1. Nhựa là gì?

Thuật ngữ "nhựa" có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp "Plastikos", có nghĩa là hành động đúc. Vật liệu bao gồm các hợp chất hydro và cacbon, được gọi là hydrocacbon, đóng vai trò là khối sắp xếp cơ bản cho các phân tử polyme dài. Những khối này, còn được gọi là monome, liên kết với nhau để tạo thành chuỗi carbon rộng lớn hay còn gọi là polyme.

Nhựa được định nghĩa là một chất kết hợp thành phần của một chất hữu cơ có trọng lượng phân tử đáng kể. Nó còn được phân loại theo các polyme bao gồm các chuỗi nguyên tử carbon dài.

Các nguyên tử carbon này được liên kết với nhau và tạo ra các cấu trúc giống như chuỗi mở rộng trong các phân tử.

Việc phát hiện ra nhựa là do nhà hóa học nổi tiếng người Đức Christian Schonbein thực hiện vào năm 1846. Điều thú vị là nhựa thực sự được phát hiện một cách tình cờ. Khi Christian đang tiến hành các thí nghiệm trong nhà bếp của mình thì vô tình làm đổ hỗn hợp chứa axit nitric và axit sunfuric. Để làm sạch dung dịch này, ông dùng một miếng vải và đặt nó lên bếp sau khi lau sạch vết tràn. Theo thời gian, ông nhận thấy rằng tấm vải đã biến mất hoàn toàn - chính từ sự cố này mà nhựa đã được phát hiện.

Nhựa là gì?

Hiện nay trên thị trường, có nhiều loại hình nhựa khác nhau và những hợp chất bổ sung cho nhựa, tiêu biểu là nhựa sinh học, chất độn nhựa sinh học, hạt độn nhựa, hạt nhựa màu, hợp chất nhựa kỹ thuật, và phụ gia nhựa.

2. Công thức hóa học của nhựa là gì?

Không có một công thức hóa học cố định nào cho nhựa, vì có nhiều loại nhựa khác nhau. Tuy nhiên, công thức hóa học chung của nhựa polyme có thể được viết là (CH2-CHX)n, trong đó X có thể là bất kỳ số lượng nguyên tử khác nhau, tùy thuộc vào loại nhựa. Ví dụ, công thức hóa học của polyetylen là (CH2-CH2)n, trong đó n là số đơn vị lặp lại trong chuỗi polyme.

Dưới đây là một số loại nhựa phổ biến nhất và công thức hóa học của chúng:

• Polyetylen (PE): (CH2-CH2)n
• Polypropylen (PP): (CH2-CHCH3)n
• Polystyren (PS): (CH2-CH(C6H5))n
• Polyvinyl clorua (PVC): (CH2-CHCl)n
• Polytetrafluoroetylen (PTFE): (CF2-CF2)n

Công thức hóa học của nhựa có thể cung cấp cho bạn một số thông tin về đặc tính của nó, chẳng hạn như điểm nóng chảy, mật độ và tính linh hoạt. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là chỉ riêng công thức hóa học không cho bạn biết mọi thứ về nhựa. Cấu trúc của chuỗi polyme, sự hiện diện của các chất phụ gia và phương pháp xử lý đều có thể ảnh hưởng đến tính chất của nhựa.

Công thức hóa học của nhựa là gì?

3. Nhựa được làm từ gì ?

Nhựa từ đâu ra? Trước đây, nhựa chủ yếu được làm từ dầu mỏ, hay tách từ dầu mỏ. Sau này, để đáp ứng nhu cầu sử dụng mà con người đã nhân tạo ra nhiều loại nhựa khác nhau.

Nhựa làm từ các sản phẩm tự nhiên như: than đá, khí tự nhiên, muối, Cellulose và dầu thô. Nhựa đã và đang trở thành một loại nguyên vật liệu hiện đại trong các ứng dụng. Chúng được sử dụng rộng rãi để thay thế các nguồn nguyên vật liệu từ thiên nhiên như: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh… Bởi ưu điểm về đặc tính của nhựa là có độ bền cao, khó vỡ và có nhiều màu sắc.

