Chất dẻo là gì? Phân loại, cấu tạo và công dụng của chất dẻo?

1. Chất dẻo là gì? (xem lại nội dung khái niệm đọc hỏi hàm 

Chất dẻo là những chất có khả năng của một số chất rắn nhất định chảy hoặc thay đổi hình dạng vĩnh viễn khi chịu ứng suất có cường độ trung gian giữa những ứng suất tạo ra biến dạng tạm thời hoặc hành vi đàn hồi và những ứng suất gây ra sự hư hỏng của vật liệu hoặc đứt gãy (xem điểm chảy dẻo). Tính dẻo cho phép vật rắn dưới tác dụng của ngoại lực bị biến dạng vĩnh viễn mà không bị vỡ.Trong khi đó, độ đàn hồi cho phép vật rắn trở lại hình dạng ban đầu sau khi loại bỏ tải trọng. Biến dạng dẻo xảy ra trong nhiều quá trình tạo hình kim loại (cán, ép, rèn) và trong các quá trình địa chất (đá gấp và đá chảy trong lòng đất dưới áp suất cực cao và ở nhiệt độ cao).

Biến dạng dẻo là một tính chất của chất rắn dẻo và dẻo. Các vật liệu giòn, chẳng hạn như gang, không thể bị biến dạng dẻo, mặc dù ở nhiệt độ cao, một số vật liệu, chẳng hạn như thủy tinh, không phải là chất rắn kết tinh, sẽ trải qua dòng chảy dẻo.

Chất dẻo ở dạng vật liệu polyme có khả năng được đúc hoặc tạo hình, thường bằng cách sử dụng nhiệt và áp suất. Đặc tính dẻo này, thường được tìm thấy kết hợp với các đặc tính đặc biệt khác như mật độ thấp, độ dẫn điện thấp, độ trong suốt và độ dẻo dai, cho phép nhựa được chế tạo thành nhiều loại sản phẩm. Chúng bao gồm các chai nước giải khát bền và nhẹ làm bằng polyetylen terephthalate (PET), ống mềm làm vườn làm bằng polyvinyl clorua (PVC), hộp đựng thực phẩm cách nhiệt làm bằng polystyrene xốp và cửa sổ chống vỡ làm bằng polymethyl methacrylate. Bài viết này cung cấp một bản đánh giá ngắn gọn về các đặc tính thiết yếu của nhựa, sau đó là mô tả chi tiết hơn về quá trình xử lý chúng thành các sản phẩm hữu ích và quá trình tái chế tiếp theo. Để hiểu đầy đủ hơn về các vật liệu tạo ra nhựa, hãy xem hóa học của polyme công nghiệp.

Chất dẻo nhìn chung có những đặc điểm sau:

·       Thứ nhất, có khả năng kéo dài hoặc tạo hình bằng cách đập bằng búa hoặc bằng áp lực của con lăn

·       Thứ hai, có khả năng bị thay đổi hoặc kiểm soát bởi các thế lực hoặc ảnh hưởng bên ngoài

·       Thứ ba, có khả năng thích ứng với sự thay đổi

2. Đặc tính của chất dẻo:

Chất dẻo mang trong mình những đặc tính riêng biệt, dưới đây là các tính chất vật lý và tính chất hóa học mà chất dẻo có được.

2.1. Tính chất vật lý:

Tính chất vật lý của chất dẻo bao gồm:

·       Chất dẻo có khả năng dẫn nhiệt kém, không dẫn điện.

·       Chất dẻo bọt và chất dẻo khí dẫn nhiệt kém hơn so với loại chất dẻo thông thường.

·       Chất dẻo ít bị mài mòn, dễ gia công, dễ biến dạng khi có lực tác động nhưng sẽ trở lại hình dáng ban đầu khi hết lực tác dụng.

·       Chất dẻo có thể nhuộm thành bất kỳ màu sắc nào và có độ bền màu cao.

2.2. Tính chất hóa học:

Tính chất vật lý của chất dẻo bao gồm:

      – Thứ nhất, chất dẻo không bị ăn mòn.

      – Thứ hai, chất dẻo bền với dung dịch kiềm yếu và axit.

