Nguồn gốc và các loại nhựa phổ biến trên thế giới

Nhựa là thuật ngữ chung chung để chỉ nhiều loại vật liệu rắn vô định hình hữu cơ tổng hợp hoặc bán tổng hợp thích hợp để sản xuất các sản phẩm công nghiệp. Nhựa thường là các polyme có trọng lượng phân tử cao và có thể chứa các chất khác để cải thiện hiệu suất và / hoặc giảm chi phí. Từ Plastic bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp (plastikos) có nghĩa là phù hợp để đúc, và (plastos) có nghĩa là đúc. Nó đề cập đến tính dễ uốn, hoặc tính dẻo của chúng trong quá trình sản xuất, cho phép chúng được đúc, ép hoặc đùn thành nhiều hình dạng khác nhau — chẳng hạn như màng, sợi, tấm, ống, chai, hộp, v.v. Không nên nhầm lẫn từ thông dụng nhựa với tính từ kỹ thuật, được áp dụng cho bất kỳ vật liệu nào trải qua sự thay đổi hình dạng vĩnh viễn (biến dạng dẻo) khi bị căng vượt quá một điểm nhất định. Ví dụ, nhôm là chất dẻo theo nghĩa này, nhưng không phải là chất dẻo theo cách hiểu thông thường; ngược lại, ở dạng hoàn thiện, một số chất dẻo sẽ bị vỡ trước khi biến dạng và do đó không phải là chất dẻo theo nghĩa kỹ thuật.

Có hai loại nhựa: Nhựa nhiệt dẻo và Nhựa nhiệt dẻo.

• Nhựa nhiệt dẻo sẽ mềm và tan chảy nếu được tác động đủ nhiệt; ví dụ là polyethylene, polystyrene và PTFE.
• Bình giữ nhiệt không bị mềm hoặc nóng chảy cho dù có tác dụng nhiệt bao nhiêu. Ví dụ: Micarta, GPO, G-10

Tổng quan

Nhựa có thể được phân loại theo cấu trúc hóa học của chúng, cụ thể là các đơn vị phân tử tạo nên xương sống và chuỗi bên của polyme. Một số nhóm quan trọng trong các phân loại này là acrylics, polyeste, silicon, polyurethane và nhựa halogen hóa. Chất dẻo cũng có thể được phân loại theo quy trình hóa học được sử dụng trong quá trình tổng hợp chúng; ví dụ, như ngưng tụ, polyaddition, liên kết ngang, v.v. Các phân loại khác dựa trên chất lượng phù hợp với sản xuất hoặc thiết kế sản phẩm. Ví dụ về các lớp như vậy là nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn, chất đàn hồi, cấu trúc, phân hủy sinh học, dẫn điện, v.v. Do chi phí tương đối thấp, dễ sản xuất, tính linh hoạt và không thấm nước, nhựa được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm khổng lồ và ngày càng mở rộng, từ kẹp giấy đến phi thuyền. Họ đã thay thế nhiều vật liệu truyền thống, chẳng hạn như gỗ; sỏi; sừng và xương; da; giấy; kim loại; thủy tinh; và gốm, trong hầu hết các mục đích sử dụng trước đây của chúng. Việc sử dụng nhựa bị hạn chế chủ yếu bởi hóa học hữu cơ của chúng, điều này làm hạn chế nghiêm trọng độ cứng, mật độ và khả năng chống nhiệt, dung môi hữu cơ, quá trình oxy hóa và bức xạ ion hóa của chúng. Đặc biệt, hầu hết các loại nhựa sẽ bị chảy hoặc phân hủy khi bị nung nóng đến vài trăm độ c. Mặc dù nhựa có thể được làm dẫn điện ở một mức độ nào đó, chúng vẫn không thể sánh được với các kim loại như đồng hoặc nhôm. [Cần dẫn nguồn] Nhựa vẫn còn quá đắt để thay thế gỗ, bê tông và gốm trong các vật dụng cồng kềnh như các tòa nhà thông thường, cầu, đập, vỉa hè, dây buộc đường sắt, v.v.