Ngày nay, nhà sản xuất cũng thường trộn thêm các chất phụ gia khi sản xuất, nhằm làm cải tiến hiệu suất như: làm tăng độ dai, độ cứng, độ mềm, độ dẻo đồng thời làm giảm chi phí sản xuất. Người ta còn thêm các vật liệu rẻ tiền để làm cho sản phẩm rẻ hơn. Ngoài ra, họ còn độn thêm các chất chống cháy để làm giảm tính cháy của vật liệu. Các chất độn thêm đó thường là các loại khoáng như đá phấn, hay phẩm màu là các chất phụ gia phổ biến nhất.

Nhựa được làm từ gì?

4. Các thành phần của nhựa

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại nhựa, mỗi loại nhựa đều có những thành phần chính và phụ khác nhau. Thành phần chính bao gồm các loại polyme hữu cơ, kết hợp với oxy, lưu huỳnh, nitơ, cacbon, …

Tùy thuộc vào loại nhựa, mà sẽ có thành phần, chất liệu nhựa khác nhau. Đa phần các loại khi sản xuất đều  được sử dụng phương pháp làm nóng chảy, hoặc phản ứng hóa học.

Trường hợp những loại nhựa có thể tái chế được, được làm nóng chảy và tạo ra sản phẩm mới. Tuy nhiên cũng có những sản phẩm không thể tái chế, chỉ sử dụng 1 lần duy nhất.

4.1. Tính chất của nhựa

• Nhựa đều có tính chất cản nhiệt và cách điện tốt, nhưng nhựa vẫn có thể thay đổi khi cần thiết để dẫn điện.
  Plastic có khả năng chống ăn mòn đối với nhiều chất tấn công khác, do đó plastic có độ bền cao và thích hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
• Nhựa còn có tính chất trong suốt để làm các thiết bị quang học. 
• Nhựa có thể dễ dàng được đúc thành các hình dạng phức tạp, giúp các vật liệu khác được tích hợp vào các sản phẩm nhựa.
• Có khả năng chống nước rất  tốt.
• Khi mang ra so với kim loại, nhựa không bị gỉ sét và ít nhạy cảm với các tác nhân hóa học hay môi trường.
• Các tính chất vật lý của một loại nhựa nhất định không đáp ứng tất cả các yêu cầu, nhưng để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng cụ thể nào đó, nhựa có thể được sửa đổi bằng cách bổ sung chất độn gia cường, chất tạo bọt, chất chống cháy, màu sắc, chất làm dẻo, …

Tính chất của nhựa

4.2. Tính chất vật lý của một số loại nhựa phổ biến

Nhựa PP

Nhựa PP là viết tắt của từ Polypropylen, loại nhựa này có tính bền cơ học rất cao. Nhựa PP không màu, không mùi và không vị, có màu thuộc dạng trắng trong suốt. Trong quá trình sản xuất, hạt nhựa thường được pha trộn cùng các hạt tạo màu, giúp tạo ra các thành phẩm có màu sắc bắt mắt hơn.

• Nhựa PP có tính chất là độ đàn hồi cao, rất dẻo dai và có khả năng chống biến dạng, cách điện cực kỳ tốt. Nhựa PP trong suốt, độ bóng bề mặt cao nên có khả năng in ấn rõ nét. Tuy nhiên loại nhựa này lại có tính bám dính kém, có thể gia công bằng các phương pháp thông thường.
• Nhựa PP không màu, bán trong, có độ kết tinh khoảng 70%,.
• Trong quá trình gia công, có thể tạo ra nhiều pha vô định hình và giúp sản phẩm trong suốt như màng BOPP.
• Nhựa PP có nhiệt độ nóng chảy là 160 độ C -180 độ C. Trong trường hợp không bị ngoại lực tác động thì nhựa nguyên sinh có thể giữ được ở trạng thái 3 chiều ở nhiệt độ 150 độ C.
• Modun đàn hồi là 1.5–2 GPa
• Hệ số co rút: 1-3%.

