Vật liệu Composite là gì?

Composite – vật liệu không thể thiếu trong các công trình xây dựng và đời sống sinh hoạt của con người. Vậy ưu nhược điểm vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite là gì? Cấu tạo, ưu nhược điểm và ứng dụng của composite

Composite xuất hiện và nhanh chóng trở thành vật liệu quan trọng, mang đến nhiều lợi ích vượt trội khi thi công công trình nhà ở và đời sống sinh hoạt. Bài viết sau đây, Nhật Đình sẽ cung cấp cho bạn tất tật cấu tạo, chức năng, tính chất và ứng dụng của vật liệu composite là gì. Đừng bỏ lỡ nhé.

Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite hay vật liệu compozit là một loại vật liệu được tổng hợp từ 2 hoặc nhiều nhóm vật liệu khác nhau, để tạo nên một loại vật liệu mới sở hữu đặc tính ưu việt. Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, chất liệu này đã được sản xuất và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ví dụ, khi kết hợp sợi thủy tinh với nhựa Polyester sẽ tạo ra được sản phẩm composite có độ bền và kháng hóa cao. Tương tự, nếu kết hợp nhựa PVC với chất nền gỗ ta sẽ thu được vật liệu mới là composite gỗ nhựa, có khả năng chống nước, chống mối mọt hoặc cong vênh hiệu quả.

Vật liệu compozit được tổng hợp từ 2 hoặc nhiều nhóm vật liệu không cùng chất

Nhựa composite là gì? FRP là gì?

Nhựa composite (nhựa FRP) là một dạng vật liệu composite cốt sợi thủy tinh, mang đặc tính dẻo, bền chắc và kháng hóa chất cực cao. Nhựa composite được cấu tạo từ 2 hoặc nhiều pha. Trong đó:

• Pha nhựa: Là vật liệu nền giúp liên kết các pha chất độn với nhau để tạo thành một khối kết dính và thống nhất. Nhờ đó bảo vệ vật liệu, tránh các tác động từ môi trường bên ngoài.
• Pha chất độn: Là vật liệu nhựa composite tăng cường có chức năng kết dính, chống ăn mòn, kháng hóa chất cao. Mỗi pha chất độn sẽ được chèn vào một pha liên tục. 

Nhựa composite mang đặc tính dẻo, bền chắc và kháng hóa chất mạnh mẽ

Nhựa composite được ứng dụng phổ biến và đa dạng trong đời sống là: 

• Tủ bếp, cửa nhựa composite.
• Chất dẫn vi điện tử.
• Vỏ động cơ tên lửa.
• Vỏ máy bay.
• Vỏ hệ thống chống sét của máy bay.
• Vỏ tàu du hành vũ trụ.
• Bình ga nhựa
• Ống dẫn xăng dầu.
• Lốp xe hơi, vỏ xe hơi.
• Vỏ tàu thuyền, xe máy, xe đạp.
• Hệ thống dẫn nước.
• Bồn chứa và ống dẫn hóa chất.
• Hệ thống ống thủy nông.
• Hệ thống ống dẫn nước.
• Hệ thống vận chuyển rác.
• Vật liệu cách điện.
• Mô hình đồ chơi.
• Vỏ bọc các loại bể, bồn, thùng chứa hàng.
• Vỏ bọc nội thất….

Cấu tạo vật liệu composite là gì?

Khác hẳn với các loại nhựa trên thị trường, vật liệu composite sở hữu nhiều đặc tính nổi trội, với hai thành phần cấu tạo nên, là:

• Vật liệu nền (pha nhựa): Thực hiện nhiệm vụ liên kết các thành phần cốt bên trong composite với nhau, để tạo ra thể nguyên khối và đồng nhất. Vật liệu nền có thể là polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, kim loại, ceramic…
• Vật liệu gia cường (phần cốt): Là thành phần quan trọng giúp vật liệu composite có các đặc tính cơ lý tính cần thiết. Thông thường sẽ có 2 dạng vật liệu gia cường là dạng cốt sợi ngắn hoặc dài, và dạng cốt hạt. Vật liệu gia cường thường gồm các loại sợi thủy tinh, cellulose, carbon, ceramic, hạt kim loại, hạt đất sét, bột gỗ, bột đá…

Sơ đồ cấu tạo composite

Tính cơ học của vật liệu composite là gì?

Vật liệu nền

Vật liệu nền được xem là chất kết dính cần thiết cho composite, mang đến công dụng:

• Bảo vệ vật liệu gia cường không bị hư hỏng khi có tác động của ngoại lực.
• Truyền ứng suất sang vật liệu gia cường.
• Bền bỉ, dẻo dai và ngăn chặn các vết nứt.
• Cách điện, bền màu.

