Blog

Polyethersulfone (PESU) đứng đầu trong lĩnh vực nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật tiên tiến, thu hút các ngành công nghiệp nhờ những đặc tính vượt trội và ứng dụng đa dạng. Là một loại polyme vô định hình ở nhiệt độ cao, PESU đã trở thành sự lựa chọn ổn định khi các loại nhựa kỹ thuật thông thường đang thiếu hụt. Trong bài chia sẻ này, hãy cùng chúng tôi đi sâu vào các đặc tính và các ứng dụng linh hoạt tạo nên polyethersulfone, làm sáng tỏ bản chất của loại vật liệu đặc biệt này.

1. Polyethersulfone là gì? 

Polyethersulfone (PESU) là một loại nhựa vô định hình trong suốt, thường được viết tắt là PESU hoặc PES, thuộc họ nhựa nhiệt dẻo hiệu suất cao là polysulfone. PESU được sản xuất thông qua quá trình polysulfonate hoặc tổng hợp polyester. Vật liệu này bao gồm chủ yếu là các vòng thơm (nhóm phenyl và biphenyl) được liên kết xen kẽ bởi các nhóm ether và sulfone. 

Được phát triển bởi ICI UK vào năm 1972, nhựa PESU là vật liệu polymer cao nhiệt dẻo toàn diện. Loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật tiên tiến này có độ trong suốt và khả năng chống cháy tuyệt vời, đồng thời nổi bật là một trong những vật liệu ít phát ra khói nhất, khiến nó trở thành lựa chọn đáng chú ý cho các ứng dụng sử dụng nhiệt độ cao. 

Vẻ ngoài màu hổ phách của PESU giúp phân biệt dễ dàng và biến PESU trở thành một trong những loại nhựa kỹ thuật đặc biệt được sử dụng rộng rãi nhất. Nhựa PESU có nhiều đặc tính linh hoạt và có thể được xử lý thành dạng hạt và bột với nhiều kích cỡ khác nhau, đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng. Vật liệu cải tiến này có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ các đặc tính vượt trội và khả năng thích ứng của nó.
Đọc thêm: Tạo hình nhiệt là gì? Quy trình và ứng dụng

2. Tính chất của polyethersulfone là gì? 

Cấu trúc hóa học của polyethersulfone

2.1. Khả năng chịu nhiệt 

Polyethersulfone có khả năng chịu nhiệt và độ cứng cao hơn so với polysulfone. Vật liệu này có khả năng chống rão đặc biệt và độ ổn định kích thước dưới nhiệt độ cao. Nhiệt độ biến dạng nhiệt của PESU là 203℃, nhiệt độ chuyển thủy tinh là 225℃ và nhiệt độ UL là 180℃. PESU duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ lên tới 200℃ khi sử dụng liên tục. 

2.2. Tính chất cơ học cao 

PESU xếp hạng top đầu trong số các loại nhựa nhiệt dẻo về tính chất cơ học. Độ bền kéo là 84,3MPa, mô đun uốn là 2,65 GPa, tỷ lệ giãn dài khi đứt là 5-6% và tính chịu va đập là 91J/m. 

2.3. Kháng hóa chất 

Chịu được xăng, dầu động cơ, dầu bôi trơn, freon và chất tẩy rửa, PESU tự hào có khả năng kháng dung môi tốt nhất trong số các loại nhựa vô định hình. Tuy nhiên, nó dễ bị hòa tan trong các dung môi phân cực như cloroform và acetone. 

2.4. Chống va đập tốt

Khả năng chống va đập của PESU tương đương với khả năng chống va đập của polycarbonate được thử nghiệm mà không có các khe hoặc rãnh được tạo ra trên mẫu thử nghiệm. Trong các thử nghiệm đo độ bền va đập, việc tạo ra khe đục trên mẫu thử nghiệm có thể mô phỏng điều kiện thực tế trong ứng dụng. Độ bền va đập bị ảnh hưởng bởi bán kính của khe đục, với bán kính nhỏ hơn dẫn đến độ bền va đập thấp hơn. 

2.5. Khả năng cách nhiệt tốt

Đặc tính cách nhiệt ổn định PESU tạo ra hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời, duy trì ổn định ở nhiệt độ lên tới 200℃. 

2.6. Khả năng xử lý, gia công tốt 

So với polysulfone, PESU cung cấp khả năng xử lý nhiệt hạch vượt trội và độ nhớt nóng chảy thấp hơn, với độ co khi đúc chỉ 0,6%. 

2.7. Khả năng chống rão 

Được biết đến bởi hệ số giãn nở tuyến tính nhỏ và tính ổn định ở nhiệt độ thấp, nhựa PESU gia cố bằng sợi thủy tinh 30% có thể duy trì các đặc tính tương tự như nhôm ở nhiệt độ lên tới 200℃. 

2.8. Khả năng chống thủy phân 

PESU có khả năng chống chịu tuyệt vời với nước nóng hoặc hơi nước ở nhiệt độ từ 150 đến 160℃ và vẫn không bị ăn mòn bởi axit và bazơ ngay cả ở nhiệt độ cao. 

