So sánh nhựa uPVC CPVC, PP và PVDF cho thấy bốn loại nhựa này khác nhau chủ yếu ở nhiệt độ làm việc và hóa chất chịu được: uPVC đến khoảng 60°C, CPVC đến khoảng 90°C, PP đến khoảng 80°C và PVDF đến khoảng 120–140°C (tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng). Cả bốn đều là nhựa nhiệt dẻo PVC, PP, PVDF, PTFE cùng nhóm, nhưng cấu trúc phân tử khác nhau nên chịu axit, kiềm và dung môi khác nhau. Vì vậy chọn van nhựa cho nước và hóa chất cần so cả bốn yếu tố: nhiệt độ, axit, kiềm và dung môi.
Mục lục
Bốn loại nhựa làm van phổ biến
Van nhựa dùng bốn loại này vì mỗi loại phủ một vùng nhiệt độ và hóa chất riêng. uPVC là loại rẻ và phổ biến nhất cho nước và axit loãng. CPVC là uPVC được clo hóa để chịu nhiệt cao hơn. PP nhẹ nhất, bền với kiềm và nhiều dung môi. PVDF là nhựa flo, chịu axit mạnh, halogen và tia UV, đắt nhất trong bốn loại.
Khác với kim loại, nhựa không bị ăn mòn điện hóa, nên không rỗ, không gỉ trong nước muối. Đổi lại, nhựa mềm dần khi nóng và bị dung môi hữu cơ làm trương nở hoặc hòa tan, nên nhiệt độ và dung môi là hai thông số cần kiểm tra đầu tiên.
Đặc điểm từng loại
uPVC
uPVC là nhựa PVC không hóa dẻo, khối lượng riêng khoảng 1,4 g/cm³, làm việc từ khoảng 0 đến 60°C. Nhựa cứng, bền với axit loãng, kiềm, muối và nước biển; nối bằng dán dung môi, ren hoặc rắc co. Giới hạn là nhiệt độ: gần 60°C nhựa mềm và khả năng chịu áp giảm mạnh. uPVC cũng bị xeton, este và hydrocacbon thơm làm trương nở hoặc hòa tan.
CPVC
CPVC (Wikipedia mô tả quy trình clo hóa) là PVC thay thêm nguyên tử hydro bằng clo, hàm lượng clo tăng từ khoảng 57% lên khoảng 63–69%. Nguyên tử clo cồng kềnh và phân cực làm các mạch khó trượt lên nhau, nên nhiệt độ hóa mềm tăng và CPVC làm việc đến khoảng 90°C. Nhựa này chịu clo, hypoclorit và axit tốt hơn uPVC ở nhiệt độ cao, vẫn nối bằng dán dung môi (keo chuyên dụng) nhưng yếu với xeton và dung môi thơm. Khối lượng riêng khoảng 1,5 g/cm³.
PP (PP-H, PP-R)
PP có khối lượng riêng chỉ 0,90–0,91 g/cm³, nhẹ nhất bốn loại. PP-H (homopolyme) cứng và chịu hóa chất tốt; PP-R (random copolymer) dai hơn, dùng nhiều cho ống nước nóng. Làm việc khoảng 0–80°C, một số loại đến 90°C. PP bền với kiềm và nhiều dung môi vì mạch hydrocacbon không phân cực và tinh thể hóa cao. Vì cũng không phân cực nên không thể dán, phải nối bằng hàn nhiệt hoặc mặt bích. PP kém với chất oxy hóa mạnh như HNO₃ đặc, clo, và kém UV nếu không có phụ gia ổn định.
PVDF
PVDF có khối lượng riêng 1,78 g/cm³, làm việc từ khoảng −20°C đến 120°C, một số loại đến 140°C (tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng). Lý do chịu nhiệt cao hơn PVC: PVDF kết tinh, nóng chảy ở khoảng 170°C, nên chưa mềm ở 120–140°C; còn PVC vô định hình mềm quanh 80°C. Liên kết C–F bền và các nguyên tử flo che chắn mạch cacbon, giúp PVDF chịu axit mạnh, halogen và UV. Điểm yếu là kiềm mạnh nóng (tách HF khỏi mạch), amin và xeton.
Bảng so sánh nhựa uPVC CPVC, PP và PVDF
| Tiêu chí | uPVC | CPVC | PP | PVDF |
|---|---|---|---|---|
| Khối lượng riêng (g/cm³) | khoảng 1,4 | khoảng 1,5 | 0,90–0,91 | 1,78 |
| Nhiệt độ làm việc lớn nhất | khoảng 60°C | khoảng 90°C | khoảng 80–90°C | khoảng 120–140°C |
| Kháng axit | Tốt với axit loãng | Tốt | Tốt (trừ axit oxy hóa mạnh) | Rất tốt, kể cả axit mạnh |
| Kháng kiềm | Tốt | Tốt | Rất tốt | Hạn chế với kiềm mạnh nóng |
| Kháng dung môi | Kém với xeton, thơm | Kém với xeton, thơm | Khá, tốt hơn PVC | Tốt, kém với xeton, amin |
| Chống UV | Trung bình | Trung bình | Kém nếu không ổn định | Rất tốt |
| Kiểu nối | Dán, ren, rắc co | Dán, ren, rắc co | Hàn nhiệt, mặt bích | Hàn nhiệt, mặt bích |
| Giá tương đối (1 thấp, 4 cao) | 1 | 2 | 2 | 4 |
Bảng tương thích hóa chất
Bảng rút gọn dưới đây bổ sung cho phần so sánh nhựa uPVC CPVC ở trên và áp dụng ở 20°C; ký hiệu A là tốt, B là khá, C là hạn chế, D là không dùng. Phần cơ chế và bảng đầy đủ cho kim loại, nhựa, cao su nằm ở bài độ bền hóa học của vật liệu.
