Cả 2 loại nhựa PP và nhựa PE đều là vật liệu nhựa nhiệt dẻo, có nguồn gốc từ các monome olefin- một thuật ngữ nói về liên kết đôi carbon đặc trưng trong cấu trúc phân tử của các monome này. Việc có chung nguồn gốc hiển nhiên đã đem đến cho 2 loại nhựa này nhiều nét tương đồng.

Vậy olefin là gì, đặc điểm của các loại nhựa thuộc họ polyolefin

Olefin là một nhóm các hydrocarbon thuộc họ anken, với đặc điểm có chứa một liên kết đôi carbon-carbon trong cấu trúc. Nhóm anken bao gồm: Propene (C₃H₆), Butene (C₄H₈), Pentene (C₅H₁₀), Hexene (C₆H₁₂), Heptene (C₇H₁₄), Octene (C₈H₁₆), Nonene (C₉H₁₈), Decene (C₁₀H₂₀), …

Polyme được làm từ monome olefin được gọi là polyolefin hoặc polyalkenes, được phân loại vào nhóm nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic). Chúng đơn giản và dễ sản xuất hơn nhiều so với các loại nhựa khác, cực kỳ dễ tạo hình và có thể định hình lại nhiều lần, chỉ bằng cách lặp lại quy trình gia nhiệt, đúc, thổi và làm mát.

Các polyolefin không khác gì nhiều so với dầu thô về mặt cấu trúc phân tử. Đây vừa là ưu điểm nhưng cũng đồng thời cũng là một khiếm khuyết lớn, khi mà chúng có tính chất rất giống dầu là không có khả năng chống cháy. Nhưng bù lại, chúng được xem như loại nhựa sạch nhất với một cấu trúc đơn giản và thuần khiết. Quá trình sản xuất chúng không đòi hỏi việc thêm vào các hóa chất gây hại như styren, clo hoặc bisphenol A. Ngoài ra, hầu hết olefin nổi trên mặt nước, giúp các loại polyolefin rất dễ được phân biệt với các vật liệu tổng hợp khác, đặc biệt là trong quá trình phân loại để tái chế.

Chiếm ưu thế về mặt thương mại, được sản xuất nhiều nhất trong nhóm polyolefin là polyetylene (PE) và polypropylene (PP). Ngoài ra còn có một số các polyolefin chuyên biệt nhưng ít phổ biến hơn như polyisobutylen và polymethylpentene...

Các polyolefin có thể xuất hiện dưới dạng chất lỏng như dầu hoặc chất rắn không màu hoặc màu trắng, và các đặc tính của của chúng chủ yếu được xác định bởi trọng lượng phân tử và mức độ kết tinh. Các polyolefin có mức độ kết tinh thấp (từ 0 đến 20%) có các đặc tính giống chất lỏng đàn hồi. Mức độ kết tinh trung bình (từ 20 đến 50%) liên quan đến nhựa dẻo, và mức độ kết tinh trên 50% tạo nên nhựa cứng.

Hầu hết polyolefin được tạo ra bằng cách xử lý monome với chất xúc tác kim loại, phản ứng trùng hợp loại nhựa này có mức độ tỏa nhiệt lớn. Các bề mặt polyolefin sẽ không được liên kết với nhau một cách hiệu quả bằng cách hàn dung môi hoặc keo dán, vì hầu hết chúng đều có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời, không bị ảnh hưởng bởi các dung môi thông thường. Tuy chúng cực kỳ trơ về mặt hóa học, nhưng độ bền lại bị suy giảm ở nhiệt độ quá thấp hoặc nhiệt độ cao. Do đó, đối với các loại màng nhựa trong nhóm này như PE hay PP, hàn nhiệt là một kỹ thuật phổ biến để liên kết giữa các lớp. Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học hiện đại, người ta đã phát triển thành công một số loại keo siêu kết dính như cyanoacrylate và acrylate có thể dùng để dán các loại nhựa liệu này.

Cả nhựa PP và PE, cũng như các polyolefin khác đều có thể dễ dàng được xử lý bằng các kỹ thuật tạo hình phổ biến như ép phun, đúc thổi, ép đùn và ép nhiệt. Khả năng xử lý dễ dàng, giá thành thấp kết hợp với các tính chất vật lý và hóa học tốt khiến chúng trở thành loại nhựa phổ biến, là lựa chọn tốt với vô số ứng dụng trong ngành nhựa.

So sánh giữa nhựa PP và PE, loại nhựa nào tốt hơn?

