Nhựa là gì?

Con người tiếp xúc với nhựa gần như mỗi ngày, vậy nhựa là gì?

Nhựa là các polyme có thành phần chính là nhựa tổng hợp. Ngoài ra, còn có một số chất phụ gia chuyên dụng được thêm vào khi cần thiết, chẳng hạn như chất hóa dẻo giúp cải thiện độ dẻo, chất chống lão hóa giúp ngăn ngừa nhựa bị lão hóa, v.v.

Mặc dù khối lượng phân tử tương đối của polyme rất lớn, nhưng thành phần không phức tạp và cấu trúc cũng có những quy luật nhất định. Chúng được tạo ra bằng cách trùng hợp các phân tử nhỏ, chẳng hạn như nhựa polyethylene, được tạo ra bằng cách trùng hợp các phân tử ethylene.

Khi nhựa polyethylene được đun nóng đến một phạm vi nhiệt độ nhất định, nó sẽ bắt đầu mềm ra cho đến khi tan chảy thành chất lỏng chảy được. Nhựa polyethylene nóng chảy sẽ đông đặc trở lại khi nguội đi và tan chảy thành chất lỏng khi đun nóng, một hiện tượng được gọi là tính dẻo nhiệt. Polyethylene, polyvinyl chloride và polypropylene đều là nhựa nhiệt dẻo. Ngoài ra, một số loại nhựa chỉ có thể trở nên mềm khi đun nóng trong quá trình sản xuất và có thể được đúc thành một hình dạng nhất định. Sau khi xử lý và đúc, chúng sẽ không bị tan chảy bởi nhiệt và là nhựa nhiệt rắn, chẳng hạn như nhựa phenolic.

Tại sao các hiện tượng trên lại xảy ra? Điều này là do nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc tuyến tính giống như chuỗi dài. Ví dụ, các chuỗi dài của polyethylene và polyvinyl chloride được kết nối bằng các liên kết C-C, và các chuỗi dài này được kết hợp bởi các lực liên phân tử. Khi đun nóng, các chuỗi dài này sẽ rung động nhanh hơn, làm suy yếu lực liên phân tử giữa các chuỗi, và sự trượt tương ứng sẽ xảy ra giữa các chuỗi dài, vì vậy nhựa sẽ tan chảy thành chất lỏng. Khi nguội đi, năng lượng chứa trong các chuỗi dài giảm xuống, khoảng cách gần hơn và lực hút lẫn nhau tăng lên, vì vậy chúng sẽ cứng lại một lần nữa.

Nhựa nhiệt rắn cũng ở dạng chuỗi dài trong giai đoạn đầu hình thành, sẽ mềm ra khi đun nóng và có thể được đúc thành một hình dạng nhất định. Tuy nhiên, khi nhựa nhiệt rắn được đun nóng thêm, các liên kết cộng hóa trị sẽ được hình thành giữa các chuỗi, dẫn đến một số liên kết ngang, tạo thành cấu trúc mạng lưới dạng khối, đồng thời cứng lại và định hình. Khi được đun nóng lại, sự trượt của các phân tử chuỗi bị hạn chế và không bị tan chảy.

Có nhiều loại nhựa và công dụng của chúng rất khác nhau. Ví dụ, polyethylene có khả năng cách điện tốt, chống ăn mòn hóa học, chịu lạnh và không độc hại. Nó có thể được làm thành màng, dùng làm vật liệu đóng gói cho thực phẩm và thuốc, cũng như các nhu yếu phẩm hàng ngày, vật liệu cách điện, đường ống, v.v.; trong khi polyvinyl chloride có hiệu suất cách điện tốt, chống ăn mòn hóa học, chống dung môi hữu cơ, chống mài mòn, nhưng độ ổn định nhiệt kém, độ thoáng khí kém và cứng lại khi lạnh, nó có thể được làm thành màng, ống mềm, nhu yếu phẩm hàng ngày, đường ống, vật liệu cách điện, v.v. Màng không thể được sử dụng để đóng gói thực phẩm; Polypropylene có độ bền cơ học tốt, cách điện tốt, chống ăn mòn hóa học, trọng lượng nhẹ và không độc hại, nhưng khả năng chống dầu kém, giòn ở nhiệt độ thấp và dễ bị lão hóa. Nó có thể được làm thành màng, nhu yếu phẩm hàng ngày, đường ống, vật liệu đóng gói, v.v.; Polystyrene có khả năng cách điện tốt, truyền sáng tốt, chống ăn mòn hóa học, không độc hại, cứng và giòn ở nhiệt độ phòng, trở nên mềm khi nhiệt độ cao và khả năng chống dầu kém. Nó có thể được làm thành vật liệu cách điện tần số cao, TV, linh kiện radar, dụng cụ vệ sinh y tế, cũng có thể được làm thành nhựa xốp để chống sốc, chống ẩm, cách âm, đệm đóng gói, v.v.; nhựa urea-formaldehyde có khả năng cách điện tốt, chịu nhiệt, chống thấm nước và dễ nhuộm màu, có thể được làm thành thiết bị điện, phụ tùng ô tô, nhu yếu phẩm hàng ngày, v.v.; Tetrafluoroethylene có khả năng chịu nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, chống ăn mòn hóa học, chống dung môi và cách điện, nhưng khó gia công thành sản phẩm.