Cấu tạo hóa học

Chất dẻo nhiệt thông thường có khối lượng phân tử từ 20.000 đến 500.000, trong khi chất dẻo nhiệt được cho là có khối lượng phân tử vô hạn. Các chuỗi này được tạo thành từ nhiều đơn vị phân tử lặp lại, được gọi là đơn vị lặp lại, có nguồn gốc từ các đơn phân; mỗi chuỗi polyme sẽ có vài nghìn đơn vị lặp lại. Phần lớn chất dẻo được cấu tạo từ các polyme của cacbon và hydro đơn lẻ hoặc với oxy, nitơ, clo hoặc lưu huỳnh trong xương sống. (Một số lợi ích thương mại dựa trên silicon.) Xương sống là một phần của chuỗi trên “con đường” chính liên kết một số lượng lớn các đơn vị lặp lại với nhau. Để thay đổi các tính chất của chất dẻo, cả đơn vị lặp lại với các nhóm phân tử khác nhau “treo” hoặc “mặt dây chuyền” từ xương sống, (thường chúng được “treo” như một phần của các monome trước khi liên kết các monome với nhau để tạo thành chuỗi polyme). Sự tùy biến này theo cấu trúc phân tử của đơn vị lặp lại đã cho phép nhựa trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của thế kỷ XXI bằng cách tinh chỉnh các đặc tính của polyme.

Một số chất dẻo là một phần kết tinh và một phần vô định hình trong cấu trúc phân tử, tạo cho chúng cả một điểm nóng chảy (nhiệt độ mà lực hấp dẫn giữa các phân tử bị vượt qua) và một hoặc nhiều chuyển tiếp thủy tinh (nhiệt độ trên đó mức độ linh hoạt phân tử cục bộ tăng lên đáng kể) . Cái được gọi là chất dẻo bán tinh thể bao gồm polyetylen, polypropylen, poly (vinyl clorua), polyamit (nylon), polyeste và một số polyuretan. Nhiều loại nhựa hoàn toàn vô định hình, chẳng hạn như polystyrene và các chất đồng trùng hợp của nó, poly (metyl methacrylate), và tất cả các chất giữ nhiệt.

Lịch sử của Nhựa

Chất dẻo nhân tạo đầu tiên do con người tạo ra được Alexander Parkes phát minh vào năm 1855; ông gọi chất dẻo này là Parkesine (sau này được gọi là celluloid). Sự phát triển của chất dẻo đã bắt nguồn từ việc sử dụng các vật liệu nhựa tự nhiên (ví dụ như kẹo cao su, shellac) đến việc sử dụng các vật liệu tự nhiên đã được biến đổi về mặt hóa học (ví dụ: cao su, nitrocellulose, collagen, galalite) và cuối cùng là các phân tử tổng hợp hoàn toàn (ví dụ: bakelite , epoxy, polyvinyl clorua, polyetylen).

Các loại nhựa

1/ Chất dẻo làm từ xenlulo

Năm 1855, một người Anh đến từ Birmingham tên là Alexander Parkes đã phát triển một sản phẩm thay thế tổng hợp cho ngà voi mà anh ta bán trên thị trường với tên thương mại là Parkesine, và đã giành được huy chương đồng tại hội chợ Thế giới năm 1862 ở London. Parkesine được làm từ cellulose (thành phần chính của thành tế bào thực vật) được xử lý bằng axit nitric và một dung môi. Đầu ra của quá trình (thường được gọi là cellulose nitrat hoặc pyroxilin) có thể được hòa tan trong rượu và cứng lại thành một vật liệu đàn hồi và trong suốt có thể được đúc khi nung nóng. Bằng cách kết hợp các chất màu vào sản phẩm, nó có thể được làm cho giống như ngà voi.

