Khi nào gọi là nhựa mà khi nào gọi là cao su? Nhựa và cao su khác nhau như thế nào? Bài viết này sẽ trả lời cho những câu hỏi này!
Nhựa là gì?
Nhựa (Plastic) là một polymer tổng hợp hoặc bán tổng hợp hay nói một cách khác là cao su tổng hợp hoặc bán tổng hợp. Tính chất đặc biệt của nhựa đó dẻo, dễ đúc và tạo hình bằng nhiệt và áp suất. Hiện nay, đa số các loại nhựa được tổng hợp từ các sản phẩm dầu mỏ, một số ít từ các nguyên liệu tái tạo như axit polylactic từ ngô hoặc xenlulo từ xơ bông.
Nhựa hiện nay được sử dụng rộng rãi chủ yếu là làm bao bì, đường ống nước, đồ dùng nội thất, y tế, ô tô…. Tuy nhiên, nhựa đang trở thành một mối lo ngại ở thế kỷ 21 này. Liên quan đến tốc độ phân huỷ chậm, rác thải gây ô nhiểm nghiêm trọng cho môi trường.
Thuộc tính phân loại nhựa
Trên thực tế nhựa được phân loại theo các yếu tố dưới đây:
- Cấu trúc hóa học của mạch polyme và chuỗi bên của polyme: đại diện một số nhóm quan trọng trong các phân loại này là acrylics, polyeste, silicon, polyurethanes và nhựa halogen hóa.
- Quá trình hóa học được sử dụng trong quá trình tổng hợp nhựa: Có thể kể đến như ngưng tụ, polyaddition và liên kết ngang.
- Các tính chất vật lý, hoá học khác nhau: Như độ cứng, tỷ trọng, độ bền kéo, khả năng chịu nhiệt và nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, và theo các tính chất hóa học của chúng, chẳng hạn như hóa học hữu cơ của polyme và khả năng chống và phản ứng của nó với các sản phẩm và quy trình hóa học khác nhau, chẳng hạn như: dung môi hữu cơ, quá trình oxy hóa và bức xạ ion hóa. Đặc biệt, hầu hết các loại nhựa sẽ nóng chảy khi gia nhiệt đến vài trăm độ C.
- Phân loại dựa trên chất lượng có liên quan đến sản xuất hoặc thiết kế sản phẩm: Ví dụ về các chất lượng và phân loại đó là: nhựa nhiệt dẻo và vật liệu nhiệt rắn, polyme dẫn điện, nhựa phân hủy sinh học và nhựa kỹ thuật và các loại nhựa khác có cấu trúc cụ thể, chẳng hạn như chất đàn hồi.
Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn
Đây là 2 đại diện cho tính dẻo của nhựa.
- Nhựa nhiệt dẻo: là loại nhựa khi được nung nóng, thành phần của chúng không bị biến đổi hóa học và do đó có thể được đúc lại nhiều lần. Ví dụ bao gồm: polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) và polyvinyl clorua (PVC).
- Nhựa nhiệt rắn: là loại nhựa bị biến đổi tính chất khi bị nung nóng, trong quá trình này xảy ra một phản ứng hóa học không thể đảo ngược. Ví dụ điển hình cho việc này là quá trình lưu hóa cao su. Trước khi đun nóng với lưu huỳnh, cao su thiên nhiên là một vật liệu dính, hơi chảy nước, sau khi lưu hóa sản phẩm cứng và không dính.
Nhựa vô định hình và tinh thể
- Nhiều loại nhựa hoàn toàn vô định hình có nghĩa là nó không có hình dạng cụ thể chẳng hạn như polystyrene và các chất đồng trùng hợp của nó, polymetyl metacrylat và tất cả nhựa đều có dạng vô định hình.
- Một số loại nhựa một phần tinh thể và một phần vô định hình trong cấu trúc phân tử của nó. Khiến chúng có điểm nóng chảy, điểm đông đặc.. một vài ví dụ điển hình là nhựa polyetylen, polypropylen, polyvinyl clorua, polyamit (nylon), polyeste và một số polyuretan.
Nhựa dẫn điện
Một số loại nhựa có khả năng dẫn điện và được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu bán dẫn, màn hình LED, pin năng lượng mặt trời… Như polyacetylen có độ dẫn điện lên đến 80 kS / cm gần bằng đồng (có độ dẫn điện vài trăm kS / cm).
