Chất dẻo là gì? Phân loại và ứng dụng

Chất dẻo là một loại vật liệu linh hoạt và có khả năng biến dạng khi áp dụng lực lên nó. Chúng được tạo thành từ polymer, là các phân tử lớn được lặp lại từ các đơn vị cấu trúc. Cấu trúc linh hoạt của chất dẻo cho phép chúng có khả năng biến dạng từ trạng thái rắn sang trạng thái dẻo hoặc hình dạng khác dựa trên áp lực, nhiệt độ và thời gian. Bài viết này sẽ giới thiệu về chất dẻo, bao gồm phân loại và ứng dụng của chúng.

Chất dẻo là gì?

Chất dẻo, còn được biết đến với tên gọi là nhựa, là loại vật liệu cao phân tử được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng hóa phục vụ cuộc sống, từ ống dẫn điện, áo mưa, cho tới sản phẩm công nghiệp, liên quan mật thiết tới cuộc sống hiện đại.

Chất dẻo là loại vật liệu có thể biến dạng dưới tác động của nhiệt và áp suất, và giữ hình dạng mới sau khi ngừng tác dụng. Chúng thường được dùng để thay thế cho các sản phẩm làm từ da, vải, kim loại, gỗ và thủy tinh, do tính chất bền, nhẹ, khó vỡ và đa dạng màu sắc.

Chất dẻo chủ yếu là các chất tổng hợp từ sản phẩm hóa dầu.

Cấu tạo của chất dẻo

Chất dẻo được cấu thành từ nhiều thành phần khác nhau, bao gồm chất kết dính (còn được gọi là polime), chất độn (bột vô cơ, hữu cơ, sợi, vẩy), chất hóa dẻo, chất rắn nhanh và chất tạo màu. Các cấu tử khác cũng ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của chất dẻo.

Polime, một loại chất kết dính, được sử dụng trong công nghệ sản xuất chất dẻo xây dựng, thông qua việc tổng hợp từ các chất đơn phân.

Chất dẻo chủ yếu chứa các polime hữu cơ, mà phần lớn có nguồn gốc từ các chuỗi chỉ bao gồm nguyên tử cacbon hoặc kết hợp với oxy, lưu huỳnh, nitơ. Để tạo ra các tính chất và đặc điểm đa dạng của chất dẻo, các nhóm phân tử khác nhau đã được kết nối với mạch cacbon tại các vị trí phù hợp.

Sự can thiệp tinh vi như vậy giúp chất dẻo trở thành nguyên liệu không thể thiếu trong việc sản xuất các sản phẩm gia dụng và công nghiệp, đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày.

Phân loại chất dẻo

Chất dẻo hay còn được biết đến với tên gọi khác là nhựa, thuộc nhóm vật liệu bao gồm các polyme - những phân tử lớn tạo thành từ các monome lặp lại. Dựa trên nhiều tiêu chí, chúng ta có thể phân loại chất dẻo như sau:

Dựa trên cấu trúc

• Nhựa nhiệt dẻo: Loại nhựa này có thể nóng chảy và định hình lại nhiều lần. Ví dụ như polyetylen (PE), polypropylen (PP), polyvinyl clorua (PVC), polystyren (PS), polyetylen terephtalat (PET).

• Nhựa nhiệt rắn: Chỉ có thể nóng chảy và định hình một lần. Ví dụ như nhựa phenolic, nhựa epoxy, nhựa polyester không bão hòa.

• Nhựa đàn hồi: Có khả năng co giãn và trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị kéo căng. Ví dụ như cao su, polyisoprene, polybutadiene.

Dựa trên tính chất

• Nhựa thông dụng: Loại nhựa phổ biến với giá thành rẻ. Ví dụ như PE, PP, PVC, PS, PET.

• Nhựa kỹ thuật: Có tính chất cơ lý cao hơn so với nhựa thông dụng. Ví dụ như polycarbonat (PC), polyamide (PA), polyacetal (POM), polytetrafluoroethylene (PTFE).

• Nhựa đặc biệt: Có tính chất đặc biệt như chịu nhiệt cao, chống hóa chất, dẫn điện. Ví dụ như nhựa silicone, nhựa polyimide, nhựa PEEK.

Dựa trên ứng dụng

• Nhựa bao bì: Sử dụng để sản xuất bao bì cho các sản phẩm khác nhau. Ví dụ như PE, PP, PET, PVC.

• Nhựa xây dựng: Sản xuất các sản phẩm xây dựng như ống dẫn nước, cửa sổ, mái nhà. Ví dụ như PVC, UPVC, PE, PP.

• Nhựa ô tô: Sử dụng để sản xuất các bộ phận ô tô như cản xe, táp lô, nội thất. Ví dụ như PP, PC, ABS, PA.

• Nhựa điện tử: Dùng để sản xuất các thiết bị điện tử như vỏ máy tính, điện thoại di động, tivi. Ví dụ như PC, ABS, PBT, POM.

Các chất phụ gia trong chất dẻo

Chất dẻo sử dụng nhiều loại chất phụ gia để tùy chỉnh và nâng cao các đặc tính và hiệu năng của nó. Các loại chất phụ gia được sử dụng phổ biến trong sản xuất chất dẻo bao gồm:

• Chất gia cường giúp nâng cao độ cứng, độ bền và khả năng chịu va đập của chất dẻo, thí dụ như sợi thủy tinh, sợi carbon, và các loại hạt bột khoáng.

• Chất chống oxy hóa được dùng để chống lại quá trình oxy hóa của chất dẻo khi tiếp xúc với không khí và ánh nắng mặt trời, giúp ngăn chặn sự lão hóa và mất đi các đặc tính. Các loại chất chống oxy hóa thường được dùng gồm hindered phenols, phosphites và amines.

• Chất chống tia UV bảo vệ chất dẻo khỏi ảnh hưởng của tia tử ngoại, giúp ngăn chặn sự lão hóa và phân mảnh của chất dẻo. Benzophenones, benzotriazoles, và hindered amines là những ví dụ về chất chống tia UV.

• Chất chống cháy giúp cải thiện khả năng chống cháy của chất dẻo, giảm khả năng cháy và lan truyền lửa khi chất dẻo bị tiếp xúc với lửa. Brominated flame retardants và phosphorus-based flame retardants là các ví dụ về chất chống cháy.