| Hóa chất | uPVC | CPVC | PP | PVDF |
|---|---|---|---|---|
| HCl 32% | A | A | A | A |
| H₂SO₄ 50% | A | A | A | A |
| HNO₃ 30% | B | B | C | A |
| NaOH 50% | A | A | A | C |
| NaOCl 12% | B | A | C | A |
| Axeton | D | D | B | D |
| Xăng, dầu khoáng | C | C | C | A |
| Nước biển | A | A | A | A |
Nhiệt độ cao hơn 20°C làm giảm cấp của mọi dòng trong bảng. Dòng NaOH 50% và NaOCl cho thấy sự khác biệt chính: PVDF kém với kiềm mạnh, còn PP kém với hypoclorit.
Khi nào cần PTFE thay vì PVDF
Khi nhiệt độ vượt khoảng 140°C hoặc môi chất là hỗn hợp dung môi mạnh, cần PTFE hoặc PFA; bài Teflon là gì trình bày chi tiết vật liệu này (Teflon™ là nhãn hiệu của Chemours). PTFE trơ với xeton, amin và kiềm mạnh mà PVDF không chịu được, và dùng được đến khoảng 260°C. Ngành bán dẫn và dược cũng ưu tiên PTFE, PFA vì ít thôi nhiễm ion.
PTFE không chịu được áp lực đơn thuần như PVDF vì chảy lạnh dưới tải. Do đó van cho vùng này thường là van thân kim loại lót PTFE hoặc PFA: thân kim loại chịu áp, lớp lót chịu hóa chất.
Chọn van nhựa theo ứng dụng
Từ phần so sánh nhựa uPVC CPVC, PP và PVDF ở trên, mỗi ứng dụng có một vật liệu thường dùng. Giá trị áp suất và nhiệt độ cụ thể cần đối chiếu catalogue của hãng.
- Xử lý nước, hồ bơi: uPVC hoặc CPVC.
- Nước nóng, nước có clo: CPVC.
- Mạ điện, kiềm, nhiều dung môi: PP.
- Axit mạnh, clo khô, ngoài trời có nắng: PVDF.
Nhựa giãn nở nhiệt lớn hơn kim loại: hệ số giãn nở dài khoảng 0,07 mm/(m·K) với uPVC và khoảng 0,15 mm/(m·K) với PP (tham khảo). Ví dụ đường ống PP dài 10 m, nhiệt độ thay đổi 10 K sẽ dài thêm 0,15 × 10 × 10 = 15 mm, nên cần khoảng giãn nở hoặc giá đỡ trượt để van không chịu lực kéo.
Gioăng đi kèm phải hợp với môi chất: EPDM cho nước và kiềm, FKM cho axit, dầu và hydrocacbon thơm (FKM không dùng cho xeton, amin). Các môi chất cụ thể cho nhà máy hóa chất được tổng hợp ở bài van dùng trong ngành hóa chất.
So với van kim loại, van nhựa chịu áp kém hơn và áp suất cho phép giảm theo nhiệt độ. Khi cần đối chiếu với van gang, thép hoặc inox, xem phần chọn vật liệu van theo môi chất, và yêu cầu hãng cung cấp biểu đồ áp suất – nhiệt độ.
Van bi nhựa uPVC, CPVC phù hợp ngắt dòng cỡ nhỏ và trung bình, thao tác nhanh, có thể tháo nối rắc co để bảo trì. Van bướm thân nhựa dùng cho đường kính lớn hơn, nhẹ và rẻ hơn van bi cùng cỡ.
Xem thêm: lọc Y nhựa cho dung dịch ăn mòn.
Viva cung cấp van và phụ kiện đường ống nhựa tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội; giao hàng toàn quốc. Gửi tên hóa chất, nồng độ và nhiệt độ để được tư vấn vật liệu van nhựa:
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp
CPVC khác uPVC thế nào?
CPVC là PVC được clo hóa, nên chịu nhiệt cao hơn: khoảng 90°C so với 60°C của uPVC, và chịu hypoclorit, clo tốt hơn. Cả hai nối bằng dán dung môi và đều yếu với xeton. CPVC đắt hơn uPVC. Giá trị tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng.
Van nhựa PVDF dùng cho axit nào?
PVDF chịu được axit mạnh như HCl, H₂SO₄, HNO₃ và halogen ở nhiệt độ đến khoảng 120–140°C. Điểm yếu là kiềm mạnh nóng, amin và xeton. Cần tra bảng tương thích theo nồng độ và nhiệt độ, và đối chiếu catalogue của hãng trước khi đặt hàng.
Van nhựa chịu áp bao nhiêu?
Van nhựa thông dụng có PN10 đến PN16 ở 20°C. Áp suất cho phép giảm khi nhiệt độ tăng, và giảm mạnh khi gần nhiệt độ lớn nhất của vật liệu. Cần yêu cầu biểu đồ áp suất – nhiệt độ của hãng cho từng loại van và vật liệu. Giá trị tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng.