Nhựa phân huỷ sinh học và nhựa sinh học
Nhựa phân hủy sinh học
- Bị phân hủy hoặc phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, bức xạ cực tím, nước hoặc độ ẩm, vi khuẩn, enzym hoặc sự mài mòn của gió. Trong một số trường hợp, tác động của các loài gặm nhấm, côn trùng cũng có thể được coi là các hình thức phân hủy sinh học hoặc suy thoái môi trường.
- Một số chế độ phân hủy yêu cầu nhựa phải tiếp xúc ở bề mặt (hiếu khí), trong khi các chế độ khác sẽ chỉ có hiệu quả nếu tồn tại một số điều kiện nhất định trong hệ thống chôn lấp hoặc ủ phân (kỵ khí). Một số công ty sản xuất phụ gia phân hủy sinh học, để tăng cường quá trình phân hủy sinh học.
- Nhựa có thể có thêm bột tinh bột làm chất độn để cho phép nó phân huỷ dễ dàng hơn, nhưng điều này vẫn không dẫn đến sự phân huỷ hoàn toàn của nhựa. Một số nhà nghiên cứu đã biến đổi gen vi khuẩn để tổng hợp nhựa phân hủy hoàn toàn, chẳng hạn như Biopol.
Nhựa sinh học
Trong khi hầu hết các loại nhựa được sản xuất từ hóa dầu, nhựa sinh học về cơ bản được làm từ các nguyên liệu thực vật có thể tái tạo như xenlulo và tinh bột. Do dầu mỏ là nguyên liệu hoá thạch và có giới hạn nên xu hướng sản xuất nhựa sinh học là tất yếu. Tuy nhiên, hiện nay nhựa sinh học có tỷ lệ thấp so với nhựa tổng hợp từ dầu mỏ cụ thể nhựa sinh học có sản lượng ước tính là 327.000 tấn / năm. Ngược lại, sản lượng toàn cầu của polyethylene (PE) và polypropylene (PP), các polyolefin có nguồn gốc hóa dầu hàng đầu thế giới, ước tính đạt hơn 150 triệu tấn vào năm 2015.
Các loại nhựa được sử dụng hiện nay
Nhựa thông thường
Danh mục này bao gồm nhựa hàng hóa, tiêu chuẩn và nhựa kỹ thuật bao gồm các loại dưới đây:
- Polyamit (PA) hoặc (nilons) – sợi, lông bàn chải đánh răng, ống, dây câu và các bộ phận máy có độ bền thấp như bộ phận động cơ hoặc khung súng.
- Polycarbonate (PC) – đĩa compact, kính đeo mắt, lá chắn chống bạo động, cửa sổ an ninh, đèn giao thông và thấu kính.
- Polyester (PES) – sợi và vải dệt Polyethylene (PE) – một loạt các ứng dụng rẻ tiền bao gồm túi siêu thị và chai nhựa.
- Polyethylene mật độ cao (HDPE) – chai đựng chất tẩy rửa, bình đựng sữa và hộp nhựa đúc.
- Polyethylene mật độ thấp (LDPE) – đồ gỗ ngoài trời, vách ngăn, gạch lát sàn, rèm phòng tắm và bao bì vỏ sò.
- Polyethylene terephthalate (PET) – chai nước uống có ga, lọ đựng bơ đậu phộng, màng nhựa và bao bì dùng được trong lò vi sóng.
- Polypropylene (PP) – nắp chai, ống hút, hộp đựng sữa chua, thiết bị gia dụng, chắn bùn ô tô (cản) và hệ thống ống áp lực nhựa.
- Polystyrene (PS) – đậu phộng xốp, hộp đựng thực phẩm, bộ đồ ăn bằng nhựa, cốc, đĩa dùng một lần, dao kéo, đĩa compact (CD) và hộp băng.
- Polystyrene tác động cao (HIPS) – lót tủ lạnh, bao bì thực phẩm và cốc bán hàng tự động.
- Polyurethanes (PU) – bọt đệm, bọt cách nhiệt, lớp phủ bề mặt và trục in: hiện là loại nhựa được sử dụng phổ biến thứ sáu hoặc thứ bảy, ví dụ như nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong ô tô.
