Chất dẻo

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Đồ gia dụng được làm từ nhiều loại chất dẻo khác nhau

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa, là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như là:áo mưa, ống dẫn điện... cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Chất dẻo còn được sử dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh. Vì chùng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp.

Chất dẻo thường các chất tổng hợp có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu.[1]

Định nghĩa của IUPAC

Generic term used in the case of polymeric material that may contain other substances
to improve performance and/or reduce costs.

Chú ý 1: The use of this term instead of polymer is a source of confusion and thus is
not recommended.

Chú ý 2: This term is used in polymer engineering for materials often compounded that
can be processed by flow.[2]

Thành phần[sửa | sửa mã nguồn]

Hầu hết chất dẻo chứa các polyme hữu cơ. Phần lớn các polymer này có nguồn gốc từ các chuỗi chỉ có các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp với ôxy, lưu huỳnh hoặc nitơ. Để tạo ra các đặc điểm của chất dẻo, các nhóm phân tử khác nhau được liên kết vào mạch cacbon tại những vị trí thích hợp. Cấu trúc của các chuỗi như thế này ảnh hửong đến tính chất của các polymer. Việc can thiệp một cách tinh vi như thế này vào tạo thành nhiều tính chất của polymer bằng cách lặp lại cấu trúc phân tử đơn vị cho phép chất dẻo trở thành một bộ phận không thể thiếu của thế kỷ 21.

Phụ gia[sửa | sửa mã nguồn]

Hầu hết chất dẻo chứa các chất hữu cơ hoặc hợp chất vô cơ khác. Số lượng chất phụ gia từ 0% đối với các polymer dùng trong thực phẩm đến hơn 50% dùng trong các ứng dụng điện tử. Thành phần chất phụ gia trung bình khoảng 20% theo khối lượng polymer. Các chất độn làm cải tiến hiệu suất và/hoặc giảm chi phí sản xuất. Phụ gia ổn định bao gồm các chất chống cháy để làm giảm tính cháy của vật liệu. Nhiều loại chất dẻo còn chứa chất độn, chất tương đối troi và vật liệu rẻ tiền khác để làm cho sản phẩm rẻ hơn trên một đơn vị trọng lượng. Các chất độn thường là các loại khoáng như đá phấn. Một số chất độn có độ hoạt động cao hơn và được gọi là các tăng độ bền. Vì có nhiều loại polymer hữu cơ quá cứng trong một số ứng dụng đặc biệt, chúng phải được trộn với các chất tạo dẻo (nhóm phụ gia lớn nhất[3]) là các hợp chất gốc dầu dùng để cải thiện tính lưu biến. Phẩm màu là các chất phụ gia phổ biến mặc dù trọng lượng của chúng chiếm tỉ lệ nhỏ. Nhiều tranh cãi liên quan đến nhựa được kết hợp với phụ gia.[4] Các hợp chất gốc hữu cơ đặc biệt độc hại.[3]

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ[sửa | sửa mã nguồn]

  1. Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall). Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh được nhiều lần, ví dụ như: polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), poly metyl metacrylat (PMMA), poly butadien (PB), poly etylen tere phtalat (PET),...
  2. Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no...
  3. Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.

Phân loại theo ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

  1. Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như: PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,...
  2. Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như: PC, PA,......
  3. Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Năm 1600 TCN, người Trung Mỹ đã sử dụng cao su thiên nhiên làm banh, dây, và các bức tượng nhỏ.[5] Các chất dẻo có nguồn gốc sinh học đầu tiên như trức và protein máu là các polymer hữu cơ. Sừng gia súc được xử lý được dùng làm cửa cho những chiếc lồng đèn thời Trung Cổ.

Chất dẻo đầu tiên được làm ra vào năm 1838 là vinyl clorua. Tiếp theo đó là chất styrene vào năm 1839, acrylic vào năm 1843 và polyeste vào năm 1847. Năm 1869, trong khi tìm kiếm một chất thay thế cho ngà voi, nhà phát minh John Hyatt đã phát hiện ra celluloid với đặc điểm dai và dễ uốn. Chất này đã mở đầu cho cuộc đột phá trong việc triển khai chất tổng hợp mới.[6]

Tuy nhiên, chất dẻo được phát triển mạnh nhất bởi nhà hóa học người Mỹ Leo Baekeland, ông đã khám phá ra phenol formaldehyd vào năm 1909. Chất này có thể đổ khuôn thành bất kỳ hình dạng nào và có giá thành rẻ để sản xuất. Sản phẩm này được Baekeland gọi là Bakelite, là chất tổng hợp đầu tiên được sản xuất với số lượng lớn để sử dụng một cách rộng rãi.[6]