Ngoài những đặc tính chung của nhóm nhựa gốc olefin, thì nhựa PP và PE cũng có những ưu và khuyết điểm, khả năng tương thích riêng với từng loại ứng dụng. Thật sự không có vật liệu tốt và vật liệu xấu, chỉ có hiệu suất khác nhau nên mục đích cũng khác nhau. Chính vì vậy, việc tìm được vật liệu phù hợp nhất mới chính là mục tiêu quan trọng cần hướng đến của các doanh nghiệp.

Hãy thử so sánh một số đặc tính giữa nhựa PP và PE

1. Khả năng chịu nhiệt

Nhựa PE được chia thành nhiều loại tùy theo mật độ phân nhánh trong cấu trúc phân tử, và khả năng chịu nhiệt của mỗi loại sẽ rất khác nhau. Nhiệt độ nóng chảy của HDPE rơi vào khoảng 130 đến 140 °C, LDPE có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn với khoảng từ 105 đến 115 °C. Trong khi đó, polypropylene có thể chịu được nhiệt độ tối đa lên đến 170 °C, cao hơn khoảng 40%- 50% so với polyetylen.

Từ góc độ chịu nhiệt, polypropylen không bị biến dạng ở 150°C, vì vậy sản phẩm có dải ứng dụng cao hơn so với polyetylen. Ví dụ như dùng để sản xuất sản phẩm cần được khử trùng thường xuyên, sử dụng trong lò vi sóng hay máy rửa chén. Tuy nhiên, PP trở nên giòn hơn ở nhiệt độ thấp, khả năng chống lạnh chỉ ở mức -20°C. Ngược lại, PE có khả năng chống lạnh mạnh hơn, lên tới -80°C, phù hợp với bao bì thực phẩm đông lạnh.

Cả nhựa PP và PE đều thể hiện khả năng chống tia bức xạ UV kém, và không có khả năng chống cháy.

2. Đặc tính cơ học và khả năng bảo vệ

Polyetylen có độ cứng thấp nhưng rất dẻo và có khả năng chống va đập. Khi chịu tác động mạnh, chúng sẽ chỉ bị căng ra hoặc biến dạng chứ không bị gãy. Tuy polyetylen mềm nhưng chúng lại có sẵn ở nhiều dạng, mật độ thấp, mật độ trung bình và mật độ cao, khiến chúng khá linh hoạt và phù hợp với nhiều loại sản phẩm.

Polypropylene thì cứng hơn, cũng linh hoạt và khá bền. Độ bền của PP cho phép nó uốn cong nhiều lần tại cùng một điểm mà không bị nứt hoặc gãy, chúng sẽ giữ nguyên hình dạng mặc dù có bị hao mòn.

Ví dụ tốt nhất để thấy rõ giá trị của polypropylene là thông qua một trong những ứng dụng phổ biến nhất của nó: những chiếc bản lề mỏng bằng nhựa trên những chai nước tương, nước sốt... Bạn vẫn có thể uốn cong, đóng mở nó nhiều lần mà không bị gãy, với phạm vi chuyển động lên tới 360 độ.

Nhựa PP có độ giãn nở hoặc co rút ít hơn so với nhựa PE, nên những chiếc túi nhựa PE sẽ có lợi thế hơn về sự linh hoạt, trong khi túi nhựa PP sẽ có tính định hình cao.

3. Mức độ phản ứng với hóa chất

Polyetylen có khả năng chống nước và bền, nhưng lại có mức độ bảo vệ kém đối với các loại khí, ví dụ như như carbon dioxide. Với hóa chất, nhựa PE không bị ảnh hưởng bởi nhiều loại bazơ và axit. Vật liệu này có sức đề kháng tốt với các loại dầu máy, đặc biệt là dầu trong máy nén khí. Do đó, chúng là vật liệu thích hợp để sản xuất các loại ống dẫn khí nén.

Polypropylen có tuổi thọ thấp hơn rõ rệt khi có dầu. Tuy nhiên, đây vẫn là vật liệu có xếp hạng kháng hóa chất cao nhất trong danh mục nhựa. Ở nhiệt độ phòng, polypropylene có khả năng chống lại hầu hết các dung môi hữu cơ và chất béo. Chúng cũng có thể chịu được axit và bazơ, các chất điện phân cao mà không bị nứt hoặc oxy hóa. Vì vậy mà nhựa PP được sử dụng rộng rãi các cho bao bì đựng chất lỏng nóng và lạnh, các sản phẩm từ sữa, các hoá chất trong phòng thí nghiệm, chất tẩy rửa và các hệ thống thẩm thấu ngược.

