Nhựa polymer hiện diện khắp mọi nơi trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta nhưng liệu bạn đã biết rõ về chất liệu này chưa. Chất liệu nổi bật với độ đàn hồi rất tốt, cách điện cách nhiệt nên được sử dụng để sản xuất nhiều vật dụng gần gũi như quần áo, túi nhựa, lốp xe,… Hãy cùng Nhựa Việt Tiến tìm hiểu chi tiết hơn về chất liệu quen thuộc này trong bài viết sau đây.
1. Nhựa Polymer là gì?
Polymer là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn được tạo thành từ sự liên kết lặp đi lặp lại của nhiều đơn vị nhỏ gọi là monome. Các monome này kết hợp với nhau thông qua liên kết cộng hóa trị, tạo nên các chuỗi phân tử dài với cấu trúc đa dạng như mạch thẳng, mạch nhánh hoặc mạng lưới không gian. Chính cấu trúc đặc biệt này mang lại cho nhựa polymer những tính chất độc đáo và đa dạng.
2. Tính chất và đặc điểm của Polymer
Nhựa polymer sở hữu nhiều tính chất vật lý và hóa học đặc trưng tùy thuộc vào cấu trúc và loại monome cấu thành, cụ thể như sau:
2.1. Tính chất vật lý
- Phần lớn polymer là chất rắn, không bay hơi và không có nhiệt độ nóng chảy cố định, thường nóng chảy trong một khoảng nhiệt độ rộng.
- Hầu hết nhựa polymer không tan trong nước và các dung môi thông thường nhưng có thể tan trong một số dung môi đặc biệt, tạo thành dung dịch nhớt.
- Nhiều polymer có tính dẻo cao, dễ dàng bị kéo giãn hoặc uốn cong mà không bị gãy như polyethylene (PE) trong túi nilon hay cao su tự nhiên.
- Polymer thường có độ bền cơ học cao, có thể kéo thành sợi hoặc làm màng mỏng.
- Nhiều polymer như polietilen, PVC,… có khả năng cách điện và cách nhiệt tốt.
- Một số polymer có độ trong suốt cao nhưng vẫn giữ được độ bền, không dễ gãy vỡ.
2.2. Tính chất hóa học
- Do cấu trúc mạch dài và liên kết C-C bền vững, polymer thường khá trơ về mặt hóa học, ít tham gia vào các phản ứng hóa học.
- Các nhóm thế đính vào mạch polymer có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch chính.
- Dưới tác động của nhiệt, axit hoặc bazơ, mạch polymer có thể bị phân cắt làm giảm khối lượng phân tử.
- Quá trình này làm tăng khối lượng phân tử của polymer bằng cách nối các mạch ngắn lại với nhau, tạo thành cấu trúc mạng lưới như trong quá trình lưu hóa cao su.
2.3. Đặc điểm của Polymer
Đặc điểm nổi bật của nhựa Polymer có thể kể đến như:
- Polymer thường tồn tại ở dạng chất rắn, có trọng lượng nhẹ và khả năng chống nước tốt. Phần lớn polymer không hòa tan trong nước hoặc các dung môi thông thường.
- Do có độ bền cơ học và hóa học cao, polymer chịu được lực tác động mạnh và môi trường khắc nghiệt.
- Các sản phẩm từ polymer có thể đựng hóa chất lỏng mà không gây phản ứng hay làm biến đổi tính chất.
- Polymer không dẫn điện và không dẫn nhiệt, được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị điện, dây cáp và các vật dụng nhà bếp như nồi, chảo cách nhiệt.
- Nhựa polymer có thể được sản xuất với nhiều màu sắc phong phú, tính thẩm mỹ cao có thể đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng.
- Khả năng tái chế cao của polymer giúp doanh nghiệp giảm chi phí sản xuất, khiến chúng trở thành vật liệu có giá thành hợp lý.
Xem thêm:
- Nhựa ABS có an toàn không
- Silicone là gì? Có độc không? Các loại silicone và công dụng của chúng
- Nhựa chết là gì? Cách giảm thiểu hiểm hoạ từ nhựa chết
3. Phân biệt nhựa và Polymer
Nhựa và polymer đều được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp nên nhiều người vẫn còn nhầm lẫn hai loại này là giống nhau. Tuy nhiên, hai chất liệu này có khá nhiều phương diện khác biệt, bạn có thể tham khảo bảng dưới đây để hiểu rõ hơn:
|
Tiêu chí |
Polymer |
Nhựa |
|
Định nghĩa |
Chuỗi phân tử lớn từ monomer, có thể là tự nhiên hoặc tổng hợp qua phản ứng hóa học. |
Vật liệu làm từ polymer tổng hợp hoặc tự nhiên, có thể thêm phụ gia. |
|
Nguồn gốc |
Được lấy từ tự nhiên (DNA, cao su) hoặc nhân tạo (nylon, PVC). |
Chủ yếu từ polymer tổng hợp, qua quá trình chế biến. |
|
Đặc điểm |
Đàn hồi, cứng, mềm, cách điện, chịu nhiệt. |
Nhẹ, bền, linh hoạt, dễ gia công. |
|
Ứng dụng |
Dùng trong sinh học, sợi vải, cao su, nhựa,… |
Sản xuất bao bì, đồ gia dụng, ô tô, linh kiện điện tử,… |
|
Quy trình sản xuất |
Tạo từ phản ứng trùng hợp monomer. |
Gia công polymer với phụ gia qua ép phun, đùn, thổi khuôn. |
4. Các phương pháp điều chế Polymer
Điều chế nhựa polymer có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau nhưng phổ biến nhất là các cách sau:
4.1. Tổng hợp từ các phản ứng trùng hợp
Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều monomer giống hoặc khác nhau để tạo thành chuỗi polymer dài. Phương pháp này được chia thành hai loại chính:
- Trùng hợp chuỗi: Monomer có liên kết đôi hoặc vòng kém bền phản ứng tạo thành chuỗi polymer thông qua các giai đoạn khơi mào, phát triển và kết thúc.
