1. Lịch sử của nhựa
Kể từ buổi bình minh của lịch sử, loài người đã nỗ lực phát triển các vật liệu mang lại lợi ích không tìm thấy trong các vật liệu tự nhiên. Sự phát triển của nhựa bắt đầu bằng việc sử dụng các vật liệu tự nhiên có đặc tính căn bản của nhựa chẳng hạn như: Shellac và kẹo cao su.Bước tiếp theo trong quá trình phát triển của nhựa liên quan đến biến đổi hóa học của các vật liệu tự nhiên như : Cao su, nitrocellulose, collagen và galalite. Cuối cùng, một loạt các vật liệu tổng hợp hoàn toàn mà chúng ta sẽ nhận ra khi nhựa hiện đại bắt đầu được phát triển khoảng 100 năm trước.
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, thời đấy, bóng billard được làm bằng ngà voi.
Michael Phelan, cha đẻ của trò chơi bi-a Mỹ, muốn tìm cách sản xuất quả bóng bi-a rẻ hơn.Vào năm 1863, ông đã đăng một đoạn quảng cáo trên báo với giải thưởng 10.000 USD (khoảng 200.000 USD ngày nay) cho phát minh thay thế ngà voi. John Wesley Hyatt, một nhà in trẻ chưa được đào tạo chính thức về hóa học, đã vượt qua thử thách này. Ông bắt đầu thử nghiệm nhiều dung môi khác nhau và sáu năm sau đó tình cờ phát hiện ra thứ gì đó sẽ biến đổi thế giới: celluloid, nhựa công nghiệp đầu tiên.
Sau một loạt nỗ lực bất thành,cuối cùng ông đã thành công khi trộn lẫn nitrocellulose, long não (camphor) và cồn rồi nung nóng hợp chất này lên và để nguội sản phẩm.Nhà phát minh John Hyatt đã phát hiện ra celluloidn với đặc điểm dai và dễ uốn.Vào thời đó, ngoài việc sản xuất bóng billard thì celluloid đã được sử dụng để sản xuất rất nhiều thứ như lược chải đầu, đồ chơi … Chất này đã mở đầu cho cuộc đột phá trong việc triển khai chất tổng hợp mới.
Celluloid tuy không phải chất liệu thay thế lý tưởng cho quả bóng ngà voi. Tuy nhiên celluloid lại nhanh chóng được sử dụng thay thế cho ngà voi làm các vật liệu hàng ngày khác. Nhựa có một số tính chất làm nó trở nên tiện dụng với cuộc sống hiện đại: có thể đúc thành nhiều hình dạng, tồn tại được ở dạng cứng hoặc mềm tùy ý. Nhựa không thấm nước nên không bị thối rữa như gỗ hay bị ăn mòn như kim loại; đa dạng màu sắc; có thể bắt chước nhiều vật liệu đắt tiền. Nhựa bền và quan trọng là chi phí sản xuất, giá thành thấp.
Nhựa tổng hợp hiện đại đã được phát minh vào khoảng hơn 100 năm trước.Một trong những ví dụ sớm nhất được phát minh bởi Alexander Parkes vào năm 1855. Người đặt tên cho phát minh của mình là Parkesine. Chúng ta biết ngày nay là celluloid.Polyvinyl clorua (PVC) lần đầu tiên được trùng hợp trong khoảng từ 1838-1872.
Một bước đột phá quan trọng đến vào năm 1907,khi nhà hóa học người Mỹ gốc Bỉ Leo Baekeland (1863 -1944) tạo ra Bakelite, loại nhựa tổng hợp thực sự đầu tiên, được sản xuất hàng loạt. Năm 1909, chất hoá học nhân tạo này đã chính thức được công bố và ông nhận được bằng sáng chế.Từ đó đến này,nhiều loại nhựa với các tính năng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và dân dụng đã được loài người sử dụng. Chúng được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực, kể cả các lĩnh vực đòi hỏi tính năng cao như hàng không vũ trụ... Tuy nhiên, các chất dẻo tổng hợp lại gây ra mối lo lắng của con người về sự ô nhiễm môi trường.
Năm 1933, polyethylene được các nhà nghiên cứu của Imperial Chemical Industries (ICI) gồm Reginald Gibson và Eric Fawcett phát hiện.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 & 1950. Năm 1953, Chevrolet Corvette là chiếc xe ô tô đầu tiên có thân (body) được làm bằng nhựa tổng hợp nhưng cũng phải tiếp theo đó 20-30 năm thì các loại nhựa tổng hợp khác nhau mới thật sự đạt tiêu chuẩn công nghiệp và được áp dụng đại trà trong cuộc sống như ngày nay.Polypropylene được Giulio Natta tìm thấy vào năm 1954 và bắt đầu được sản xuất vào năm 1957.Trong số những mẫu chất dẻo đầu tiên dạng polymer mới phải kể đến là polystyrene (PS) được BASF sản xuất đầu tiên trong thập niên 1930, và polyvinyl clorua (PVC), được tạo ra năm 1872 nhưng được sản xuất thương mại vào cuối thập niên 1920. Năm 1954, polystyrene giãn nở (được dùng làm tấm cách nhiệt, đóng gói, và ly tách) được Dow Chemical phát minh. 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.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).