Ống nhựa PP cũng có thể được sử dụng để thay thế cho các hệ thống đường ống kim loại. Không giống như ống thép, ống PP có khả năng chống ăn mòn rất ấn tượng.

4. Điện trở

Nhựa PP có khả năng được sử dụng như một chất cách điện hoản hảo, và thường được sử dụng làm phích cắm, ổ cắm điện. Khả năng chống điện cao của polypropylene còn mở ra cho chúng rất nhiều tiềm năng ứng dụng cho linh kiện điện tử.

PE cũng là một chất cách điện hiệu quả. Tuy nhiên, vật liệu này lại dễ dàng bị tích điện. Đặc tính này có thể được bù đắp bằng cách thêm chất chống tĩnh điện, muội than hoặc than chì trong quá trình sản xuất.

5. Tính chất quang học

PP có độ trong mờ khi không được pha màu. Khi so sánh những chiếc túi nhựa cùng độ dày thì trông như có vẻ túi PP trong hơn túi PE. Nhưng nó không trong suốt đến mức như acrylic hay thủy tinh. Trong khi đó, màu sắc polyetylen có thể gần như trong suốt, trắng đục hoặc mờ đục. Sự khác nhau này đến từ cấu trúc phân tử, nhiệt độ khi đùn, thổi và độ dày màng. LLDPE rõ ràng nhất về mặt quang học trong khi HDPE mờ đục nhất.

Độ trong suốt của nhựa PE khác với kiểu của nhựa PP. Chúng vẫn cho phép ánh sáng đi qua, nhưng không tạo điều kiện cho việc thể hiện hình ảnh một cách rõ ràng.

6. Khả năng tái chế

Lợi thế của vật liệu nhựa nhiệt dẻo, là chúng có thể được tái chế dễ dàng bằng cách cắt nhỏ, nung chảy và sau đó làm nguội chúng ở một hình dạng khác. Điều này làm cho nhựa nhiệt dẻo trở thành vật liệu bền vững với môi trường và có giá trị cao. Tuy nhiên, trong những trường hợp mà nhiệt độ nóng chảy của nhựa quá lớn, không phải lúc nào tái chế chúng cũng là lựa chọn tốt nhất. Ngoài polypropylen và polyetylen, ABS, PC, PVC và Acrylic cũng thuộc loại nhựa nhiệt dẻo.

Cả polypropylen và polyetylen đều rất dễ tái chế, nhưng nhìn chung thì polyetylen được tái chế rộng hơn, và chi phí cũng thấp hơn do tiêu tốn ít nhiệt lượng.

7. Giá thành

Không có một mức giá cố định nào cho từng loại nhựa, bởi giá thành của chúng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Loại nhựa này có thể có giá thành cao hơn hay thấp hơn loại khác tùy vào thời điểm. Nhưng trong phần lớn thời gian thì polyetylen có xu hướng rẻ hơn polypropylene đôi chút, do quy trình sản xuất cần nhiệt lượng thấp hơn cũng như nguồn nguyên liệu dồi dào. Tuy nhiên, thị trường cũng đã rất nhiều lần ghi nhận giá nhựa PE tăng đột biến hơn hẳn nhựa PP do nhu cầu tăng cao, hoặc giá dầu cũng như các chế phẩm khác từ dầu thô tăng giá khiến cho các nhà máy hóa dầu điều chỉnh công suất cho từng dòng sản phẩm. Những thời điểm này, nhựa PP được sản xuất từ khí tự nhiên trở nên có lợi thế cạnh tranh về giá thành và nguồn cung ổn định.

Việc giá nhựa tăng cao trong một số thời điểm hầu hết không làm thay đổi việc lựa chọn nguyên liệu của những công ty sản xuất đồ nhựa. Việc lựa chọn này đa phần đều dựa trên hiệu suất và tính phù hợp cho từng loại sản phẩm.

Giá thành của cả nhựa PP và PE nhìn chung vẫn rất rẻ so với các loại vật liệu khác, nhưng đây hoàn toàn không phải là yếu tố được cân nhắc hàng đầu. Điều quan trọng đây là những vật liệu đã trở nên phổ thông và sẵn có ở bất kỳ đâu, với bất kỳ số lượng nào. Nguyên liệu nhựa của bạn sẽ luôn sẵn sàng cho công đoạn sản xuất, hoàn toàn không phải lo lắng về nguồn cung bị gián đoạn.

