Giải ngố Nhựa làm từ gì? Toàn tập đặc điểm ứng dụng

Hầu như các sản phẩm xung quanh chúng ta đều có sự hiện diện của nhựa. Một số người chỉ biết một cách khá chung chung, thực tế, nhựa có nhiều loại mang những ưu điểm đặc biệt giúp chúng phù hợp linh hoạt trong nhiều lĩnh vực đời sống. Trong công nghiệp sản xuất, xây dựng, sự thay thế của nhựa đối với vật liệu khác ngày càng gia tăng hơn. Vậy nhựa là gì? cùng Havico tìm hiểu thêm về vật liệu này ngay sau đây.

Nhựa là gì? Nhựa được tạo thành từ đâu?

Định nghĩa

Nhựa là một chất dẻo tổng hợp hoặc bán tổng hợp, có cấu tạo bởi các chất cao phân tử từ sản phẩm dầu mỏ, thực vật… Nhựa có tính dẻo, dễ gia công và tạo hình nên được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống và các ngành công nghiệp.

Vì là vật liệu tổng hợp nên nhựa có rất nhiều loại, mỗi loại mang đặc trưng riêng. Chính điều này giúp chúng trở thành vật liệu có tính ứng dụng rất cao. Những lĩnh vực mà nhựa tham gia vô cùng đa dạng. Tuy nhiên, đây là vật liệu ít thân thiện với môi trường. Những vấn đề liên quan vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, vừa hạn chế tối đa ảnh hưởng của chúng đến mẹ thiên nhiên.

Lịch sử hình thành

Năm 1863, sự thôi thúc một vật liệu có thể thay thế ngà voi để làm các quả bóng bi-a nhằm hạn chế nạn săn bắn đã khiến John Wesley Hyatt bắt đầu tham gia vào hành trình này. 5 năm sau, ông phát minh ra celluloid, một hợp chất có trong gỗ, rơm. Mặc dù celluloid không phải giải pháp tối ưu cho quả bóng bi-a vì nó không đủ nặng cũng không đủ độ nảy. Tuy vậy, celluloid có thể dễ tạo màu và tạo các hoa văn trên sản phẩm để giống với xà cừ, san hô… Ông gọi đó đầu tiên là plastic.

Năm 1907, một nhà hóa học kết hợp vật liệu này với phenol formaldehyde tạo thành một loại polymer khó bắt lửa hơn gọi là Bakelite.

Năm 1920s, các nhà nghiên cứu phát triển polystyrene (nhựa xốp), polyvinyl clorua và vinyl. Những vật liệu này vừa có tính dẻo, vừa có tính cứng.

Năm 1930, nylon được phát hiện.

Năm 1933, polyethylene được phát triển và trở thành loại nhựa có tính linh hoạt nhất, được sử dụng phổ biến để làm nhiều sản phẩm phục vụ đời sống như chai lọ, bao bì, túi, áo khoác, áo mưa… Cùng với sự tiến bộ của công nghệ, ngày càng nhiều sản phẩm với hình dạng phức tạp được ứng dụng từ nhựa polyethylene.

Cho đến ngày nay, nhựa đã bắt đầu thay thế dần nhiều sản phẩm từ gỗ, kim loại, thủy tinh, mở ra một chương mới trong ngành in ấn, quảng cáo, đóng gói…

Đặc điểm của nhựa là gì? Đâu là ưu điểm vượt trội so với vật liệu khác

Nhựa có cấu tạo từ chất dẻo, chất hữu cơ và chất vô cơ. Ngoài ra, nhà sản xuất còn thêm một số phụ gia để làm tăng độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống cháy… Chất tạo màu cũng được thêm vào để tạo ra những sản phẩm với màu sắc nổi bật, chân thật.

Plastic có tính dẻo, dễ đúc thành những sản phẩm có hình dạng khác nhau. Khả năng gia công tạo hình vô cùng linh hoạt, có thể tạo ra những sản phẩm đa dạng từ tấm, sợi, ống, chai lọ…

Nhựa có tính cách điện tốt và cản nhiệt nhất định.

Khả năng chống ăn mòn bề mặt cao nên được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau

Mỗi loại nhựa với thành phần chất gia độn khác nhau tạo nên những ưu điểm phù hợp với mục đích sử dụng.

Một số ưu điểm của plastic so với các vật liệu khác như:

• Trọng lượng nhẹ. Độ bền trên trọng lượng cao.
• Khả năng chống nước tốt.
• Khả năng chịu tác động lực
• Có thể sản xuất hàng loạt nên tối ưu được chi phí.
• So với kim loại, nhựa không bị gỉ sét và ít nhạy cảm với các tác nhân hóa học hay môt trường vốn dễ làm kim loại trở nên gỉ sét, hoen ố.