PP Filler Masterbatch - một sản phẩm làm từ nhựa nền PP, bột đá CaCO3, và các phụ gia khác

Nhựa PE

Nhựa PE có tên tiếng anh là Polyetylen hoặc Polyethylen hay Polyethene. PE là loại hạt nhựa dẻo, có cấu trúc tinh thể biến thiên. Nhựa PE thường trong dạng hơi và có màu trắng trong, có thể chịu được nhiệt lên đến 230 độ C, nhưng quá trình chịu nhiệt lại khá ngắn. Tại Việt Nam, nhựa PE thường được ứng dụng để làm màng bọc thực phẩm, vật liệu xây dựng hoặc chai lọ, vỏ bọc dây điện, màng bọc hàng hóa,...

• Có màu trắng và hơi trong.
• Không dẫn nhiệt và cũng không dẫn điện.
• Không cho nước và khí thấm qua vì là một nhánh của dòng nhựa nguyên sinh
• Được phân thành nhiều loại như VLDPE, LDPE, MDPE. HDPE,… 
• Tùy thuộc vào từng loại mà có nhiệt độ hóa thủy tinh riêng, xấp xỉ -100°C và nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ 120°C.

PE Filler Masterbatch - Một sản phẩm được làm từ nhựa nền PE, bột đá CaCO3, và các phụ gia thích hợp.

Nhựa PVC 

PVC viết tắt của cụm từ Polyvinyl Clorua, loại nhựa được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinyl clorua (CH2=CHCl). PVC là chất liệu được tạo ra sớm nhất trong ngành công nghiệp nhựa và được sử dụng rộng rãi trong đời sống, ví dụ như sản xuất ống, dây và cáp điện,…

• Có dạng bột màu trắng hoặc là màu vàng nhạt.
• Tồn tại ở hai dạng là huyền phù (PVC.S – PVC Suspension) kết hợp với nhũ tương (PVC.E – PVC Emulsion).
• Trọng lượng riêng là 1,4 ; 1,45.
• Chỉ số khúc xạ là 1,544.
• Chịu lực khá kém, nên được cải thiện bằng cách thêm MBS, ABS …
• Có khả năng cách điện tốt.
• Hoàn toàn không độc, nó chỉ độc khi thêm chất phụ gia.
• Nhựa PVC có nhiệt độ nóng chảy là 80 độ C.

Ống nhựa PVC

5. Tổng hợp nhiệt độ nóng chảy của nhựa thông dụng

Nhiệt độ nóng chảy hay còn được gọi là điểm nóng chảy, nhiệt độ hóa lỏng, khi đạt tới ngưỡng nhiệt độ này, thì chất đó sẽ chuyển từ trạng thái từ rắn sang lỏng.

Nhiệt độ nóng chảy của nhựa thay đổi tùy thuộc vào loại nhựa. Một số loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy thấp, chẳng hạn như nhựa nhiệt dẻo, trong khi những loại khác có nhiệt độ nóng chảy cao, chẳng hạn như nhựa nhiệt rắn.

Dưới đây là một số loại nhựa phổ biến và nhiệt độ nóng chảy của chúng:

Nhựa nhiệt dẻo:

• Polyethylene (PE): 120°C
• Polypropylene (PP): 160-180°C
• Polystyrene (PS): 95-105 °C
• Polyvinyl chloride (PVC): 80°C
• Polyamide (PA): 220-260 °C

Nhựa nhiệt rắn:

• Epoxy: 120-150 °C
• Polyester: 150-170 °C
• Vinyl ester: 150-170 °C
• Phenolic: 160-180 °C
• Urea-formaldehyde: 170-190 °C

Nhiệt độ nóng chảy của nhựa là một thông số quan trọng cần biết khi sử dụng nhựa. Nó ảnh hưởng đến cách nhựa được xử lý, gia công và sử dụng. Cụ thể như: nhựa có nhiệt độ nóng chảy thấp có thể được làm nóng và định hình dễ dàng, trong khi nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao cần được gia công ở nhiệt độ cao hơn.