Tính ứng dụng của nhựa PP và PE trong các ngành nghề

1. Bao bì nhựa

PE là một vật liệu tuyệt vời, chi phí thấp phù hợp cho nhiều nhu cầu đóng gói sản phẩm. Các ứng dụng của LDPE trong ngành bao bì thường tận dụng tính linh hoạt vượt trội của vật liệu, chẳng hạn như chai nước sốt có thể bóp lại, màng co, túi nilon, túi zipper, ... Đối với HDPE, độ bền kéo cao làm cho chúng phù hợp để sản xuất thùng, khay nhựa, chai nước...

Độ bền dẻo và khả năng chịu tải cũng giúp túi polyetylen trở nên vượt trội trong ngành bao bì công nghiệp, làm túi đựng cho các mặt hàng nặng và to lớn.

Trong khi đó, polypropylen thường được sử dụng để sản xuất dây đai, băng dính, bao bì ngành thời trang và trang sức, hộp đựng thực phẩm, ... Với khả năng chịu nhiệt độ cao, các hộp đựng bằng nhựa PP có thể được sử dụng trong lò vi sóng hoặc máy tiệt trùng, máy rửa chén.

2. Sợi và vải dệt

Do độ bền kéo tuyệt vời của HDPE, sợi làm từ HDPE là lựa chọn hàng đầu cho dây thừng và lưới thể thao, dây câu cá và các mục đích sử dụng nông nghiệp.

Sợi polypropylene thì lại cực kỳ có giá trị đối với ngành thời trang, vì nó rất đàn hồi và có khả năng chống lại sự hao mòn, ánh nắng, nấm mốc và vi khuẩn...

3. Hàng tiêu dùng

HDPE có thể được tìm thấy trong nhiều mặt hàng tiêu dùng như thùng đá, thùng rác và bể chứa nước nhỏ. Còn LDPE thì lại có mặt trong các sản phẩm đồ chơi trẻ em, đặc biệt là đồ chơi dạng mềm dẻo.

Nhựa PP thì phổ biến trong thìa, nĩa, chén bát và các dụng cụ, thiết bị cầm tay bằng nhựa.

4. Ống và phụ kiện

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của HDPE là để sản xuất ống và phụ kiện. Khả năng chống phân hủy hóa học và độ bền cao giúp cho ống nhựa HDPE được sử dụng trong rất nhiều ngành nghề như cấp nước, nước thải, khí đốt... Ống nhựa HDPE cũng được sử dụng để bảo vệ dây điện và cáp viễn thông.

Vật liệu LDPE mềm và linh hoạt hơn, được sử dụng cho các ống dẫn nước tưới, các loại ống mềm đơn giản. LDPE cũng được sử dụng làm vật liệu vỏ ngoài của dây cáp để cung cấp khả năng bảo vệ vật lý và cách điện.

Khả năng cách điện của nhựa PP thậm chí còn tỏ ra vượt trội hơn LDPE. Chúng được sử dụng rộng rãi và hoạt động trơn tru trong ổ cắm điện, các sản phẩm và ứng dụng điện tử.

Polypropylene cũng là lựa chọn thay thế tốt cho các bộ phận kim loại truyền thống trong ngành công nghiệp ô tô nhờ khả năng xử lý dễ dàng trong công đoạn ép phun. Khả năng dễ dàng tạo khuôn và độ giãn nở nhiệt thấp giúp chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các chi tiết nội và ngoại thất, chắn bùn, bảng điều khiển...

5. Đồ nội thất

Đồ nội thất bằng nhựa được sử dụng rộng rãi vì khả năng chống ẩm ưu việt, dễ lau chùi, gọn nhẹ và giá thành rẻ.

Vật liệu của đồ nội thất bằng nhựa cũng được chia thành nhiều loại tùy vào mục đích sử dụng. Nhựa PE bền bỉ đem đến thời hạn sử dụng lâu dài. Nhựa PP cứng nhưng dễ hư hỏng hơn khi gặp lực tác động mạnh, nhưng lại chịu được nhiệt độ cao và ít bị bám bẩn. Bên cạnh bàn ghế, tủ quần áo, tủ bếp bằng nhựa đã chứng tỏ khả năng thay thế vật liệu gỗ truyền thống, thì còn có những phụ kiện nội thất như tấm ốp tường, ốp trần, la phông bằng nhựa cũng đang dần trở thành xu hướng.