Vật liệu cốt

Vật liệu cốt sở hữu các tính chất đặc trưng:

• Có tính kháng hóa chất, kháng nhiệt độ cao.
• Phân tán tốt vào vật liệu nền.
• Giúp gia công nhanh chóng, thuận lợi.
• Có tính truyền nhiệt, tỏa nhiệt tốt.

Ưu nhược điểm của vật liệu composite là gì?

Bằng cách tìm hiểu kỹ ưu nhược điểm của vật liệu composite sẽ giúp bạn tận dụng tối đa tiềm năng của vật liệu vào công trình. Đồng thời tránh được các nhầm lẫn, sai sót khi sử dụng sai cách, không đúng lĩnh vực. Cụ thể các ưu nhược điểm của composite như sau:

Ưu điểm

• Vật liệu composite có trọng lượng nhẹ, chịu va đập tốt, dễ uốn, kéo hơn so với các vật liệu khác (thủy tinh, gốm hay gỗ,…).
• Độ bền composite rất cao, hơn nữa còn chịu được những tác động của môi trường bên ngoài, chống ăn mòn do hóa chất.
• Chi phí sửa chữa, bảo quản thấp.
• Vật liệu composite cách điện, cách nhiệt, chống cháy, chống lạnh hiệu quả, lành tính khi sử dụng.
• Vật liệu composite không thấm nước, không độc hại, chống chịu được mọi điều kiện thời tiết và tác động của tia tử ngoại.
• Dễ gia công, tạo hình nhiều sản phẩm.
• Dễ vận chuyển, lắp đặt, bảo trì và bảo dưỡng,
• Vật liệu composite có màu sắc đa dạng, khó phai màu.
• Giá thành thấp.

Vật liệu composite sở hữu nhiều đặc tính tiện lợi và dễ sử dụng

Nhược điểm

• Vật liệu composite khó tái chế nếu bị hư hỏng nặng.
• Có rất nhiều phương pháp gia công, hầu hết các phương pháp đều ứng dụng công nghệ cao và tốn thời gian.
• Mẫu vật cần nhiều thời gian phân tích cơ, lý, hóa.
• Yêu cầu cao về trình độ công nhân sản xuất vật liệu composite.
• Nguyên liệu nhập thô có giá khá cao.

Các loại vật liệu composite

Vật liệu composite có thể phân loại theo từng mục đích:

Phân loại theo hình dạng

• Composite cốt sợi: Có cấu trúc đặc biệt với chiều dài rất lớn, cho sức chịu lực cao và độ bền tốt. Chất độn được sử dụng trong composite cốt sợi giúp cải thiện tính chất cơ học của vật liệu nền, nhờ đó tăng sức chống chịu và giảm độ biến dạng của vật liệu khi bị tác động mạnh. Composite cốt sợi là lựa chọn phổ biến trong hàng không vũ trụ, ô tô, xây dựng…
• Composite cốt hạt: Là một loại vật liệu tăng cường có cấu tạo từ các hạt nhỏ được phân tán vào trong một ma trận polymer. Chính vì thế composite cốt hạt mang đặc tính chịu lực tốt, chống va đập mạnh mẽ, cách âm, cách nhiệt hiệu quả và cho độ bền cao. Trong lĩnh vực xây dựng, composite cốt hạt thường gặp nhất là bê tông.
• Composite cốt hạt và sợi: Điển hình cho loại vật liệu composite này là bê tông cốt thép. Trong đó, bê tông có kết cấu từ cát vàng và đá dăm, xi măng là vật liệu nền, còn cốt chính là những thanh thép.

Composite cốt hạt thường được dùng sản xuất bê tông

Phân loại theo bản chất

• Composite nền kim loại: Là một vật liệu được hình thành từ sự kết hợp của nhiều hợp kim khác nhau. Bao gồm titan, hợp kim nhôm, sợi kim loại, sợi khoáng… Sự kết hợp này đã tạo ra một cấu trúc bền vững, chắc chắn cho vật liệu. Composite nền kim loại thường được sử dụng trong lĩnh vực hàng không, ô tô, xây dựng…
• Composite nền khoáng: Được hình thành từ sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm) và hạt gốm (Niton, Cacbua,…). Nó có khả năng chịu nhiệt lên đến 600 – 1.000°C.
• Composite nền hữu cơ: Là vật liệu có cấu tạo từ các sợi hữu cơ đa dạng như Polyamide, Kevlar, sợi kim loại và sợi khoáng. Các kết hợp này đã tạo nên tính chất đặc biệt cho composite nền hữu cơ, chẳng hạn chịu nhiệt độ lên đến 200 – 300 độ C, độ bền cao, dễ ứng dụng. Bạn có thể tìm thấy composite nền hữu cơ ở các sản phẩm cao su, nhựa, nhựa đường, giấy…

Composite nền kim loại thường làm nguyên liệu sản xuất máy móc, ô tô, xây dựng…

Phương pháp sản xuất vật liệu composite là gì?