2.9. Không độc hại

Polyethersulfone không độc hại là vật liệu an toàn được FDA phê chuẩn, đáp ứng các yêu cầu của Thông báo JMHW số 434 và số 178. 

2.10. Chống cháy

PESU chống cháy nhờ vào đặc tính tự dập tắt, có khả năng chống cháy lên đến cấp độ UL94V-0 mà không cần bổ sung thêm chất chống cháy. 

Nhìn chung, polyethersulfone (PESU) được biết đến như một vật liệu đa diện, kết hợp khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học, độ bền hóa học và nhiều đặc tính khác khiến vật liệu này trở thành lựa chọn ưu tiên trong các ứng dụng công nghiệp đa dạng.
Đọc thêm: Top vật liệu nhựa chịu nhiệt cao cho ứng dụng kỹ thuật

3. Hạn chế của polyethersulfone và cách tối ưu hóa hiệu quả sản xuất 

Polyethersulfone có một số hạn chế cần thiết để tối ưu hóa sản xuất

Mặc dù polyethersulfone (PESU) mang lại những đặc tính ấn tượng nhưng cũng có một số hạn chế nhất định cần được chú ý: 

• Giá thành cao: PESU đi kèm với chi phí sản xuất rất cao, chỉ phù hợp với những ứng dụng gần như bắt buộc phải cần đến các đặc tính đặc biệt của nó. PESU phải đối mặt với nhược điểm là giá bán rất cao so với các loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật khác như polyamide, polyester và polycarbonate.
• Xử lý ở nhiệt độ và áp suất cao: Polymer đòi hỏi xử lý ở nhiệt độ và áp suất cao, điều này có thể đặt ra những thách thức về mức năng lượng tiêu thụ và cân nhắc về các thiết bị cần thiết. 
• Nhạy cảm với dung môi phân cực: PESU dễ bị tấn công bởi các dung môi phân cực như xeton, dung môi clo hóa và hydrocacbon thơm nên hạn chế sử dụng trong môi trường có vật liệu này. 
• Khả năng chống tia cực tím thấp: PESU có khả năng chống tia cực tím thấp, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng ngoài trời hoặc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. 
• Khả năng chống nứt thấp: Là chất vô định hình nên PESU có khả năng chống nứt thấp, đặc biệt khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ. 

Do những hạn chế này, các ứng dụng PES hiện bị hạn chế ở những lĩnh vực có quy mô nhỏ và yêu cầu cao, như ngành điện tử, hàng không vũ trụ và y tế.

Để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giải quyết những hạn chế này, việc trộn PESU hiệu suất cao với các loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật khác là một giải pháp khả thi. Phương pháp này có thể nâng cao khả năng xử lý và cải thiện các tính chất hóa học, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất tổng thể. Trộn PESU với polycarbonate (PES/PC) tạo ra vật liệu có đặc tính chảy tốt và hiệu suất cơ học tương tự như PESU nguyên chất. Tuy nhiên, khả năng kháng hóa chất không được cải thiện do tính chất vô định hình của PC. 

Ngoài ra, hợp kim polymer của PESU với polyamit (PES/PA) có cải thiện về khả năng chảy chảy, độ dẻo dai được tăng cường và hình thái ổn định. Bản chất bán tinh thể của polyamide góp phần tạo ra khả năng kháng hóa chất cao hơn đáng kể so với PES nguyên chất. Những cải tiến này đã tạo điều kiện thuận lợi cho PESU được sử dụng phổ biến hơn trong các ứng dụng có khối lượng lớn hơn, khắc phục một số hạn chế vốn có của nó.

4. Các ứng dụng của polyethersulfone 

Tấm lọc polyethersulfone

Polyethersulfone (PESU) có vai trò đáng kể trong các ngành công nghiệp khác nhau. Dưới đây là những ứng dụng chính làm nổi bật tiện ích đa dạng của vật liệu: 

4.1. Những cải tiến trong ô tô

• Được gia cố bằng sợi thủy tinh hoặc sợi carbon, thay thế vật liệu kim loại và nhiệt rắn truyền thống trong các bộ phận ô tô. 
• Được sử dụng rộng rãi dưới mui xe cho nắp pin, bơm dầu, bộ phận truyền động, lồng ổ trục và bộ phận đánh lửa. 
• Nó được ứng dụng trong đèn pha ô tô, bao gồm màn hình, vỏ, gương phản xạ và hệ thống tuần hoàn dầu động cơ do khả năng chịu nhiệt cao. 

4.2. Các linh kiện điện và điện tử 

Độ cứng, độ bền và độ ổn định kích thước cao của PESU khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng điện và điện tử khác nhau. 

• Được sử dụng trong máy tạo cuộn dây, đầu nối, bảng mạch in ép phun, các bộ phận của cầu dao điện và giá đỡ đèn. 
• Được áp dụng trong các linh kiện TV, bộ phận máy sấy tóc, linh kiện lò nướng và các thiết bị điện khác yêu cầu độ ổn định về nhiệt và kích thước.