6. Y tế

Nhựa PP có khả năng chống lại sự phát triển của vi sinh vật và khả năng chống lại nhiều hợp chất hóa học, chịu được nhiệt độ cao khi khử trùng. Như một kết quả tất yếu, chúng nhanh chóng trở thành loại vật liệu kỳ diệu cho ngành y tế. Nó hiện diện trong các phòng thí nghiệm và bệnh viện dưới nhiều hình thức, đặc biệt là trong chỉ khâu phẫu thuật. Polypropylene là thành phần tạo nên chỉ khâu tổng hợp được bán trên thị trường với tên gọi “Prolene”. Ngoài ra, nhựa PP còn được đã được sử dụng để sản xuất ống tiêm, chai lọ, dụng cụ phẫu thuật, chai đựng bệnh phẩm...

Trong thời gian dịch bệnh Covid-19 vừa qua, Polypropylene còn phục vụ cho các mặt hàng thiết yếu như chai xịt cồn và lớp kháng khuẩn trong khẩu trang y tế. Điện tích tĩnh điện của chúng bẫy các giọt bắn và ngăn chúng xâm nhập sâu hơn. Polypropylene cũng không thấm nước, vì vậy các hạt vi-rút và vi khuẩn cũng không thể sử dụng độ ẩm để tồn tại.

Cách phân biệt nhựa PP và PE

Nhựa PP và PE như chúng ta đã thấy, có khá nhiều đặc tính giống nhau, nên cũng rất khó để có thể phân biệt. Nếu bạn là một nhà sản xuất hoặc sử dụng nhựa chuyên nghiệp, bạn hẳn sẽ có thể dễ dàng đưa ra ngay một dự đoán về chất liệu nhựa mà bạn nhìn thấy. Nhưng không có gì đảm bảo những dự đoán này hoàn toàn chính xác. Việc ngày càng xuất hiện nhiều loại nhựa và nhiều biến thể của chúng, cùng với những kỹ thuật sản xuất mới, đã khiến cho việc phân biệt các loại nhựa chỉ dựa vào kinh nghiệm dần trở nên khó khăn.

Có một mẹo nhỏ mà những người thu mua phế liệu nhựa thường hay sử dụng, đó là xem sự biến đổi và mùi hương của nhựa khi đốt chúng. Trong thế giới nhựa, mỗi loại đều có mùi hương và hình dáng đặc trưng riêng khi chịu tác động của ngọn lửa. Nhựa sẽ tan chảy thành từng giọt, hoặc tạo thành những bong bóng, chỉ co rút lại và tạo ra khói dày đặc, hoặc cũng có thể không hề thay đổi. Ngọn lửa cũng sẽ có những màu cụ thể, mùi hương hoặc những làn khói đặc trưng.

Tuy nhiên việc đốt và ngửi mùi hương để phân biệt các loại nhựa chắc chắn rằng sẽ không được khuyến khích, vì những ảnh hưởng nghiêm trọng có thể xảy đến với sức khỏe con người. Và có một nguyên tắc đầu tiên cần nhớ, là không bao giờ đốt bất kỳ vật liệu nào trong không gian kín. Sản phẩm phổ biến của quá trình đốt cháy của bất kỳ vật liệu nào là carbon monoxide (khí CO), có thể gây chết người dễ dàng trong một không gian kín.

Trong trường hợp của nhựa PE và PP, phản ứng cháy xảy ra khá giống nhau: ngọn lửa màu xanh với phần đỉnh màu vàng, nhựa nóng chảy nhỏ giọt xuống như sáp nến.

Điểm khác biệt mấu chốt để có thể phân biệt nhựa PE và PP qua quá trình đốt cháy, có lẽ là mùi hương. Nhựa PE khi cháy có mùi sáp nến nóng chảy, trong khi PP có mùi xăng dầu động cơ. Một số loại nhựa PP khi cháy cũng có pha lẫn mùi sáp nến, nhưng dễ chịu hơn so với mùi của nhựa PE. Mùi này xuất hiện với loại nhựa PP có chứa cả monome propylen và etylen trong thành phần của chúng (copolyme), được tạọ ra bởi loại phản ứng được gọi là đồng trùng hợp.

Cả nhựa PP và PE đều có cấu trúc khá đơn giản, chỉ bao gồm hai nguyên tố hydro và carbon. Mặc dù chúng dễ cháy nhưng quá trình đốt cháy chỉ thải ra môi trường các chất độc hại tương đối nhỏ. Nếu bạn thực sự muốn đốt một ít nhựa vì lý do nào đó, thì polyetylen và polypropylen là những lựa chọn an toàn nhất. Tuy nhiên đây cũng chỉ là lý thuyết mang tính tương đối, vì trên thực tế, các sản phẩm nhựa ngày nay có xu hướng chứa các chất phụ gia với các thành phần hóa học ngày càng phức tạp hơn, nhằm cải thiện các đặc tính và hiệu suất.