Vào thế kỷ 19, khi công nghiệp hóa học phát triển trong cuộc Cách mạng Công nghiệp, nhiều vật liệu đã được phát hiện. Sự phát triển của chất dẻo cũng tăng tốc khi Charles Goodyear phát hiện ra khả năng lưu hóa đối với vật liệu nhiệt rắn có nguồn gốc từ cao su tự nhiên.
Năm 1897, Wilhelm Krische, chủ cơ sở in ấn hàng loạt ở Hanover - CHLB Đức, được giao nhiệm vụ phát triển một giải pháp thay thế cho bảng đen. Kết quả là chất dẻo giống sừng làm từ casein protein sữa được phát triển với sự hợp tác của nhà hóa học người Áo (Friedrich) Adolph Spitteler (1846 - 1940). Kết quả cuối cùng là không phù hợp với mục đích ban đầu. Vào năm 1893, nhà hóa học người Pháp Auguste Trillat đã khám phá ra phương pháp để làm mất hòa tan casein bằng cách ngâm trong formaldehyde, tạo ra vật liệu được bán trên thị trường là galalith.
Năm 1933, polyethylene được các nhà nghiên cứu của Imperial Chemical Industries (ICI) gồm Reginald Gibson và Eric Fawcett phát hiện.
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 và 1950. Polypropylene được Giulio Natta tìm thấy vào năm 1954 và bắt đầu được sản xuất vào năm 1957. Trong số những mẫu chất dẻo đầu tiên dạng polymer mới phải kể đến là polystyrene (PS) được BASF sản xuất đầu tiên trong thập niên 1930, và polyvinyl clorua (PVC), được tạo ra năm 1872 nhưng được sản xuất thương mại vào cuối thập niên 1920. Năm 1954, polystyrene giãn nở (được dùng làm tấm cách nhiệt, đóng gói, và ly tách...) được Dow Chemical phát minh. 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 U.S.A và một số quốc gia 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 EU.
Kể từ khi Baekeland tạo ra, nhiều loại nhựa mới đã được hiện thực hóa và phát triển. Thời điểm mới ra đời, nhựa có nhiều ưu điểm. Thế giới chào đón nhựa với tâm thế tích cực. Một ấn bản nổi tiếng năm 1955 của tạp chí LIFE đã khen ngợi chất liệu nhựa dùng một lần. Bài báo đính kèm hình ảnh một gia đình hạnh phúc với nhiều vật dụng bằng nhựa dùng một lần.
Không nên nhầm lẫn giữa nhựa thông thường và nhựa kỹ thuật. Được áp dụng cho bất kỳ vật liệu nào trải qua sự thay đổi về hình dạng vĩnh viễn (biến dạng dẻo) khi vượt quá một điểm nhất định.
2. Các loại nhựa
Nhựa (chất dẻo hay plastic) là thuật ngữ phổ biến chung cho các loại vật liệu rắn vô định hình tổng hợp hoặc bán tổng hợp , thích hợp cho 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 năng và / hoặc giảm chi phí. Từ Plastic xuất phát từ tiếng Hy Lạp (plastikos) có nghĩa là phù hợp cho đúc, và (plastos) có ý nghĩa đúc. Nó đề cập đến tính dẻo dai của chúng, cho phép chúng được đúc, ép, hoặc ép đùn thành nhiều hình dạng khác nhau như màng, sợi, tấm, ống, chai, hộp...
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 xương sống của polymer.Một số nhóm quan trọng trong các phân loại này là acrylics, polyesters, silicones, polyurethanes, và nhựa halogen.Nhựa cũng có thể được phân loại theo quy trình hóa học được sử dụng trong tổng hợp của chúng; ví dụ, như ngưng tụ, polyaddition, liên kết chéo...Phân loại khác dựa trên chất lượng có liên quan đến sản xuất hoặc thiết kế sản phẩm.Nhựa cũng có thể được xếp hạng bằng các tính chất vật lý khác nhau như mật độ, độ bền kéo, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, khả năng chống chịu với các sản phẩm hóa học khác nhau. Do chi phí tương đối thấp, dễ sản xuất, tính linh hoạt và không thấm nước,nên nhựa được sử dụng trong một phạm vi rộng lớn và mở rộng sản phẩm, từ băng keo đến tàu vũ trụ. Họ đã di dời nhiều vật liệu truyền thống, chẳng hạn như gỗ; Cục đá; sừng và xương; da; giấy; kim loại; ly; và gốm, trong hầu hết các ứng dụng trước đây. Việc sử dụng chất dẻo được hạn chế chủ yếu bởi hóa học hữu cơ của chúng, làm giảm nghiêm trọng độ cứng, mật độ và khả năng chống lại nhiệt, các dung môi hữu cơ, oxy hóa và bức xạ ion hoá. Đặc biệt, hầu hết các chất dẻo sẽ tan chảy hoặc phân hủy khi đun nóng tới vài trăm độ celsius. Trong khi nhựa có thể được làm dẫn điện ở một mức độ nào đó, chúng vẫn không phù hợp với các kim loại như đồng hoặc nhôm. Nhuộm vẫn còn quá đắt để thay thế gỗ, bê tông và gốm trong những vật cồng kềnh như các tòa nhà thông thường, cầu, đập, vỉa hè, đường sắt...