Phân loại các loại nhựa

Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

• Nhựa nhiệt dẻo: Các loại nhựa dẻo phổ biến như nhựa PE, PP, PS, PVC… Đây là những loại nhựa không bị biến đổi hóa học khi nung nóng. Ngoài ra, chúng có thể được đúc lại nhiều lần.
• Nhựa nhiệt rắn: Ngược lại với nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn bị biến đổi hóa học khi nung nóng. Nhựa epoxy, nhựa Phenolic là nhựa nhiệt rắn.

Nhựa vô định hình và tinh thể

• Nhựa vô định hình: Những loại nhựa này dựa vào cấu trúc phân tử của nó. Nhựa vô định hình như polystyrene (PS), poli metyl metacrylat… không có hình dạng cụ thể, không có chuỗi liên kết liên tục.
• Nhựa tinh thể có chuỗi phân tử là những dãy liên kết liên tục. Một số nhựa tinh thể như: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyamide (PA)

Nhựa dẫn điện

Một số nhựa có tính dẫn điện và bán dẫn điện nên được ứng dụng đặc biệt trong lĩnh vực điện tử, truyền thông như làm màn hình LED, tấm pin năng lượng mặt trời… Nhựa polyacetylene là một loại nhựa dẫn điện với độ dẫn điện 80 kS/cm.

Nhựa phân huỷ sinh học và nhựa sinh học

• Nhựa phân hủy sinh học: là loại nhựa khi tiếp xúc với các tác nhân như ánh mặt trời, tia cực tím, hơi ẩm, nước, thậm chí là vi khuẩn và các loài gặm nhấm sẽ diễn ra sự phân hủy. Một số loại nhựa yêu cầu cần tiếp xúc bề mặt với chất xúc tác (là các tác nhân kể trên) hoặc cần phải chôn lấp hoặc ủ chúng. Để gia tăng khả năng phân hủy sinh học, một số nhà sản xuất thêm vào các chất phụ gia, tinh bột hoặc vi khuẩn biến đổi gen.
• Nhựa sinh học: là vật liệu nhựa tổng hợp được làm từ các loài thực vật như tinh bột, gỗ, xenlulo.

Những loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất hiện nay

Trên thị trường có rất nhiều nhựa tổng hợp được sử dụng. Mỗi loại mang đặc trưng phù hợp với từng ứng dụng khác nhau.

Tên loại nhựa Ứng dụng Nhựa thông thường (là các loại nhựa phổ biến, giá thành cạnh tranh và ứng dụng trong các sản phẩm đời sống)

Polyamide (PA) hoặc (nilons) lông bàn chải, dây câu, bộ phận máy móc yêu cầu độ bên không cao Polycarbonate (PC) kính đeo mắt, thấu kính các loại, đèn giao thông Polyester (PES) túi, chai nhựa Polyethylene mật độ cao (HDPE) chai nhựa (chất tẩy), bình sữa Polyethylene mật độ thấp (LDPE) nhựa gỗ lát sàn, vách ngăn, đồ trang trí Polyethylene terephthalate (PET) chai nước giải khát, màng nhựa Polypropylene (PP) nắp chai, đồ gia dụng Polystyrene (PS) hộp đựng thực phẩm Polystyrene tác động cao (HIPS) cốc, ly nhựa take away Polyurethanes (PU) bọt cách nhiệt Polyvinyl clorua (PVC) ống nước Polyvinylidene clorua (PVDC) bao bì thực phẩm Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) ống thoát nước, đồ gia dụng Nhựa đặc biệt (được sử dụng trong những lĩnh vực chuyên dụng)

Polyepoxide (epoxy) chất kết dính, làm thành phần trong nhựa composite Polymethyl methacrylate (PMMA) (acrylic) kính áp tròng Polytetrafluoroethylene (PTFE), hoặc Teflon băng keo ống nước Phenolics hoặc phenol formaldehyde (PF) bọt cách nhiệt Melamine formaldehyde (MF) khuôn đúc Polyetheretherketone (PEEK) khuôn đúc ngành y tế, hàng không vũ trụ Polysulfone các ứng dụng nhiệt độ cao Silicone poly nhựa nền sơn công nghiệp

Quy trình sản xuất nhựa

Để tạo ra nhựa, cần trải qua một quy trình sản xuất từ nguyên liệu đầu vào, tinh chế cho đến khi polymer hóa.

Giai đoạn 1: Nguyên liệu thô

Xử lý nguồn nguyên liệu thô để hỗn hợp phù hợp cho tinh chế nhựa. Nguyên liệu để làm ra nhựa có thể đến từ sản phẩm dầu thô và cả thực vật. Hầu hết nhựa hiện nay có nguồn gốc từ dầu thô, than đá nhưng thực tế nguồn nguyên liệu này có giới hạn nên những yêu cầu về sự chuyển hóa nguyên liệu sang nguồn thực vật ngày càng tăng.