Năm 1933, polyethylene được các nhà nghiên cứu của Imperial Chemical Industries (ICI) gồm Reginald Gibson và Eric Fawcett phát hiện.[5]

Sau chiến tranh thế giới thứ nhất, những cải tiến về công nghệ hóa học đã dẫn đến sự bùng nổ các dạng chất dẻo mới; việc sản xuất hàng loạt đã bắt đầu vào khoảng thập niên 1940 à 1950.[7] Polypropylene được Giulio Natta tìm thấy vào năm 1954 và bắt đầu được sản xuất vào năm 1957.[5] Trong số những mẫu chất dẻo dầu tiên dạng polymer mới phải kể đến là polystyrene (PS)đuo75c BASF sản xuất đầu tiên trong thập niên 1930,[5]polyvinyl clorua (PVC), được tạo ra năm 1872 nhưng được sản xuất thương mại vào cuối thập niên 1920.[5] Năm 1954, polystyrene giãn nở (được dùng làm tấm cách nhiệt, đóng gói, và ly tách) được Dow Chemical phát minh.[5] Việc phát hiện ra Polyethylene terephthalat (PET) đã tạo ra nhiều ứng dụng của Calico Printers' Association ở Liên hiệp Anh vào năm 1941; nó được cấp phép cho DuPont ở USA và các ICI khác, và là một trong số ít chất dẻo thích hợp cho việc thay thế thủy tinh trong nhiều trường hợp, tạo ra nhiều ứng dụng về chai nhựa ở châu Âu.[5]

Sự phát triển của chất dẻo đã tạo ra nhiều ứng dụng của vật liệu dẻo tự nhiên (như chewing gum, shellac) để dùng làm các vật liệu tự nhiên có sự can thiệp bằng hóa học (như cao su, nitrocellulose, collagen, galalit) và cuối cùng là các phân tử tổng hợp hoàn toàn (như bakelite, epoxy, Polyvinyl clorua).

Parkesine[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Parkesine

Chất dẻo parkesine được cấp bằng sách chế cho Alexander Parkes, ở Birmingham, UK năm 1856.[8] Nó đã được công bố tại Triển lãm quốc tế năm 1862 ở Luân Đôn.[9] Parkesine đã dành huy chương đồng trong World's fair năm 1862 ở Luân Đôn. Parkesine được làm từ cellulose (thành phần chính của thành tế bào thực vật) được xử lý bằng dung môi axit nitric. Sản phẩm đầu ra của quá trình này (thường được gọi là cellulose nitrat hay pyroxilin) có thể hoàn tan trong cồn và được hóa cứng thành loại vật liệu trong suốt và đàn hồi có thể đúc được khi đun nóng.[10] Khi được nhuộm màu nó có thể tạo thành dạng giống như ngà voi.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Life cycle of a plastic product. Americanchemistry.com. Retrieved on 2011-07-01.
  2. ^ “Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)”. Pure and Applied Chemistry 84 (2): 377–410. 2012. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04. 
  3. ^ a ă Teuten EL, Saquing JM, Knappe DR, et al. (July năm 2009). “Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife”. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 364 (1526): 2027–45. doi:10.1098/rstb.2008.0284. PMC 2873017. PMID 19528054. 
  4. ^ Hans-Georg Elias "Plastics, General Survey" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a20_543
  5. ^ a ă â b c d đ Andrady AL, Neal MA (July năm 2009). “Applications and societal benefits of plastics”. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 364 (1526): 1977–84. doi:10.1098/rstb.2008.0304. PMC 2873019. PMID 19528050. 
  6. ^ a ă Thục Anh (2004). Những câu hỏi khi nào?. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Trẻ. tr. 6. 
  7. ^ Thompson RC, Swan SH, Moore CJ, vom Saal FS (tháng 7 năm 2009). “Our plastic age”. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 364 (1526): 1973–6. doi:10.1098/rstb.2009.0054. PMC 2874019. PMID 19528049. 
  8. ^ UK Patent office (1857). Patents for inventions. UK Patent office. tr. 255. 
  9. ^ Stephen Fenichell, Plastic: The Making of a Synthetic Century, HarperBusiness, 1996, ISBN 0-88730-732-9 p. 17
  10. ^ “Dictionary – Definition of celluloid”. Websters-online-dictionary.org. Truy cập ngày 26 tháng 10 năm 2011. 

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]