Chất dẻo xenlulô
Năm 1855, một người Anh đến từ Birmingham tên là Alexander Parkes đã phát triển một bộ phận thay thế bằng ngà voi mà ông đặt thương hiệu Parkesine, và giành 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. Sản phẩm của quá trình (thường được gọi là cellulose nitrate hoặc pyroxilin) có thể được hòa tan trong rượu và được làm cứng thành một vật liệu trong suốt và đàn hồi có thể đúc khi đun nóng. Bằng cách kết hợp các sắc tố vào sản phẩm, nó có thể được làm giống với ngà voi.
Bakelite
Chất dẻo đầu tiên dựa trên một polymer tổng hợp được làm từ phenol và formaldehyde, với phương pháp tổng hợp hữu hiệu và rẻ tiền đầu tiên được phát minh năm 1909 bởi Leo Hendrik Baekeland, một người Mỹ sinh ở Bỉ sinh sống ở bang New York. Baekeland đã tìm kiếm một vỏ sáp cách điện để phủ dây trong động cơ điện và máy phát điện. Ông phát hiện ra rằng hỗn hợp phenol (C6H5OH) và formaldehyde (HCOH) tạo thành một khối dính khi trộn lẫn với nhau và làm nóng, và khối lượng trở nên cực kỳ khó khăn nếu được để nguội. Ông tiếp tục điều tra của mình và thấy rằng vật liệu có thể được trộn với bột gỗ, amiăng, hoặc bụi phiến để tạo ra vật liệu "composite" với các tính chất khác nhau. Hầu hết các thành phần này đều mạnh và chống cháy. Vấn đề duy nhất là chất liệu có xu hướng bọt trong quá trình tổng hợp, và sản phẩm kết quả có chất lượng không thể chấp nhận. Baekeland đã chế tạo các bình áp lực để ép các bong bóng và cung cấp một sản phẩm trơn, đồng nhất. Ông công khai công bố phát hiện của mình vào năm 1912, đặt tên nó là bakelite. Ban đầu nó được sử dụng cho các bộ phận cơ điện và điện tử, cuối cùng đã trở thành mục đích sử dụng rộng rãi trong hàng tiêu dùng trong những năm 1920. Khi bằng sáng chế Bakelite hết hiệu lực vào năm 1930, Tổng công ty Catalin đã mua bản quyền và bắt đầu sản xuất nhựa Catalin bằng cách sử dụng một quy trình khác nhau, cho phép màu rộng hơn. Bakelite là loại nhựa thật sự đầu tiên. Nó là một vật liệu hoàn toàn tổng hợp, không dựa trên bất kỳ nguyên liệu hoặc thậm chí phân tử nào được tìm thấy trong tự nhiên. Nó cũng là nhựa nhiệt dẻo đầu tiên. Các chất dẻo truyền thống có thể được đúc và sau đó tan chảy lại, nhưng chất dẻo nhiệt tạo thành các liên kết giữa các sợi polyme khi chữa khỏi, tạo ra một ma trận rối mà không thể hoàn tác mà không huỷ diệt nhựa. Nhựa Thermoset cứng và chịu được nhiệt độ. Bakelite rẻ, bền và bền. Nó đã được đúc thành hàng ngàn hình thức, chẳng hạn như radio, điện thoại, đồng hồ, và bi-banh.
Chất dẻo Phenolic hầu như được thay thế bằng chất dẻo rẻ tiền và dễ vỡ hơn, nhưng chúng vẫn được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tính cách nhiệt và cách nhiệt. Ví dụ, một số bo mạch điện tử được làm bằng các tấm giấy hoặc vải được ngâm tẩm bằng nhựa phenolic. Phenolic Sheets, Rods và Tubes được sản xuất trong nhiều loại khác nhau dưới thương hiệu khác nhau. Micarta là tiêu chuẩn công nghiệp cho hình dạng bán thành phẩm phenolic chất lượng cao. Các loại phổ biến nhất của phenolic công nghiệp này là Canvas, Linen và Paper.