2/ Bakelite

Loại nhựa đầu tiên dựa trên polyme tổng hợp được làm từ phenol và formaldehyde, với các phương pháp tổng hợp rẻ và hiệu quả đầu tiên được phát minh vào năm 1909 bởi Leo Hendrik Baekeland, một người Mỹ gốc Bỉ sống ở bang New York. Baekeland đang tìm kiếm một vỏ bọc cách điện để bọc dây trong động cơ điện và máy phát điện. Ông nhận thấy rằng hỗn hợp gồm phenol (C6H5OH) và fomanđehit (HCOH) tạo thành một khối dính khi trộn với nhau và đun nóng, và khối này trở nên cực kỳ cứng nếu để nguội. Ông tiếp tục điều tra và phát hiện ra rằng vật liệu này có thể được trộn với bột gỗ, amiăng, hoặc bụi đá phiến để tạo ra vật liệu “composite” với các đặc tính khác nhau. Hầu hết các chế phẩm này đều bền và chống cháy. Vấn đề duy nhất là vật liệu có xu hướng tạo bọt trong quá trình tổng hợp, và sản phẩm thu được có chất lượng không thể chấp nhận được. Baekeland đã xây dựng các bình áp lực để đẩy bong bóng ra ngoài và tạo ra sản phẩm đồng nhất, mịn. Ông công khai khám phá của mình vào năm 1912, đặt tên cho nó là bakelite. Ban đầu nó được sử dụng cho các bộ phận điện và cơ khí, cuối cùng được sử dụng rộng rãi trong hàng tiêu dùng vào những năm 1920. Khi bằng sáng chế Bakelite hết hạn vào năm 1930, Catalin Corporation đã mua lại bằng sáng chế và bắt đầu sản xuất nhựa Catalin bằng một quy trình khác cho phép tạo màu đa dạng hơn. Bakelite là loại nhựa thực sự đầu tiên. Nó hoàn toàn là một vật liệu tổng hợp, không dựa trên bất kỳ vật liệu hay thậm chí là phân tử nào được tìm thấy trong tự nhiên. Nó cũng là loại nhựa nhiệt rắn đầu tiên. Nhựa nhiệt dẻo thông thường có thể được đúc và sau đó nấu chảy lại, nhưng nhựa nhiệt rắn hình thành liên kết giữa các sợi polyme khi đóng rắn, tạo ra một ma trận rối không thể hoàn tác mà không phá hủy nhựa. Nhựa nhiệt rắn có tính dẻo dai và chịu được nhiệt độ. Bakelite rẻ, mạnh và bền. Nó được đúc thành hàng nghìn hình thức, chẳng hạn như radio, điện thoại, đồng hồ và quả bóng bi-a. Chất dẻo phenolic đã được thay thế phần lớn bằng chất dẻo rẻ hơn và ít giòn hơn, nhưng chúng vẫn được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi đặc tính cách nhiệt và chịu nhiệt của nó. Ví dụ, một số bảng mạch điện tử được làm bằng giấy hoặc vải tẩm nhựa phenolic.

3/ Polystyrene & PVC

Sau Chiến tranh thế giới thứ nhất, những cải tiến trong công nghệ hóa học đã dẫn đến sự bùng nổ các dạng nhựa mới. Trong số những ví dụ sớm nhất trong làn sóng nhựa mới là polystyrene (PS) và polyvinyl clorua (PVC), được phát triển bởi IG Farben của Đức.

Polystyrene là một loại nhựa cứng, giòn, rẻ tiền, đã được sử dụng để sản xuất các bộ mô hình bằng nhựa và các loại đồ đan tương tự. Nó cũng sẽ là cơ sở cho một trong những loại nhựa “tạo bọt” phổ biến nhất, với tên gọi là xốp styrene hoặc Styrofoam. Chất dẻo bọt có thể được tổng hợp ở dạng “ô mở”, trong đó các bong bóng bọt được kết nối với nhau, như trong miếng bọt biển hấp thụ và “ô kín”, trong đó tất cả các bong bóng đều khác biệt, giống như những quả bóng bay nhỏ, như trong khí đầy. cách nhiệt bằng bọt và các thiết bị tuyển nổi. Vào cuối những năm 1950, High Impact Styrene đã được giới thiệu, không bị giòn. Nó được sử dụng nhiều như chất của biển báo, khay, tượng nhỏ và tính mới.

PVC có các chuỗi bên kết hợp các nguyên tử clo, tạo thành các liên kết bền vững. PVC ở dạng bình thường cứng, bền, chịu nhiệt và thời tiết, và hiện được sử dụng để làm hệ thống ống nước, máng xối, vách ngăn nhà, vỏ máy tính và các thiết bị điện tử khác. PVC cũng có thể được làm mềm bằng quá trình xử lý hóa học, và ở dạng này hiện nay nó được sử dụng để bọc màng co, bao bì thực phẩm và quần áo mưa.