4.3. Ứng dụng công nghiệp 

• Được ưu tiên trong các ứng dụng công nghiệp, mang lại hiệu suất vượt trội so với các loại nhựa kỹ thuật thông thường như polyamide. 
• Thường được sử dụng trong máy bơm, van, chỉ báo mức dầu, bộ phận trao đổi nhiệt và linh kiện cho máy pha chế đồ uống tự động. 
• Sử dụng trong quá trình sản xuất các đệm khít, nút bịt kín, bánh đà của băng tải, và đóng gói cho quá trình hấp thụ và cột chưng cất.

4.4. Những cải tiến y tế 

PESU được sử dụng cho thiết bị y tế

PESU chịu được chất khử trùng ở nhiệt độ lạnh, chất diệt khuẩn, và chất sát trùng, nên phù hợp cho các ứng dụng y tế. 

• Được sử dụng rộng rãi trong màng lọc, dụng cụ phẫu thuật, hộp khử trùng, thiết bị truyền dịch và ống tiêm có thể tái sử dụng. 
• Cung cấp khả năng chống bức xạ gamma và chùm tia điện tử vượt trội, phù hợp cho các ứng dụng cần khử trùng nhiều lần. 

4.5. Công nghệ màng 

PESU là một loại polymer phổ biến trong chế tạo màng thương mại, tạo ra các loại màng bất đối xứng, vi mô và bền chắc. Những màng này loại bỏ hiệu quả các hạt bụi trong quá trình lọc thông thường, hỗ trợ tốt cho việc sản xuất các loại thuốc quan trọng. 

5. Phương pháp xử lý polyethersulfone (PESU) 

Polyethersulfone (PESU) rất linh hoạt trong việc xử lý, thông qua các phương pháp xử lý nhiệt dẻo thông thường khác nhau, đảm bảo khả năng thích ứng với nhiều ứng dụng đa dạng: 

5.1. Ép phun

• Nhiệt độ ép phun: PESU có thể tuân theo quy trình ép phun với nhiệt độ của lớp ống trong máy ép nhựa trong khoảng từ 340-380°C và nhiệt độ nóng chảy là 360°C. 
• Nhiệt độ khuôn: Nhiệt độ khuôn lý tưởng nằm trong khoảng 140-180°C, với nhiệt độ cao hơn có thể cần thiết cho khuôn đúc thành mỏng. 
• Đặc tính co ngót: PESU không độn có độ co thấp nên thích hợp để đúc các bộ phận nhỏ, có dung sai kích thước chặt chẽ. 
• Những cân nhắc đặc biệt: Đối với các bộ phận rất nhỏ, độ co ngót thấp của PESU là lợi thế. 

5.2. Đùn (màng/tấm/ống) 

• Phạm vi nhiệt độ: Phương pháp đùn PESU không độn có thể được thực hiện ở nhiệt độ từ 340-390°C. 
• Tỷ lệ L/D: Tỷ lệ L/D (chiều dài trên đường kính) được khuyến khích trong khoảng 20 là phù hợp cho quá trình ép đùn. 
• Độ đàn hồi và định hình: PESU thường có độ đàn hồi cao, dẫn đến khả năng định hình yếu trong quá trình ép đùn. 

Khả năng thích ứng của polyethersulfone với các quá trình ép phun, ép đùn, đúc thổi và tạo hình nhiệt, kết hợp với độ co ngót thấp và độ ổn định kích thước, khiến vật liệu này trở thành lựa chọn linh hoạt để sản xuất nhiều loại linh kiện trong các ngành công nghiệp. Các thông số xử lý được khuyến nghị đảm bảo việc sản xuất những sản phẩm PESU hiệu quả và đáng tin cậy.

6. Kết luận 

Tóm lại, polyethersulfone (PESU) được xem như một vật liệu có tính toàn diện trong lĩnh vực polyme hiệu suất cao. Khả năng chịu nhiệt đặc biệt, độ ổn định kích thước và khả năng thích ứng với các phương pháp xử lý khác nhau đã giúp PESU trở thành vật liệu được ưa chuộng trong các lĩnh vực ô tô, điện tử, y tế và công nghiệp. Khi các ngành công nghiệp tiếp tục tìm kiếm những giải pháp đổi mới, polyethersulfone vẫn là vật liệu đảm bảo độ tin cậy, mang lại nhiều sự cải tiến tuyệt vời. 

Hãy thường xuyên truy cập website EuroPlas để tìm hiểu những thông tin mới nhất và hữu ích nhất về các loại vật liệu nhựa. Nếu bạn đang tìm kiếm các hợp chất nhựa kỹ thuật, nhựa sinh học thân thiện với môi trường, phụ gia nhựa, filler masterbatch, hay color masterbatch... đừng ngần ngại, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được hỗ trợ và tư vấn tốt nhất.