Polystyrene & PVC
Sau Thế chiến thứ nhất, những cải tiến trong công nghệ hóa học dẫn đến sự bùng nổ các loại nhựa mới. Trong số những ví dụ đầu tiên trong các loại nhựa mới là polystyrene (PS) và polyvinyl chloride (PVC), được phát triển bởi IG Farben của Đức.
Polystyrene là một loại nhựa cứng, dễ gãy, rẻ tiền đã được sử dụng để làm các bộ dụng cụ bằng nhựa và các đồ trang trí tương tự. Nó cũng sẽ là cơ sở cho một trong những chất dẻo "bọt" nổi tiếng nhất, dưới tên styrene foam hoặc Styrofoam. Foam plastic có thể được tổng hợp trong một dạng "tế bào hở", trong đó các bong bóng bọt được kết nối với nhau, như trong một miếng bọt biển thấm, và "tế bào kín", trong đó tất cả các bong bóng khác biệt, như các khí cầu nhỏ, như trong khí bọt cách nhiệt và các thiết bị nổi. Vào cuối những năm 1950, High Impact Styrene được giới thiệu, không giòn. Nó tìm thấy nhiều hiện nay sử dụng như là chất của bảng hiệu, khay, tượng nhỏ và novelties.
PVC có các chuỗi bên có chứa các nguyên tử clo, tạo thành các liên kết mạnh. PVC ở dạng bình thường cứng, bền, chịu nhiệt và thời tiết, và bây giờ được sử dụng để làm ống nước, máng xối, nhà mặt ngoài, vỏ bọc cho máy tính và các thiết bị điện tử khác. PVC cũng có thể được làm mềm với chế biến hóa học, và trong hình thức này nó bây giờ được sử dụng để bao bì co, bao bì thực phẩm và thiết bị mưa.
Nylon
Ngôi sao thực sự của ngành công nghiệp nhựa vào những năm 1930 là polyamide (PA), được biết đến nhiều hơn nhờ tên thương hiệu nylon. Nylon là sợi tổng hợp đầu tiên được Tổng công ty DuPont giới thiệu tại Hội chợ Thế giới năm 1939 ở thành phố New York. Năm 1927, DuPont bắt đầu một dự án phát triển bí mật được gọi là Fiber66 dưới sự chỉ đạo của nhà hóa học Harvard, Wallace Carothers và giám đốc bộ phận hóa học Elmer Keiser Bolton. Carothers đã được thuê để thực hiện nghiên cứu thuần túy, và ông đã làm việc để hiểu cấu trúc phân tử vật chất mới và các tính chất vật lý.
Ông đã thực hiện một số bước đầu tiên trong thiết kế phân tử của vật liệu. Công trình nghiên cứu của ông đã phát hiện ra sợi nylon tổng hợp, rất mạnh nhưng rất linh hoạt. Ứng dụng đầu tiên là cho lông bàn chải đánh răng. Tuy nhiên, mục tiêu thực sự của Du Pont là lụa, đặc biệt là vớ lụa. Carothers và nhóm của ông đã tổng hợp một số polyamit khác nhau bao gồm polyamide 6.6 và 4.6, cũng như polyesters. Phải mất mười hai năm DuPont và 27 triệu đô la Mỹ để tinh chỉnh nylon, và tổng hợp và phát triển các quy trình công nghiệp cho sản xuất hàng loạt. Với một khoản đầu tư lớn như vậy, không có gì ngạc nhiên khi Du Pont dành ít chi phí để quảng cáo nylon sau khi giới thiệu, tạo ra một cảm giác công khai, hoặc "nylon mania". Mania Nylon đã đột ngột ngừng lại vào cuối năm 1941 khi Mỹ bước vào Thế chiến II. Năng lực sản xuất đã được chế tạo để sản xuất nylon vớ, hoặc chỉ nylons, cho phụ nữ Mỹ đã được đưa lên để sản xuất một số lượng lớn các dù cho phi công và lính nhảy dù. Sau khi chiến tranh kết thúc, DuPont quay trở lại bán nylon cho công chúng, tham gia vào một chiến dịch quảng cáo khác vào năm 1946 dẫn đến một cơn sốt thậm chí còn lớn hơn, gây ra cái gọi là cuộc bạo loạn nylon.
Sau đó polyamides 6,10,11,và 12 đã được phát triển dựa trên monome là các hợp chất vòng ; ví dụ caprolactam.nylon 66 là một vật liệu được sản xuất bằng cách trùng hợp ngưng tụ.
Nylons vẫn là chất dẻo quan trọng, không chỉ để sử dụng trong các loại vải. Trong dạng số lượng lớn nó rất mài mòn, đặc biệt nếu được ngâm tẩm dầu, và do đó được sử dụng để chế tạo bánh răng, vòng bi, bushings, và vì nhiệt chịu nhiệt tốt, ngày càng cho các ứng dụng dưới mui xe trong xe ô tô, và cơ khí khác các bộ phận.