- Polyvinyl clorua (PVC) – ống nước và máng xối, cách điện dây / cáp điện, rèm tắm, khung cửa sổ và sàn.
- Polyvinylidene clorua (PVDC) – bao bì thực phẩm.
- Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) – hộp đựng thiết bị điện tử (ví dụ: màn hình máy tính, máy in, bàn phím) và ống thoát nước.
- Polycarbonate + Acrylonitrile Butadiene Styrene (PC + ABS) – sự pha trộn giữa PC và ABS tạo ra một loại nhựa cứng hơn được sử dụng trong các bộ phận bên trong và bên ngoài ô tô và thân điện thoại di động.
- Polyethylene + Acrylonitrile Butadiene Styrene (PE + ABS) – một hỗn hợp chống trơn của PE và ABS được sử dụng trong các ổ trục khô công suất thấp.
Nhựa đặc biệt
- Polyepoxide (epoxy) – được sử dụng làm chất kết dính, chất làm bầu cho các thành phần điện và ma trận cho vật liệu composite với chất làm cứng bao gồm amin, amide và bo trifluoride.
- Polymethyl methacrylate (PMMA) (acrylic) – kính áp tròng (thuộc loại “cứng” ban đầu), kính dán (được biết đến nhiều nhất ở dạng này với các tên thương mại khác nhau trên thế giới; ví dụ như Perspex, Plexiglas, Oroglas), aglets, bộ khuếch tán ánh sáng huỳnh quang , viền đèn hậu cho xe. Nó tạo thành nền tảng của sơn acrylic nghệ thuật và thương mại khi lơ lửng trong nước với việc sử dụng các tác nhân khác.
- Polytetrafluoroethylene (PTFE), hoặc Teflon – lớp phủ chịu nhiệt, ma sát thấp, được sử dụng trong những thứ như bề mặt chống dính cho chảo rán, băng keo của thợ sửa ống nước và trượt nước.
- Phenolics hoặc phenol formaldehyde (PF) – mô đun cao, chịu nhiệt tương đối và polyme chống cháy tuyệt vời. Được sử dụng để cách điện các bộ phận trong đồ đạc điện, các sản phẩm nhiều lớp giấy (ví dụ: Formica), bọt cách nhiệt. Nó là một loại nhựa nhiệt rắn, có tên thương mại quen thuộc là Bakelite, có thể được tạo khuôn bằng nhiệt và áp suất khi trộn với bột gỗ giống như chất độn hoặc có thể được đúc ở dạng lỏng chưa đóng đầy hoặc đúc dưới dạng bọt (ví dụ: Oasis). Các vấn đề bao gồm xác suất khuôn tự nhiên có màu tối (đỏ, xanh lá cây, nâu) và vì nhiệt rắn rất khó tái chế.
- Melamine formaldehyde (MF) – một trong những aminoplasts, được sử dụng như một chất thay thế nhiều màu cho phenol, ví dụ như trong khuôn đúc (ví dụ như các chất thay thế chống vỡ cho cốc, đĩa và bát sứ cho trẻ em) và lớp bề mặt trên cùng được trang trí của giấy laminates (ví dụ như Formica).
- Urê-fomanđehit (UF) – một trong những nguyên tố amin, được sử dụng như một chất thay thế nhiều màu cho phenol: được sử dụng làm chất kết dính gỗ (cho ván ép, ván dăm, bìa cứng) và vỏ công tắc điện.
- Polyetheretherketone (PEEK) – nhựa nhiệt dẻo chịu nhiệt, bền với hóa chất và nhiệt, tương thích sinh học cho phép sử dụng trong các ứng dụng cấy ghép y tế, khuôn đúc hàng không vũ trụ. Một trong những loại polyme thương mại đắt tiền nhất. Maleimide / bismaleimide – được sử dụng trong vật liệu composite ở nhiệt độ cao.
- Polyetherimide (PEI) (Ultem) – một loại polyme ổn định về mặt hóa học ở nhiệt độ cao và không kết tinh Polyimide – một loại nhựa nhiệt độ cao được sử dụng trong các vật liệu như băng Kapton Vật liệu plastarch – nhựa nhiệt dẻo có thể phân hủy sinh học và chịu nhiệt được làm từ tinh bột ngô biến tính.