4/ Cao su tự nhiên

Cao su tự nhiên là một chất đàn hồi (một polyme hydrocacbon đàn hồi) ban đầu có nguồn gốc từ nhựa mủ, một chất huyền phù dạng keo màu trắng đục được tìm thấy trong nhựa cây của một số loài thực vật. Nó hữu ích trực tiếp ở dạng này (thực sự, sự xuất hiện đầu tiên của cao su ở châu Âu là vải chống thấm bằng cao su không lưu hóa từ Brazil) nhưng sau đó, vào năm 1839, Charles Goodyear đã phát minh ra cao su lưu hóa; Đây là một dạng cao su tự nhiên được đun nóng với chủ yếu là lưu huỳnh tạo thành các liên kết chéo giữa các chuỗi polyme (lưu hóa), cải thiện độ đàn hồi và độ bền. Nhựa rất được biết đến trong những lĩnh vực này.

5/ Cao su tổng hợp

Cao su tổng hợp hoàn toàn đầu tiên được Lebedev tổng hợp vào năm 1910. Trong Thế chiến thứ hai, sự phong tỏa nguồn cung cao su tự nhiên từ Đông Nam Á đã gây ra sự bùng nổ phát triển cao su tổng hợp, đặc biệt là cao su Styrene-butadiene (hay còn gọi là Cao su Chính phủ-Styrene). Năm 1941, sản lượng cao su tổng hợp hàng năm ở Mỹ chỉ là 231 tấn, tăng lên 840 000 tấn vào năm 1945. Trong cuộc chạy đua vũ trụ và vũ khí hạt nhân, các nhà nghiên cứu của Caltech đã thử nghiệm sử dụng cao su tổng hợp làm nhiên liệu rắn cho tên lửa. Cuối cùng, tất cả các tên lửa và tên lửa quân sự lớn sẽ sử dụng nhiên liệu rắn dựa trên cao su tổng hợp, và chúng cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nỗ lực không gian dân sự

6/ Nhựa có thể phân hủy sinh học (có thể phân hủy)

Nghiên cứu đã được thực hiện trên chất dẻo phân hủy sinh học phân hủy bằng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời (ví dụ, bức xạ cực tím), nước hoặc độ ẩm, vi khuẩn, enzym, sự mài mòn của gió và một số trường hợp côn trùng gây hại hoặc côn trùng tấn công cũng được coi là các hình thức phân hủy sinh học hoặc suy thoái môi trường. Rõ ràng là một số chế độ phân hủy này sẽ chỉ hoạt động nếu nhựa tiếp xúc ở bề mặt, trong khi các chế độ khác sẽ chỉ có hiệu quả nếu tồn tại một số điều kiện nhất định trong hệ thống chôn lấp hoặc làm phân hữu cơ. Bột tinh bột đã được trộn với nhựa như một chất độn để cho phép nó dễ phân hủy hơn, nhưng nó vẫn không dẫn đến sự phân hủy hoàn toàn của nhựa. Một số nhà nghiên cứu đã thực sự biến đổi gen vi khuẩn tổng hợp một loại nhựa hoàn toàn có thể phân hủy sinh học, nhưng vật liệu này, chẳng hạn như Biopol, hiện nay rất đắt tiền. Công ty hóa chất BASF của Đức sản xuất Ecoflex, một loại polyester có thể phân hủy sinh học hoàn toàn cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm. Gehr Plastics đã phát triển ECOGEHR , một loạt các Hình dạng Polymer Sinh học được phân phối bởi Professional Chất dẻo.

Hy vọng, với những chia sẻ trên sẽ giúp bạn có thêm hiểu biết về nhựa. Nếu như bạn cần sự hỗ trợ hay đang có nhu cầu đặt mua các loại ống nhựa uPVC, PPR, HDPE,… xin vui lòng liên hệ với Công ty Nhựa Kim Sơn qua địa chỉ website nhuakimson.vn hoặc số hotline 0984.995.933 để được đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp tư vấn tận tình nhất.

CÔNG TY TNHH MTV CÔNG NGHIỆP NHỰA KIM SƠN

Địa chỉ: Số 21, ngõ 117, đường Thiên Lôi , P. Vĩnh Niệm, Q. Lê Chân, TP. HP

Địa chỉ số 2:  Số 135/109 đường Quán Trữ, P. Lãm Hà, Quận Kiến An, TP. Hải Phòng

Liên hệ: Phạm Xuân Quang – 0984.995.933

Hotline: 0225.3545.315 / 0983.598.560 (PKD)

Email: kimsonhp6868@gmail.com