Từ Polymer đến sản phẩm cuộc sống: Tổng quan về chất dẻo

Từ Polymer đến sản phẩm cuộc sống: Tổng quan về chất dẻo
1. Chất dẻo là gì?
Khái niệm chất dẻo: Chất dẻo chính là nhựa, là các hợp chất cao phân tử được dùng làm vật liệu trong sản xuất các loại vật dụng phục vụ cho đời sống hằng ngày. Ví dụ về chất dẻo là bàn ghế nhựa chúng ta sử dụng hằng ngày, đồ chơi trẻ em, áo mưa, hộp nhựa đựng đồ, cho đến những sản phẩm công nghiệp, gần gũi với đời sống hiện đại của con người.
Chất dẻo là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi bị ảnh hưởng tác dụng của nhiệt, áp suất và giữ nguyên trạng thái biến dạng đó khi thôi tác dụng. Loại chất này còn được sử dụng phổ biến để thay thế cho các sản phẩm làm bằng da, vải, kim loại, gỗ, thủy tinh. Vì chúng bền, nhẹ, khó vỡ và có nhiều màu sắc nổi bật
Chất dẻo thường là các chất tổng hợp có nguồn gốc từ những sản phẩm hóa dầu.

2. Thành phần cấu tạo chất dẻo
Thành phần cấu tạo của chất dẻo là gì? Nó bao gồm: Chất kết dính hay còn gọi là polymer, chất độn (bột vô cơ, hữu cơ, sợi, vẩy), chất hóa dẻo, chất rắn nhanh và chất tạo màu. Cấu trúc và tính chất của chất dẻo còn phụ thuộc vào các cấu tử khác.
Chất kết dính (polymer) được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất chất dẻo xây dựng, bằng phương pháp tổng hợp từ các chất đơn phân.
Phần lớn chất dẻo đều chứa các polymer hữu cơ. Hầu hết các polymer này có nguồn gốc từ các chuỗi chỉ có nguyên tử carbon hoặc kết hợp với oxy, lưu huỳnh, nitơ. Để tạo ra nhiều tính chất, đặc điểm của chất dẻo, các nhóm phân tử khác nhau đã được liên kết với mạch cacbon tại những vị trí thích hợp.
Việc can thiệp một cách tinh vi như thế này cho phép loại chất này trở thành nguyên liệu làm các đồ dùng sinh hoạt và công nghiệp – một chất không thể thiếu trong cuộc sống hiện nay.
2.1 Các chất phụ gia
Như đã nói phía trên, phần lớn chất dẻo chứa các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ khác. Số lượng chất phụ gia chỉ từ 0% đối với các polymer, còn dùng trong ứng dụng điện tử đến hơn 50%. Thành phần chất phụ gia trung bình khoảng 20% tùy theo khối lượng của polymer
– Chất độn thường ở dạng bột, sợi vải và vẩy. Chất độn dạng bột (như bột thạch anh, đá phấn, hoạt thạch và các chất bột hữu cơ) tạo cho chất dẻo nhiều tính chất có giá trị bền nhiệt, bền axit,… và cũng có thể cải thiện độ cứng, tăng độ bền lâu và tiết kiệm chi phí.
– Chất độn dạng sợi (như sợi amiăng, gỗ thuỷ tinh) được sử dụng khá phổ biến, làm tăng cường độ, tăng nhiệt và lực va đập cho chất dẻo, nhưng giảm độ giòn.
– Chất độn dạng vẩy (như vải bông, giấy, vải thuỷ tinh, dăm bào gỗ,…) cũng làm tăng cường độ cho chất dẻo.
– Chất tạo màu cho chất dẻo có màu sắc nhất định. Chúng cần phải ổn định theo thời gian và không biến màu dưới tác động của ánh sáng. Các chất tạo màu thường được ứng dụng là các loại bột màu hữu cơ và vô cơ (như đất son, ultra marin, oxit chì, oxit crôm,…).
– Chất xúc tác có tác dụng rút ngắn thời gian rắn chắc của chất dẻo, ví dụ như đối với fenol-formaldehyde người ta hay dùng vôi và urotropin.
– Chất ổn định có khả năng giữ vững cho cấu trúc và tính chất của chất dẻo không bị biến đổi theo thời gian, do tác dụng ngăn ngừa sự hoá già sớm dưới sự tác động của ánh sáng mặt trời, oxy của không khí, nhiệt độ và các tác dụng khác.
– Chất bôi trơn dùng để làm cho chất dẻo nhựa không bị dính vào khuôn, chẳng hạn như các chất stearin, axit oleic,… Để có thể sản xuất dẻo xốp, người ta còn sử dụng chất tạo rỗng, nhằm tạo ra lỗ rỗng trong vật liệu nhựa dẻo.
3. Phân loại chất dẻo
Từ tính chất của chất dẻo được quyết định bởi các polyme và nhiệt độ mà người ta phân loại chất dẻo thành 2 cách:
3.1. Phân loại theo hiệu ứng với nhiệt độ
– Nhựa nhiệt rắn: Là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều, dưới tác dụng của phản ứng hóa học hoặc nhiệt độ và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa.
– Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm, thì nó lỏng ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đông rắn lại.
– Vật liệu đàn hồi: Là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su
3.2. Phân loại chất dẻo theo ứng dụng
– Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất vật lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như PC, PA,…
– Nhựa thông dụng: Là loại nhựa được sử dụng với số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như: PP, PE, PET, PS, PVC, ABS,…
– Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp.
4. Tính chất của chất dẻo
Chất dẻo có tính chất không bị ăn mòn. Không chỉ thế, nó còn bền với dung dịch axit và kiềm yếu. Có một số chất dẻo (như polietilen, poliisobutileno, polistiron, polyvinyl chloride) thậm chí còn bền với cả dung dịch axit, muối và kiềm đặc. Vì vậy chất dẻo được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, hoá chất, hệ thống thoát nước và điện.
– Loại chất này bình thường là vật liệu dẫn nhiệt kém. Tuy nhiên, chất dẻo bọt và chất dẻo khí còn dẫn nhiệt kém hơn nữa. Vì thế khi sản xuất, người ta thêm vào chất độn amiang làm tăng tính chịu nhiệt của chất dẻo.
– Chất dẻo có thể nhuộm thành các màu sắc bất kỳ. Khi sử dụng những chất tạo màu bền vững chúng có thể giữ được màu sắc rất lâu, nên không cần phải sơn định kỳ.
– Chất dẻo rất dễ tạo thành các sản phẩm có hình dạng phong phú, hoặc rất phức tạp bằng các phương pháp rót, ép, đùn.