Cao su tự nhiên
Cao su tự nhiên là một chất đàn hồi (một polymer hydrocarbon đàn hồi) ban đầu được lấy từ latex, một dung dịch keo sữa có trong một số cây. Nó là hữu ích trực tiếp trong hình thức này (thực sự, sự xuất hiện đầu tiên của cao su ở châu Âu là vải được chống thấm với muối không lưu hoá từ Brazil) nhưng, sau đó, vào năm 1839, Charles Goodyear đã phát minh ra cao su lưu hoá; Đây là một dạng cao su thiên nhiên được làm nóng, chủ yếu là các liên kết chéo giữa các chuỗi polymer (lưu hóa), cải thiện tính đàn hồi và độ bền. Nhựa rất nổi tiếng ở những khu vực này.
Cao su tổng hợp
Cao su tổng hợp đầu tiên được Tổng công ty Lebedev tổng hợp vào năm 1910. Trong Thế chiến thứ hai, việc cung cấp cao su tự nhiên từ Đông Nam Á đã gây ra sự bùng phát trong phát triển cao su tổng hợp, đặc biệt là cao su Styrene-butadiene (còn gọi là Rubber Rubber-Styrene). Năm 1941, sản xuất cao su tổng hợp ở Mỹ chỉ đạt 231 tấn, tăng lên 840 000 tấn vào năm 1945. Trong cuộc chạy đua vũ trụ và đua vũ trang hạt nhân, các nhà nghiên cứu của Caltech đã thử nghiệm bằng cách sử dụng cao su tổng hợp để 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 tổng hợp cao su, và chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực không gian dân dụng.
Nhựa khác
Polymethyl methacrylate (PMMA), được biết đến như là thủy tinh acrylic . Mặc dù acrylics hiện nay nổi tiếng về việc sử dụng trong sơn và các sợi tổng hợp, ví dụ như lông giả, dưới dạng hàng rời của chúng, chúng rất cứng và trong suốt hơn kính, và được bán dưới dạng kính thay thế dưới các tên thương mại như class = bluelink> Acrylite, Perspex, Plexiglas và Lucite. Chúng được sử dụng để xây dựng các mái vòm máy bay trong chiến tranh, và ứng dụng chính của nó bây giờ là các biển báo được chiếu sáng lớn như được sử dụng trong các cửa hàng hoặc trong các cửa hàng lớn và để sản xuất các bồn tắm tạo hình chân không.
Polyethylene (PE),đôi khi được gọi là polythene, được Reginald Gibson và Eric Fawcett phát hiện vào năm 1933 tại công ty Imperial Chemical Industries (ICI) của Anh. Vật liệu này được hình thành thành hai dạng: Polyethylene Nhiệt độ thấp (LDPE), và Polyethylene Độ Density cao (HDPE). PEs rẻ, linh hoạt, bền và khả năng kháng hóa chất. LDPE được sử dụng để làm phim và vật liệu đóng gói, trong khi HDPE được sử dụng cho các thùng chứa, hệ thống ống nước và phụ kiện ô tô. Trong khi PE có sức đề kháng hóa học thấp, sau đó người ta thấy rằng một bình PE có thể được làm mạnh mẽ hơn bằng cách phơi ra nó với khí flo, làm thay đổi lớp bề mặt của container thành polyfluoroethylene khó khăn hơn nhiều.
Polypropylene (PP),được phát hiện vào đầu những năm 1950 bởi Giulio Natta. Nó là phổ biến trong khoa học hiện đại và công nghệ mà sự phát triển của các kiến thức chung có thể dẫn đến những phát minh tương tự ở những nơi khác nhau vào cùng một thời điểm, nhưng polypropylene là một trường hợp cực đoan của hiện tượng này, được phát minh ra một lần khoảng chín lần. Các vụ kiện tụng tiếp theo không được giải quyết cho đến năm 1989. Polypropylene đã quản lý để tồn tại trong quá trình hợp pháp và hai nhà hóa học người Mỹ đang làm việc cho Phillips Petroleum, J. Paul Hogan và Robert Banks, hiện nay được coi là những nhà phát minh chính của vật liệu. Polypropylene tương tự như tổ tiên của nó, polyethylene, và giá thành thấp của polyethylene, nhưng nó mạnh mẽ hơn nhiều. Nó được sử dụng trong tất cả mọi thứ từ chai nhựa đến thảm để đồ nhựa, và được sử dụng rất nhiều trong xe ô tô.
Polyurethane (PU) được phát minh bởi Friedrich Bayer & Company vào năm 1937, và sẽ được sử dụng sau chiến tranh, dưới dạng thổi cho nệm, đệm ghế và cách nhiệt. Nó cũng là một trong những thành phần (ở dạng không thổi) của sợi thun sợi.