Giai đoạn 2: Tinh chế

Làm nóng dầu thô trong lò và sau đó đem chưng chất hỗn hợp để tách các thành phần dầu thô nhẹ hơn. Tinh chế dầu thô thành một hỗn hợp gồm các monome, cấu tạo cơ bản của nhựa (polymer)

Giai đoạn 3: Polymer hóa

• Polymer hóa bổ sung: khi monome kết hợp với monome tạo thành dimer và khi kết hợp thêm một monome nữa để tạo thành trimer. Quá trình này gọi là polymer tăng trưởng chuỗi và có bổ sung thêm chất xúc tác. Một số loại nhựa sử dụng phương pháp polymer hóa bổ sung trong quá trình sản xuất là polyetylen, polystyrene và polyvinyl clorua.
• Phương pháp trùng hợp ngưng tụ: Nối hai hoặc nhiều monome với nhau và loại bỏ các phân tử nước. Quá trình này gọi là polymer tăng trưởng từng bước và có chất xúc tác. Một số loại nhựa sử dụng phương pháp trùng hợp ngưng tụ trong quá trình sản xuất là polyester và nylon.

Giai đoạn 4: Xử lý

Trộn và nấu chảy hỗn hợp vật liệu để tạo ra công thức cho từng loại nhựa theo yêu cầu. Giai đoạn này sử dụng máy đùn hoặc máy tạo viên hỗn hợp để tạo ra nhựa thành phẩm hoặc bán thành phẩm. Kích thước, hình dạng và màu sắc của nhựa cũng được thực hiện ở giai đoạn này bằng cách thêm chất tạo màu, phụ gia và cài đặt các đặc tính trên máy gia công.

Có thể bạn chưa biết: Nhựa formex – Vật liệu mới ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực

Ứng dụng đa dạng của nhựa trong đời sống và sản xuất

Plastic có tính đa dụng rất cao, được dùng trong hầu hết các lĩnh vực đời sống và công nghiệp sản xuất. Bất cứ đâu cũng có thể nhìn thấy sự tham gia của nhựa vào những sản phẩm từ nhỏ đến lớn. Ở mỗi lĩnh vực, nhựa thể hiện ưu điểm trong từng ứng dụng cụ thể.

Đời sống – gia dụng – dân dụng

Nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực gia dụng và dân dụng như:

• Chai lọ, hộp đựng thực phẩm
• Đồ dùng nhà bếp như tô, chén, thau nhựa, rổ rá, muỗng thìa, kệ nhà bếp, thùng rác
• Ống nước gia đình, hệ thống ống dẫn và thoát nước trong các tòa nhà, khu dân cư
• Bàn ghế, giường, kệ tủ
• Vải bọc đồ
• Dụng cụ thể thao

Công nghiệp – sản xuất

Ngành bao bì: Với ưu điểm về trọng lượng, sử dẻo dai và tính linh hoạt trong gia công, nhựa ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp đóng gói:

• Túi đựng đồ dùng, túi đựng thực phẩm, túi siêu thị, túi niêm phong cho các cửa hàng bán quần áo
• Chai lọ, thùng chứa
• Khay trữ, hộp trữ
• Cốc, ly, hộp cơm nhựa take away
• Lớp màng trong in ấn poster, quảng cáo

Điện – điện tử

• Tấm pin năng lượng mặt trời
• Vỏ dây cáp điện
• Vỏ tai nghe, vỏ điện thoại, laptop, máy vi tính, ipad…

Công nghiệp vật liệu tổng hợp

Nhựa trở thành thành phần (vật liệu nền) để tạo ra vật liệu tổng hợp composite như nhựa composite cốt sợi thủy tinh, nhựa composite cốt sợi cacbon. Từ những vật liệu tổng hợp này, nhiều sản phẩm có chất lượng cao, vượt trội về độ bền.

Xây dựng – kiến trúc

Nhờ ưu điểm về độ bền trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp… nhựa được ứng dụng trong các công trình thi công và xây dựng.

• Bạt che công trình
• Lưới an toàn
• Lưới chắn bụi
• Các sản phẩm trang trí nội ngoại thất được làm từ nhựa và nhựa composite có chất lượng tuyệt vời, thẩm mỹ cao, phù hợp với kiến trúc đa dạng của những thiết kế khác nhau.
• Bàn ghế nhựa composite
• Tấm bình phong
• Khung tranh, ảnh treo tường
• Chậu hoa, chậu cây nhựa tổng hợp
• Kệ sách văn phòng
• Các đồ dùng nội thất khác

Y tế – hàng không vũ trụ – quân sự

Một số loại nhựa chuyên dụng có độ bền cao, khả năng chịu tác động từ môi trường và hóa chất, nhiệt độ một cách tuyệt vời được ứng dụng trong ngành y tế và hàng không vũ trụ như:

• Ống tiêm
• Túi dịch truyền, túi máu
• Chân tay giả
• Mũ bảo hiểm quân sự, bộ phận máy bay, tên lửa, thiết bị liên lạc ngành hàng không, áo chống đạn

Hy vọng với bài viết “Giải ngố” Nhựa làm từ gì? Toàn tập đặc điểm ứng dụng cưa nhựa sẽ giúp bạn đọc phần nào về nhựa, qua đó biết cách phân loại nhựa và sử dụng chúng đúng mục đích.

Ban biên tập: Havico