Chỉ số nóng chảy (MFI): Một số điều cơ bản bạn cần biết

Chỉ số nóng chảy (Melt Flow Index – MFI) là một thông số kỹ thuật quan trọng trong ngành nhựa và công nghiệp polymer. Được sử dụng rộng rãi để đánh giá tính chảy loãng của vật liệu nhiệt dẻo ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, MFI ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng gia công, chất lượng sản phẩm cũng như hiệu suất xử lý của vật liệu. Trong bài viết này, hãy cùng MMA Plas tìm hiểu chi tiết về MFI, từ khái niệm, ý nghĩa đến ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp chế biến nhựa.

Chỉ số nóng chảy MFI là gì?

Chỉ số dòng chảy nóng chảy (MFI) hoặc tốc độ dòng chảy nóng chảy (MFR) là phép đo được sử dụng để đánh giá khả năng chảy hoặc độ nhớt nóng chảy của polyme, dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn.

Về cơ bản, MFI cho biết khối lượng polymer (tính theo gram) chảy qua một lỗ khuôn chuẩn (2,095 mm) trong vòng 10 phút.

• Đơn vị: g/10 phút
• Tiêu chuẩn thường dùng: ASTM D1238 hoặc ISO 1133
• Ứng dụng: Lựa chọn nguyên liệu, điều chỉnh quy trình ép, thổi, đùn…

Chỉ số MFI càng cao chứng tỏ polymer dễ chảy, độ nhớt thấp; ngược lại, MFI thấp đồng nghĩa với độ nhớt cao, kháng biến dạng tốt hơn.

Tại sao chỉ số nóng chảy (MFI) lại quan trọng?

Xác định khả năng gia công của vật liệu nhựa: Nhựa có MFI cao thường dễ dàng chảy loãng, phù hợp với các quy trình ép phun, thổi chai… Nhựa có MFI thấp thường cứng hơn, chảy chậm, thích hợp cho các sản phẩm yêu cầu độ bền cơ học cao.

Ví dụ: 

• Ép phun (injection molding): Ưu tiên MFI trung – cao (5 – 20 g/10 phút)
• Đùn (extrusion): Cần MFI vừa phải để đạt áp lực đùn ổn định
• Thổi màng (blown film): MFI cao giúp tạo màng mỏng, tính bám tốt

Đánh giá chất lượng nhựa: Sự thay đổi MFI theo thời gian có thể phản ánh quá trình phân hủy nhiệt, oxy hóa hoặc sự thay đổi thành phần hóa học của polymer.

Đảm bảo tính nhất quán lô nguyên liệu: Độ ổn định MFI giữa các lô giúp sản phẩm đồng nhất. Hạn chế hiện tượng phế liệu do biến động tính chảy.

So sánh giữa các loại nhựa hoặc mẫu nhựa khác nhau: Giúp nhà sản xuất lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể.

Kiểm soát quá trình sản xuất: Đảm bảo rằng nguyên liệu đầu vào có tính chất ổn định và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.

Các tiêu chuẩn cho phép đo MFI là gì?

Hai tiêu chuẩn phổ biến sau đây được sử dụng rộng rãi để thử nghiệm MFI trong ngành công nghiệp polymer nhằm kiểm soát chất lượng.

ASTM D1238 – Phổ biến tại Mỹ, phương pháp thử tiêu chuẩn chi tiết về nhiệt độ và khối lượng tải

ISO 1133 – Tiêu chuẩn quốc tế, tương thích với nhiều loại polymer, giúp xác định lưu lượng khối lượng nóng chảy và lưu lượng thể tích nóng chảy của nhựa nhiệt dẻo.

JIS K7210: Ứng dụng trong công nghiệp Nhật Bản, tập trung vào nhựa kỹ thuật.