Epoxy. Năm1939, IG Farben đã đệ trình bằng sáng chế cho polyepoxide hoặc epoxy. Epoxies là một lớp nhựa nhiệt dẻo tạo thành các liên kết chéo và được điều trị khi một chất xúc tác hoặc chất làm cứng được thêm vào. Sau chiến tranh, chúng sẽ được sử dụng rộng rãi cho các chất phủ, keo, và vật liệu composite. Các hợp chất sử dụng epoxy như một ma trận bao gồm chất dẻo thủy tinh, trong đó yếu tố cấu trúc là sợi thủy tinh, và vật liệu composite carbon-epoxy, trong đó yếu tố cấu trúc là sợi cacbon. Sợi thủy tinh bây giờ được sử dụng để chế tạo thuyền thể thao, và vật liệu composite carbon-epoxy là một yếu tố cấu trúc ngày càng quan trọng trong máy bay, vì chúng có trọng lượng nhẹ, bền và chịu nhiệt.
PET, PETE, PETG, PET-P (polyethyleneterephthalate)
Hai nhà hóa học tên là Rex Whinfield và James Dickson, làm việc tại một công ty nhỏ của Anh với tên gọi quen thuộc của Hiệp hội Máy in Calico ở Manchester đã phát triển polyethylene terephthalate (PET hoặc PETE) vào năm 1941 và nó sẽ được sử dụng cho sợi tổng hợp trong thời kỳ hậu chiến, với tên như polyester, dacron, và Terylene. PET ít có khả năng thấm khí hơn so với các loại nhựa có giá thành thấp khác và do đó là vật liệu phổ biến để sản xuất chai Coca-Cola và các loại nước uống có ga khác, vì cacbonat có xu hướng tấn công các loại nhựa khác, và nước uống có tính axit như nước trái cây hoặc rau. PET cũng bền và chống mài mòn, và được sử dụng để sản xuất các bộ phận cơ khí, khay thức ăn, và các mặt hàng khác phải chịu đựng sự lạm dụng. Các màng PET được sử dụng làm nền để ghi băng.
PTFE (polytetrafluoroethylene - hay còn gọi là Teflon)
Một trong những chất dẻo ấn tượng nhất được sử dụng trong chiến tranh, và bí mật hàng đầu, đó là polytetrafluoroethylene (PTFE), được biết đến như Teflon, có thể được lắng đọng trên bề mặt kim loại như là lớp phủ bảo vệ chống xước và chống ăn mòn. Lớp bề mặt polyfluoroethylene được tạo ra bằng cách phơi ra một hộp chứa polyethylene với khí flo là rất giống với Teflon. Một nhà hoá học của DuPont tên là Roy Plunkett đã phát hiện ra Teflon một cách ngẫu nhiên vào năm 1938. Trong thời gian chiến tranh, nó được sử dụng trong các quy trình khuyếch tán khí để tinh chế urani cho bom nguyên tử, vì quá trình này rất ăn mòn.
Lexan là một loại nhựa polycarbonate cao do General Electric sản xuất. Makrolon là một loại nhựa polycarbonate cao do Bayer sản xuất.
Nhựa sinh học phân hủy sinh học
Nghiên cứu đã được tiến hành trên các chất dẻo phân huỷ sinh học phân huỷ bằng ánh sáng mặt trời (ví dụ tia cực tím), nước hoặc ẩm ướt, vi khuẩn, enzyme, sự mài mòn của gió và một số trường hợp sâu bệnh hại cho loài gặm nhấm hoặc côn trùng tấn công cũng bao gồm dưới dạng các dạng phân hủy sinh học hoặc môi trường suy thoái. Rõ ràng một số trong những phương thức suy thoái này chỉ có hiệu quả nếu nhựa được phơi ra ở bề mặt, trong khi các chế độ khác sẽ chỉ có hiệu quả nếu các điều kiện nhất định tồn tại ở bãi chôn lấp hoặc hệ thống phân ủ. Bột tinh bột đã được trộn với nhựa làm chất độn để làm cho nó dễ phân hủy hơn, nhưng nó vẫn không dẫn đến sự đổ vỡ hoàn toàn của nhựa. Một số nhà nghiên cứu đã thực sự biến đổi gen vi khuẩn tổng hợp một chất dẻo hoàn toàn phân hủy, nhưng vật liệu này, như Biopol, là đắt tiền hiện nay. Công ty hoá chất Đức BASF làm cho Ecoflex, một polyester phân hủy hoàn toàn cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm. Gehr Plastics đã phát triển ECOGEHR , một loạt đầy đủ các dạng sinh học polymer được Phân phối bởi Chuyên gia Nhựa.
Dưới đây là tổng hợp 7 loại nhựa thường được sử dụng (7 loại nhựa theo phân loại của Tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế ASTM ).