3. Phân loại chất dẻo:

Phân loại chất dẻo có nhiều cách khác nhau, dưới đây là một số cách phân loại chất dẻo thường thấy:

3.1. Phân loại chất dẻo theo nguồn gốc hình thành:

Chất dẻo theo nguồn gốc hình thành bao gồm 2 loại:

–        Chất dẻo tự nhiên (polyme thiên nhiên): Là loại có nguồn gốc thực động vật như: Xenlulozo, cao su, protein, enzym,…

–        Chất dẻo tổng hợp (polyme tổng hợp): Là loại được sản xuất từ các loại monome bằng các phản ứng trùng hợp, trùng ngưng

3.2. Phân loại chất dẻo theo tính chất:

Chất dẻo phân loại theo tính chất có hai loại:

– Thứ nhất là nhựa dẻo, là loại nhựa được gia nhiệt để hóa dẻo như: P, PE, PVC,…

– Thứ hai là nhựa nhiệt rắn, khi gia nhiệt sẽ trở nên rắn, cứng như: PF, MF,…

3.3. Phân loại chất dẻo theo cấu tạo hóa học:

Chất dẻo được phân loại theo cấu tạo hóa học bao gồm:

– Thứ nhất, polyme mạch cacbon là chất dẻo có mạch chính liên kết với nhau bằng các phân tử cacbon.

– Thứ hai, polyme dị mạch là loại chất dẻo có sự kết hợp các phân tử cacbon và các nguyên tố khác như ôxi, nitơ,… gồm: Polyoxymetylen, polyeste, polysiloxan, polyuretan.

3.4. Phân loại chất dẻo theo cấu trúc:

Chất dẻo phân loại theo cấu trúc phân tử bao gồm:

– Polyme mạch thẳng

– Polyme mạch nhánh

– Polyme mạch lưới

– Polyme mạch không gian.

3.5. Phân loại chất dẻo theo ứng dụng:

Chất dẻo phân loại theo ứng dụng bao gồm:

– Chất dẻo thông dụng: Là những chất dẻo được sử dụng với số lượng lớn, giá thành rẻ như: PP, PE, PS, PVC,…

– Chất dẻo kỹ thuật: Là chất dẻo có tính chất cơ lý trội hơn so với nhựa thông dụng, thường được dùng trong các mặt hàng công nghiệp như: PC, PA,…

– Chất dẻo chuyên dụng: Là chất dẻo tổng hợp chỉ sử dụng cho từng trường hợp riêng biệt.

4. Cấu tạo và công dụng của chất dẻo:

4.1. Cấu tạo của chất dẻo:

Chất dẻo chủ yếu được xác định không dựa trên thành phần hóa học của chúng mà dựa trên đặc tính kỹ thuật của chúng. Cụ thể hơn, chúng được định nghĩa là nhựa nhiệt dẻo hoặc nhựa nhiệt rắn. Các polyme là những hợp chất hóa học có các phân tử rất lớn, thường giống như những chuỗi dài được tạo thành từ một loạt các liên kết liên kết với nhau dường như vô tận. Kích thước của các phân tử này, như được giải thích trong hóa học của các polyme công nghiệp, là rất lớn, dao động trong hàng nghìn, thậm chí hàng triệu đơn vị khối lượng nguyên tử (trái ngược với hàng chục đơn vị khối lượng nguyên tử thường thấy trong các hợp chất hóa học khác). Kích thước của các phân tử, cùng với trạng thái vật lý và cấu trúc mà chúng áp dụng, là nguyên nhân chính tạo ra các đặc tính độc đáo liên quan đến nhựa – bao gồm khả năng được đúc và tạo hình. Nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn như đã đề cập ở trên, các polyme được phân loại là nhựa có thể được chia thành hai loại chính: nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Các loại nhựa nhiệt dẻo như polyethylene và polystyrene có khả năng được đúc đi đúc lại nhiều lần. Do đó, một chiếc cốc bằng polystyrene xốp có thể được làm nóng và định hình lại thành một hình dạng mới – ví dụ như một chiếc đĩa.