Để sản xuất vật liệu composite, người ta thường áp dụng 4 phương pháp tiên tiến sau:

Công nghệ lăn tay

Công nghệ, kỹ thuật lăn tay được thực hiện bằng cách cho sợi thủy tinh vào một lớp nhựa lỏng, để tạo ra sản phẩm có kích thước lớn như tàu thuyền, bồn chứa hóa chất, thùng xe tải… 

Kỹ thuật này có ưu điểm là kết dính mạnh mẽ, có tính cơ lý cao và cấu trúc chắc chắn, nhờ đó giúp tạo nên sản phẩm hoàn thiện có độ bền và chất lượng vượt trội.

Công nghệ súng phun 

Công nghệ súng phun là một phương pháp đáng chú ý, đem lại nhiều điểm khác biệt và hiệu quả hơn kỹ thuật lăn tay. Nó được ưu tiên áp dụng cho các khuôn quá lớn, không thể dùng tay để gia cường.

Sử dụng công nghệ súng phun không chỉ giúp tiết kiệm thời gian, công sức, mà mọi quy trình đều được tự động hóa, giúp làm ra thành phẩm nhanh chóng. Các sản phẩm thường áp dụng công nghệ này là bảng bảo vệ máy, bồn tắm, thùng xe tải…

Composite được sản xuất thông qua nhiều công nghệ hiện đại

Công nghệ Pulltrusion

Đây là một kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất vật liệu composite. Một quy trình hoàn thiện dựa trên công nghệ pulltrusion phải trải qua các bước kéo sợi qua bộ phận tẩm ướt nhựa, định hình và đóng rắn. 

Công nghệ này thường được áp dụng ở nhiều quốc gia như Nhật Bản, Thụy Sĩ, Anh, Đức,… giúp tạo ra sản phẩm có dạng ống hoặc thanh, dùng trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và chống ăn mòn. 

Công nghệ đúc nén

Công nghệ này sử dụng máy dưới áp lực và gia nhiệt. Thông qua áp lực của lực, lực nén và gia nhiệt khuôn, giúp các sản phẩm được đóng rắn hoàn toàn. Công nghệ đúc nén sẽ ưu tiên dùng cho sản xuất chi tiết lớn theo module, các vật liệu mài nhẵn hai mặt, hoặc sản phẩm có hình dạng chính xác theo khuôn.  

Ứng dụng của vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite thường dùng để sản xuất các mặt hàng sau đây:

Trong thiết kế nội thất

Vật liệu composite với công dụng chống ẩm mốc, chống thấm nước tuyệt vời, thường được ứng dụng làm đồ vật trang trí ngoài trời. Chẳng hạn như bàn, ghế, hồ bơi, tượng, bình hoa,… Ngoài nó còn có thể làm giả đá, gỗ tự nhiên, kim loại,…

Các món đồ trang trí làm bằng composite

Trong sản xuất đồ gia dụng

Ứng dụng của composite trong ngành sản xuất đồ gia dụng gồm có vỏ xe, khung trần, thùng xe, thùng tàu, mũi tàu, ghe, khung tàu, mái che cho tàu cano, vỏ điều hòa, tivi, tủ lạnh, máy giặt, chén, đũa, bồn nước, cốc, thùng rác,…

Trong đời sống

Trong đời sống, vật liệu composite có thể ứng dụng để sản xuất sản phẩm may mặc, nhựa bao bì, dệt, luyện kim, kho chứa hàng, sơn tĩnh điện…

Mua vật liệu composite ở đâu?

Để mua polyester chất lượng và giá cả hợp lý, bạn nên cân nhắc các đơn vị phân phối uy tín trên thị trường. Tiêu biểu hiện nay là công ty TNHH Nhật Đình. Với cam kết giao hàng nhanh chóng, đội ngũ tư vấn 24/24 và chính sách bảo hành tuyệt vời, chúng tôi sẽ mang đến sự hài lòng tốt nhất cho quý khách hàng.

Liên hệ với chúng tôi qua:

• Địa chỉ: 181 Đường Cầu Diễn – Hà Nội
• Hotline: 0974128860
• Website: www.vatlieucomposite.com

Bài viết trên đã giúp bạn có cái nhìn toàn diện về vật liệu composite là gì, ưu nhược điểm và công dụng của nó trong sản xuất, đời sống sinh hoạt. Hy vọng các kiến thức chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn dễ dàng lựa chọn và tận hưởng những lợi ích thú vị mà nó mang lại.