Tiêu chuẩn	Tổ chức ban hành	Phạm vi áp dụng	Nhiệt độ	Lực nén (kg)
ASTM D1238	ASTM	Polyethylene, PP…	190–230 °C	2,16 / 5,0
ISO 1133	ISO	Hầu hết polyme	190–230 °C	2,16 / 5,0
JIS K7210	JIS	Nhựa kỹ thuật	200–260 °C	2,16

Cách đo chỉ số nóng chảy (MFI)

Quy trình đo MFI thực hiện theo các bước cơ bản:

Chuẩn bị mẫu: Sấy mẫu để loại bỏ nước (nhiệt độ và thời gian theo tài liệu vật liệu). Đảm bảo mẫu hoàn toàn khô trước khi cân

Thiết lập máy đo: Chọn khuôn mẫu (lỗ đường kính 2,095 mm, dài 8 mm). Thiết lập nhiệt độ nóng chảy theo từng loại polymer. Áp dụng tải trọng tiêu chuẩn (thường 2,16 kg)

Tiến hành đo: Nạp polymer vào buồng nóng. Sau khoảng thời gian ổn định (thông thường 5 phút), đẩy pittông tạo áp lực. Thu mẫu chảy ra trong 10 phút, cân khối lượng

Tính MFI: MFI (g/10 phút) = Khối lượng polymer chảy ra (g) trong 10 phút. Ví dụ, nếu khối lượng nhựa chảy trong 10 phút là 15 gram, thì MFI = 15 g/10 min.

Lặp lại: Thực hiện ít nhất 3 lần đo để có giá trị trung bình. Sai số cho phép < 5%

Ảnh hưởng chỉ số MFI của polymer đến quá trình xử lý?

Chỉ số MFI có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng xử lý và gia công polymer:

MFI cao: Nhựa có độ nhớt thấp -> dễ chảy -> phù hợp với quy trình ép phun tốc độ cao, thổi màng, ép đùn. Tuy nhiên, độ bền cơ học và độ chịu nhiệt thường thấp hơn.

MFI thấp: Nhựa đặc hơn, độ nhớt cao -> khó chảy -> cần áp suất cao hơn khi gia công. Phù hợp với sản phẩm yêu cầu độ bền kéo, độ cứng cao như ống, tấm kỹ thuật, linh kiện kỹ thuật.

Việc lựa chọn MFI phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất máy móc, giảm tiêu hao năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Chỉ số nóng chảy MFI của một số loại nhựa phổ thông

Loại nhựa	Nhiệt độ đo (°C)	Tải trọng (kg)	Giá trị MFI (g/10 phút)
HDPE	190	2,16	0,3 – 1,5
LDPE	190	2,16	0,2 – 10
PP homo	230	2,16	1 – 50
Polycarbonate (PC)	300	1,2	5 – 20
ABS	200	5	1,5 – 20
PET (granulate)	260	2,16	4-30

Ảnh hưởng của chỉ số nóng chảy đối với các polymer/phức hợp chứa chất độn là gì?

Khi pha trộn polymer với chất độn (filler) như talc, canxi cacbonat, sợi thủy tinh, MFI sẽ thay đổi đáng kể tùy thuộc vào:

• Tỷ lệ pha trộn: Hàm lượng chất độn càng cao thì độ nhớt càng tăng -> MFI giảm.
• Loại chất độn: Một số chất độn có thể gây tắc nghẽn dòng chảy, làm giảm MFI rõ rệt.
• Hình dạng và kích thước hạt chất độn: Hạt mịn, đồng đều giúp cải thiện dòng chảy hơn so với hạt thô, không đồng nhất.

Đối với hỗn hợp polymer – chất độn, MFI không chỉ là chỉ số đánh giá khả năng chảy mà còn phản ánh mức độ phân tán và tương tác giữa polymer và chất độn. Do đó, việc theo dõi sát sao chỉ số MFI trong quá trình sản xuất là vô cùng quan trọng.

Chỉ số nóng chảy MFI là một thông số kỹ thuật không thể thiếu trong ngành công nghiệp nhựa và polymer. Việc hiểu và áp dụng đúng MFI sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả sản xuất, kiểm soát chất lượng tốt hơn và phát triển được các sản phẩm có tính ứng dụng cao. Hy vọng bài viết này, MMA Plas đã mang đến cho bạn cái nhìn tổng quan và đầy đủ về MFI, yếu tố then chốt trong chế biến và ứng dụng nhựa hiện đại.