Số 1 - Nhựa PET hay còn gọi là PETE
Nhựa PET (Polyethylene terephthalate) là một trong những loại nhựa rất thông dụng. Nhựa PET thường dùng để đựng các thực phẩm dạng lỏng như: các loại chai nước ngọt, chai nước khoáng, nước ngọt, bia, các loại chai nước chấm, các loại chai đựng nước trái cây…
Nhựa PET chỉ nên sử dụng 01 lần duy nhất, không nên tái sử dụng nhiều lần, bạn không nên tái sử dụng nhiều lần vì có khả năng nhựa sẽ thẩm thấu vào thức ăn, thức uống của bạn gây ảnh hưởng đến sức khỏe.
Nhựa PET sử dụng rộng rãi nhưng chỉ nên dùng một lần. Tuyệt đối không dùng thực các thực phẩm nóng hoặc môi trường có nhiệt độ cao.
Dễ bị tác động của nhiệt độ. Ngoài ra độ bền nhiệt của nhựa PET rất thấp, dễ bị biến dạng, cong queo và tuyệt đối không dùng để đựng các loại nước / thực phẩm nóng. Khi đó khả năng thẩm thấu các hợp chất độc hại trong nhựa vào nước uống là khá cao, có khả năng gây ảnh hưởng đến sức khỏe.
Các chai nước suối khi để trong xe hơi khi gặp nhiệt độ nóng cũng có nguy cơ cao ảnh hưởng đến sức khỏe, thậm chí có nguy cơ gây ung thư.
Nhựa PET rất khó để làm sạch, khả năng tái chế cũng khá thấp (chỉ khoảng 20%), dễ bị biến dạng, móp méo… Vì vậy tốt nhất là dùng xong bạn bỏ đi, không nên tái sử dụng để đựng nước lại nhiều lần.
Ở điều kiện nhiệt độ bình thường hoặc sử dụng chai nhựa đựng nước bỏ tủ lạnh thì nhựa PET được xem như không độc. Tuy nhiên nếu ở nhiệt độ cao thì nhựa PET (nhựa pete) sẽ không an toàn (bỏ trong xe oto, để gần bếp gas, ngoài nắng…). Lưu ý là không nên dùng nhiều lần.
Nhựa số 1: Nhựa PET (Polyethylene terephthalate)
Số 2 - Nhựa HDP hay HDPE
HDP (High Density Polyethylene) là loại nhựa tốt nhất trong tất cả các loại nhựa. Đây là loại nhựa mà các chuyên gia thường khuyên nên chọn khi đựng thực phẩm. Nhựa HDPE coi là an toàn nhất trong tất cả vì những lý do sau:
Độ bền cao, chịu va đập tốt, ít bị biến dạng, trầy xước.
Độ bền nhiệt cao (chịu được nhiệt độ 120oC trong thời gian ngắn hoặc 110oC trong thời gian dài hơn).
Có độ trơ về mặt hóa học (không bị tác dụng của môi trường tác động, không tiết ra độc tính).
Vì vậy HDPE được ứng dụng để chế tạo các vật dụng như: chai nhựa hdpe, bình đựng sữa, các loại bình nhựa cứng, bình đựng chất tẩy rửa (không bị tác dụng trong môi trường axit), dầu ăn, đồ chơi và một số túi nhựa.
Nhựa số 2 (HDPE) được xem là loại nhựa tốt nhất, an toàn nhất
Số 3 - Nhựa PVC
PVC là loại nhựa mềm và dẻo nhưng chứa nhiều hóa chất độc hại. Nhựa PVC được ứng dụng để sản xuất: Các loại màng bọc bao bì, màng bọc thực phẩm, màng nhựa kiếng trong suốt; Các loại chai như chai đựng dầu ăn, đựng nước, các dung dịch thực phẩm dạng lỏng; Các loại đồ chơi và rất nhiều sản phẩm khác; Các chất phụ gia độc hại như phtalates và bisphenol A thường được sử dụng trong sản xuất nhựa PVC. Trong đó đáng chú ý nhất là Bisphenol A (BPA) chính là chất phá hủy nội tiết tố, có khả năng dẫn đến ung thư và nhiều loại bệnh lý nguy hiểm khác.
PVC là loại nhựa nguy hiểm, có khả năng thẩm thấu và hòa tan vào thức ăn dưới tác dụng của nhiệt độ, rất nguy hiểm. Dưới đây mình tổng hợp các điểm quan trọng nhất mà bạn cần lưu ý với nhựa PVC:
Khi mua đồ chơi cho bé tuyệt đối không mua đồ chơi bằng nhựa PVC, tránh để bé ngậm các loại đồ chơi nhựa.
Hạn chế dùng màng bọc thực phẩm, đặc biệt tuyêt đối không bọc thực phẩm còn nóng. Tuyệt đối không dùng màng bọc thực phẩm rồi cho vào lò vi sóng để hâm nóng => thói quen vô cùng nguy hiểm đến sức khỏe.
Không dùng nhựa PVC để đựng thực phẩm, hâm nóng thực phẩm hoặc đựng các loại thực phẩm nóng.
