dải nhiệt -20°C to 140°C. Nhựa PC hầu như không thể bị bể gãy
  •  Độ bền va đập cao – Nhựa PC có độ bền rất cao, giúp cho chúng kháng chịu được va đập và đứt gãy. Nhựa PC cung cấp sự an toàn và an tâm đối với các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao. Nhựa PC có tỷ trọng vào khoảng 1.2 – 1.22 g/cm3
  • Độ truyền sáng – Nhựa PC cực kỳ trong, độ truyền sáng mà nó đạt được hơn 90%, tốt tương đương với thuỷ tinh. Tấm nhựa PC hiện nay rất phổ biến trên thị trường với đa dạng mẫu mã và có thể tuỳ chỉnh theo mong muốn của người sử dụng
  • Trọng lượng thấp – Khi so sánh với thuỷ tinh, nhựa PC nhẹ hơn rất nhiều. Đặc tính này cho phép các nhà thiết kế có vô số lựa chọn để tang tính hiệu quả về mặt chi phí khi tính đến quá trình lắp đặt, vận chuyển…
  • Bảo vệ khỏi tia UV – Nhựa PC có thể được sản xuất để ngăn 100% tia UV từ ánh mặt trời
  • Kháng hoá chất – Nhựa PC có thể kháng chịu được các loại acid loãng, dung môi hữu cơ và các nhóm alcohols. Nó có khả năng chống chịu tương đối với các loại dầu nhờn và dầu bôi trơn. Tuy nhiên nhựa PC dễ dàng bị tấn công bởi các nhóm bazơ loãng, dung môi có mạch vòng, và các hydrocarbon có chưa clo. Nhựa PC nhạy cảm với các loại dung dịch làm sạch có gốc bazơ loãng
  • Kháng nhiệt – Nhựa PC có khả năng chịu nhiệt độ cao ổn định, lên đến 1350C. Khả năng chịu nhiệt có thể được tang cường nhờ vào các loại phụ gia chống cháy
  1. Các điểm mạnh và hạn chế của nhựa PC
Điểm mạnh Hạn chế
  • Độ trong suốt cao và có khả năng truyền sáng tốt gần tương đương với thuỷ tinh
  • Độ bền cao kể cả ở nhiệt độ -20°C
  • Độ bền cơ lý tính được duy trì ở nhệt độ lên đến 140°C
  • Bản chất chống cháy tự nhiên
  • Có khả năng cách điện tốt mà không phụ thuộc vào các điện kiện liên quan đến nước hay nhiệt độ
  • Chị mài mòn, ma sát tốt
  • Có khả năng chịu được quá trình khử trùng bằng hơi nước
  • Dễ bị tấn công bởi dung môi hydrocarbon và bazơ loãng
  • Cơ lý tính sẽ bị giảm cấp nếu tiếp xúc với nước ở nhiệt độ trên 60 trong thời gian dài
  • Cần được sấy đúng theo qui trình trước khi gia công
  • Sức chống chịu bền bỉ không cao
  • Dễ bị ngã vàng khi tiếp xúc với tia UV
  1. Phương pháp gia công nhựa PC

Các phương pháp gia công nhựa PC phổ biến hiện nay bao gồm:

  • Ép đùn
  • Ép khuôn
  • Thổi định hình
  • Thermoforming

Nhựa PC sẽ được nấu chảy trước khi ép vào khuôn ở áp suất cao để tạo hình mong muốn. Nhựa PC cần được sấy ở nhiệt độ 120°C trong khoảng 2-4 tiếng trước khi gia công. Độ ẩm tối ưu vào khoảng dưới 0.02%

Hai phương pháp gia công nhựa PC phổ biến nhất hiện nay:

     Ép khuôn

Ép khuôn đang là phương pháp gia công phổ biến nhất hiện nay để sản xuất các vật liệu làm bằng PC hoặc các loại nhựa PC trộn. Nhựa PC có độ nhớt cao, vì vậy nhiệt độ gia công cũng phải cao để làm giảm độ nhớt của nhựa. Trong quá trình này, nhựa PC sẽ được gia nhiệt để về trạng thái nóng chảy, sau đó sẽ được ép vào khuôn dưới áp suất cao. Khuôn sau đó sẽ được làm nguội để phần nhựa nóng chảy bên trong định hình thành sản phẩm mong muốn. Vì nhựa PC là loại nhựa có độ chảy kém, vì vậy sản phẩm không nên được thiết kế có độ dày quá mỏng. Bên dưới là một vài đề xuất về nhiệt gia công ứng với các loại nhựa PC khác nhau

Resin Melt Temperature, °C  Mold Temperature, °C Molding Shrinkage, % 
PC 280-320 80-100 0.5-0.8
High Heat PC 310-340 100-150 0.8-0.9
Filled PC 310-330 80-130 0.3-0.5
PC/ABS 240-280 70-100 0.5-0.7
PC/PBT 250-270 60-80 0.8-1.0
PC/PET 260-280 60-80 0.6-0.8

       Ép đùn

Tương tự như phương pháp ép khuôn, trong quá trình này nhựa PC nóng chảy sẽ được đưa qua một khuôn định hình để tạo sản phẩm mong muốn. Khác biệt ở chỗ các dạng sản phẩm của phương pháp ép đùn là dạng tấm, thanh hoặc ống theo một vài kích thước phổ biến (không có nhiều chi tiết hay hình thù phức tạp như ép khuôn)

  • Nhiệt độ đùn: 230-260°C
  • Tỉ lệ L/D khuyến cáo: 20-25
  1. Nhựa PC có an toàn để sử dụng?

Nhựa PC là loại vật liệu hoàn hảo cho bình sữa trẻ sơ sinh, các loại bình nước, ly uống nước hoặc là các loại đồ chứa thực phẩm cũng như nước giải khát. Mặc dù vậy, tính an toàn của nhựa PC cũng đang bị xem xét kỹ lượng do quá trình tổng hợp nhựa PC là từ bisphenol A (BPA)

Các cơ quan chính phủ cũng như các nhà nghiên cứu độc lập trên toàn thế giới vẫn đang xem xét khả năng di hành của BPA từ nhựa PC vào trong thực phẩm. Các phân tích gần đây cho thấy khả năng tiếp xúc của BPA với con người thông qua việc di hành từ sản phẩm nhựa PC vào thực phẩm là rất thấp, chính vì vậy chúng không tạo nên mối nguy hiểm nào cho sức khoẻ người tiêu dùng

Các cơ quan chức năng trên thế giới nhưa US FDA, hay Uỷ ban an toàn thực phẩm châu âu, cơ quan tiêu chuẩn thực phẩm của Anh đã công nhận sự an toàn của nhựa PC cho các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm. Dù vậy, do các nghiên cứu về mối nguy của BPA đối với sức khoẻ con người, cũng đã dẫn đến việc phát triển các loại nhựa PC không chứa BPA

  1. Nhựa PC có tái chế được không?
    Tất cả sản phẩm làm bằng nhựa PC với mã tái chế “7” đều có thể tái chế 100%. Một trong những phương pháp tái chế nhựa PC là tái chế hoá học, thông qua quá trình cho các phế nhựa PC phản ứng với phenol để tạo thành các monomers, các monomers này sẽ tiếp tục trải qua các bước tinh chế trước khi đưa vào quá trình trùng hợp polymer tái tạo thành nhựa PC nguyên sinh