Cấu trúc polymer liên quan đến nhựa nhiệt dẻo là cấu trúc của các phân tử riêng lẻ tách biệt với nhau và chảy qua nhau. Các phân tử có thể có trọng lượng phân tử thấp hoặc cực cao và chúng có thể có cấu trúc phân nhánh hoặc tuyến tính, nhưng đặc điểm cơ bản là khả năng phân tách và do đó có tính di động. Mặt khác, bình giữ nhiệt không thể được xử lý lại khi hâm nóng. Trong quá trình xử lý ban đầu, nhựa nhiệt rắn trải qua phản ứng hóa học dẫn đến một mạng lưới không hòa tan, không tan.

Về cơ bản, toàn bộ sản phẩm đã được gia nhiệt và hoàn thiện sẽ trở thành một phân tử lớn. Ví dụ, polyme epoxy được sử dụng để chế tạo vật liệu gia cố bằng sợi tấm laminate dùng cho gậy đánh gôn trải qua phản ứng liên kết ngang khi được đúc ở nhiệt độ cao. Việc sử dụng nhiệt sau đó không làm mềm vật liệu đến mức có thể gia công lại mà thực tế chỉ có tác dụng phá vỡ vật liệu.

4.2. Công dụng của chất dẻo:

Chất dẻo hiện nay được sử dụng rộng rãi ở nhiều trường hợp khác nhau. Với những đặc tính mà chất dẻo mang lại, nó thể hiện được nhiều công dụng tuyền vời như:

–        Sử dụng chất dẻo để chế tạo vật liệu có thể chịu nhiệt, chịu áp suất tốt.

–        Thay thế các loại vật liệu truyền thống khác, đảm bảo hỗ trợ đáp ứng cung cầu trên thị trường.

–        Chất dẻo được sử dụng hầu hết trên mọi lĩnh vực từ đóng gói sản xuất, xây dựng, dệt may, giao thông vận tải, điện tử, máy móc,…

5. Ứng dụng của chất dẻo:

Vì những đặc tính mà nó mang lại, hiện tại, chất dẻo đang được ứng dụng sử dụng nhiều trong thực tế, bao gồm:

–        Thứ nhất, trong các lĩnh vực đời sống như:

– Trong ngành quảng cáo: Chất dẻo được sử dụng làm các ấn phẩm pano, poster, băng rôn,…

– Trong lĩnh vực y tế: Chất dẻo được sử dụng làm một số vật liệu quan trọng từ ống kim tiêm, vỏ thuốc, ống tiếp nước, các ống đựng thuốc,…

– Các lĩnh vực khác trong đời sống: Chất dẻo được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồ gia dụng từ giầy dép, rổ giá, bình nước, nồi cơm, bát đũa,…

–        Thứ hai, sử dụng trong sản xuất công nghiệp, các lĩnh vực công nghiệp, xây dựng.

– Trong lĩnh vực xây dựng: Người ta có thể sử dụng chất dẻo ở dạng nhựa PVC, PP,… Các chất dẻo này tồn tại ở các ống nhựa, ống dẫn sử dụng để lắp đặt đường dẫn nước trong các công trình xây dựng. Chất dẻo cũng tồn tại ở các vỏ bọc điện, đảm bảo cách điện, hạn chế nhiệt, an toàn trong lắp đặt điện lưới cho công trình xây dựng.

– Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp: Chất dẻo xuất hiện ở trên các linh kiện, máy móc, trang thiết bị nhà xưởng. Chất dẻo còn được sử dụng trong sản xuất bao bì như túi nilon, bao đựng gạo, túi bọc thực phẩm,…

Xung quanh chúng ta, chất dẻo có khắp mọi nơi, từ những vật dụng gần gũi quen thuộc nhất như vật dụng gia đình, đến các sản phẩm thiết bị, máy móc, linh kiện trong mọi lĩnh vực đời sống, kể cả chiếc thùng rác ở mọi ngóc ngách con phố cũng làm từ chất liệu nhựa – chất dẻo. Từ đó cho thấy tầm quan trọng rất lớn của chất dẻo trong đời sống xã hội của loài người.