Nhựa số 3 - Nhựa PVC là loại nhựa rất phổ biến nhưng lại chứa nhiều chất độc hại
Số 4 - LDPE
Tương tự nhựa số 2, nhựa LDPE – Low Density Polyethylene là loại nhựa có tính trơ về mặt hóa học, nhưng kém bền vật lý hơn HDPE một chút, có thể chịu được 95oC trong thời gian ngắn.
Do tính trơ hóa học, nhựa LDPE thường được ứng dụng chế tạo các chai lọ đựng hóa chất, găng tay nylon, túi nylon, túi đựng hàng và vỏ bánh.
Nhựa LDPE không được dùng trong lò vi sóng, tránh nhiệt độ cao.
Ngoài ra nhựa LDPE dễ gãy, vỡ, trầy xước, khả năng chịu va đập vật lý kém hơn nhựa số 2.
Nhựa số 4 LDPE-Low-Density-Polyethylene có tính trơ hóa học và độ bền cao.
Số 5 - PP
Nhựa PP (polypropylene) là loại nhựa có tính bền nhiệt cao nhất, chịu được từ 130oC - 170oC nên được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo các hộp đựng thực phẩm, đặc biệt các loại hộp thực phẩm có thể dùng trong lò vi sóng. Nhựa PP thường hơi trong suốt.
Tuy nhiên theo khuyến cáo, các bạn cũng chỉ nên sử dụng trong lò vi sóng từ 2-3 phút, không nên dùng quá lâu.
PP là loại nhựa được các chuyên gia khuyên sử dụng, vì đặc điểm trơ hóa học, độ bền cơ học và độ bền nhiệt cao và rất an toàn sức khỏe.
Nhựa số 5 chịu được nhiệt độ cao nhất (ít nhất 130 độ C) và an toàn khi đặt trong lò vi sóng trong thời gian ngắn.
Số 6 - PS
Nhựa PS (Polystyrene) là loại nhựa rẻ và nhẹ. Có thể tìm thấy trên vỏ một số hộp đựng đồ ăn nhanh, cốc uống nước, hộp đựng trứng và dao đĩa thìa picnic.
Dù chúng có khả năng chịu nhiệt và lạnh đáng kể, nhưng ở nhiệt độ cao chúng có thể giải phóng chất độc hại. Ngoài ra, cũng không được dùng đựng đồ có chất acid mạnh, chất kiềm mạnh. Chính vì thế, loại nhựa này không được phép dùng để đựng đồ ăn thức uống lâu dài.
Nhựa số 6 hay dùng cho hộp nhựa xốp hoặc dĩa thìa dùng một lần.
Nhựa PS (Polystyrene) hay còn gọi là nhựa tái sinh là loại nhựa rẻ tiền, chất lượng kém
Số 7 - Nhựa PC hoặc không có kí hiệu (other)
Đáng chú ý nhất trong nhóm này một số loại có chứa Bisphenol A (BPA) là loại chất độc hại dùng để sản xuất nhựa (Bisphenol A là một chất phá hoại nội tiết trên cơ thể người, có thể dẫn đến bệnh ung thư và rất nhiều bệnh khác).
Nhựa số 7 bao gồm nhựa PC (độc hại) và các loại nhựa khác
Nhựa số 7 bao gồm nhựa PC (Polycarbonate ) và các loại nhựa khác (other).Nhựa số 7 thường dùng để sản xuất: bình đựng nước, các thùng nhựa đựng hóa chất.. Hoặc các hộp đựng thức ăn như sữa chua, hộp mì, hộp nhựa đựng bơ…
Nhựa số 7 có rất nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là nhựa PC và nhựa Tritan.Trên thế giới, người ta thường sử dụng nhựa Tritan và nhựa PC thường được sản xuất dòng hộp bảo quản thực phẩm an toàn cho trẻ em.Tuy nhiên, nhựa PC vẫn chứa BPA trong khi đó Tritan là loại nhựa có nguồn gốc thiên nhiên, trong suốt như thủy tinh, độ bóng cao, có nhiều màu sắc và thân thiện với môi trường, là loại được giới chuyên gia nghiên cứu đánh giá an toàn cao.Nhựa Tritan có thể đáp ứng được nhu cầu bảo quản, sử dụng được ở nhiều điều kiện môi trường như tủ lạnh, lò vi sóng. Đây cũng là loại nhựa an toàn nhất trong 7 loại nhựa được phân loại hiện này.Còn nhựa PC thường được đưa vào sản xuất các loại bình đựng nước hay bình sữa em bé. Hiện nay có rất nhiều luồng ý kiến tranh cãi về loại nhựa này, do chất liệu này không an toàn với người tiêu dùng vì chứa BPA. (Còn tiếp)
Vũ Huy Hùng
Phòng Thông tin và xúc tiến thương mại - VIOIT