- Trùng hợp bậc: Monomer có hai hoặc nhiều nhóm chức phản ứng với nhau, tạo ra polymer thông qua các phản ứng từng bước.
4.2. Các phản ứng trùng ngưng
Phản ứng trùng ngưng là quá trình trong đó hai monomer hoặc oligomer phản ứng với nhau, loại bỏ một phân tử nhỏ như nước hoặc methanol để tạo thành liên kết và chuỗi polymer. Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất các loại polymer như nylon, polyester và polyurethane.
5. Phân loại Polymer
Dựa trên nguồn gốc, cấu trúc và tính chất, nhựa polymer được phân loại như sau:
5.1. Phân loại theo nguồn gốc
- Polymer tự nhiên: Có sẵn trong thiên nhiên, như cellulose trong cây cỏ, protein trong cơ thể sinh vật và cao su thiên nhiên từ cây cao su.
- Polymer tổng hợp: Được con người tạo ra thông qua các phản ứng hóa học, như polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) và polystyrene (PS).
- Polymer bán tổng hợp: Được chế biến từ polymer tự nhiên qua các phản ứng hóa học chẳng hạn như tơ visco và cellulose trinitrat.
5.2. Phân loại theo cấu trúc phân tử
- Polymer mạch thẳng: Các monomer liên kết tạo thành chuỗi dài không phân nhánh (amiloza trong tinh bột).
- Polymer mạch nhánh: Chuỗi polymer có các nhánh phụ (amilopectin và glycogen).
- Polymer mạng lưới không gian: Các chuỗi polymer liên kết tạo thành cấu trúc mạng lưới ba chiều (nhựa bakelvà, cao su lưu hóa).
5.3. Phân loại theo tính chất nhiệt
- Nhựa nhiệt dẻo: Mềm khi đun nóng và cứng lại khi nguội, có thể tái chế nhiều lần. Ví dụ như PE, PP, PVC.
- Nhựa nhiệt rắn: Sau khi được định hình và đóng rắn, không thể tái chế bằng nhiệt. Ví dụ như nhựa epoxy, nhựa phenol-formaldehyde.
- Cao su: Có tính đàn hồi cao, bao gồm cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.
6. Ứng dụng của Polymer trong đời sống và thiết bị điện tử
Ta có thế bắt gặp từ những vật dụng nhỏ nhặt hàng ngày cho đến các sản phẩm nhựa cao cấp đều được làm từ nhựa polymer. Cụ thể từng ứng dụng của polymer trong đời sống có thể kể đến như:
- Công nghiệp sản xuất chất dẻo: Polymer là thành phần chính trong sản xuất vật dụng như bao bì, thùng nhựa, thùng nhựa đặc, đồ gia dụng, đồ chơi cho đến ống dẫn nước, khay linh kiện và nhiều sản phẩm khác.
- Công nghiệp điện tử: Các loại polymer đặc biệt được sử dụng để sản xuất vỏ thiết bị điện tử, bảng mạch in, dây cáp và các linh kiện cách điện,…
- Tơ sợi tổng hợp: Các loại tơ nhân tạo như nylon, polyester được sản xuất từ polymer ứng dụng phổ biến trong ngành may mặc, dệt thảm,…
- Cao su: Cả cao su tự nhiên và cao su tổng hợp đều có vai trò quan trọng trong sản xuất lốp xe, thiết bị thể thao, gioăng cao su và các sản phẩm chống va đập.
- Sơn và keo: Polymer được sử dụng như một chất kết dính quan trọng trong sơn và keo giúp tăng cường độ bền, khả năng bám dính và chống thấm nước.
- Vật liệu xây dựng: Nhiều loại polymer được ứng dụng trong ngành xây dựng như nhựa đường, tấm lợp, vật liệu cách nhiệt,…
- Ngành y tế: Polymer đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thiết bị y tế như ống tiêm, ống dẫn máu, chỉ khâu phẫu thuật và các vật liệu cấy ghép sinh học.
Nhìn chung, nhựa Polymer sở hữu nhiều đặc điểm nổi trội đáp ứng được nhiều nhu cầu trong cuộc sống hiện đại. Hiểu rõ về polymer không chỉ giúp chúng ta tận dụng tối đa lợi ích của chúng mà còn hướng đến một nền công nghiệp bền vững hơn. Hy vọng bài viết của Nhựa Việt Tiến sẽ cung cấp được đầy đủ những thông tin về polymer mà bạn đọc đang tìm kiếm.