- Axit polylactic (PLA) – một loại nhựa nhiệt dẻo có thể phân hủy sinh học được chuyển đổi thành nhiều loại polyeste béo có nguồn gốc từ axit lactic, do đó có thể được tạo ra bằng cách lên men các sản phẩm nông nghiệp khác nhau như bột ngô, từng được làm từ các sản phẩm sữa.
- Furan – nhựa dựa trên rượu furfuryl được sử dụng trong cát đúc và vật liệu tổng hợp có nguồn gốc sinh học.
- Silicone poly: nhựa chịu nhiệt diketoenamine được sử dụng chủ yếu làm chất trám khe nhưng cũng được sử dụng cho các dụng cụ nấu ăn ở nhiệt độ cao và làm nhựa nền cho sơn công nghiệp.
- Polysulfone – nhựa có thể xử lý nóng chảy ở nhiệt độ cao được sử dụng trong màng, phương tiện lọc, ống nhúng máy nước nóng và các ứng dụng nhiệt độ cao khác.
- Polydiketoenamine (PDK) – một loại nhựa mới có thể ngâm trong axit và định hình lại vô tận, hiện đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Sự khác nhau giữa nhựa và cao su
Sự khác biệt chính giữa nhựa và cao su là nhựa về cơ bản là một polyme tổng hợp trong khi cao su có thể được tìm thấy như một polyme tự nhiên hoặc có thể được sản xuất như một polyme tổng hợp.
Nói cách khác nhựa chỉ được tổng hợp nhân tạo, còn cao su có thể từ tự nhiên hoặc được tổng hợp. Bên cạnh đó tính dẻo, đàn hồi, độ độc hại, tái chế đều là những đặc điểm khác biệt và đặc trưng để chúng ta phân biệt nhựa và cao su.
Tính dẻo và đàn hồi
Nhựa nổi bật là tính dẻo với khả năng tạo khuôn và tạo hình bằng nhiệt và áp suất. Trong khi đó, cao su nổi bật là tính đàn hồi với khả năng tạo khuôn kém hơn hẳn nhựa.
Do đó, nhựa thường được sử dụng cho các sản phẩm có tính định hình như bình chứa, các dụng cụ… Trong khi đó cao su thường được sử dụng chủ yếu có các sản phẩm mang tính đàn hồi, bền bỉ cao như lốp xe chẳng hạn.
Độ an toàn, độc hại
Do có tính trơ, độ bền hoá học tốt hơn so với cao su, độ độc hại của nhựa là thấp hơn đáng kể so với cao su. Vi dụ điển hình là các loại nhựa PC, PP, PES, PPSU được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và y tế do không độc, bền, chịu nhiệt, ổn định hoá học cao.
Sản xuất
Nhựa là một polymer nhân tạo 100%, không hề có trong tự nhiên và được sản xuất từ các sản phầm dầu mỏ. Trong khi đó, cao su có mặt trong tự nhiên như cao su thiên nhiên từ cây cao su, hay được tổng hợp như cao su buna….
Tái chế
Về mặt tái chế, tái sử dụng của nhựa và cao su có những điểm khác biệt rõ rệt. Trong khi nhựa có khả năng tái chế và tái sử dụng cao, trong khi cao su lại chỉ được tái chế một phần chủ yếu là sử dụng như chất độn. Điểm tạo nên sự khác biệt này chính là tính chất của nhựa và cao su, cũng như các sản phẩm được làm từ chúng.
Như các chai lọ, bình, nhựa đều có thể được tái chế thành các sản phẩm mới. Trong khi lốp xe củ, chỉ được tái chế một phần hoặc sử dụng với mục đích làm chất độn hay thành phần cho các sản phẩm khác.
Tóm lượt
Ngày nay sự xuất hiệu của nhựa, cao su và các vật liệu polymer gần như là ở mọi khía cạnh của cuộc sống. Hi vọng, bài viết này đã giúp các bạn nhận ra sự khác nhau cơ bản giữa nhựa và cao su. Mọi thắc mắc hay góp ý hãy để lại bình luận, chúng tôi sẽ trả lời trong 72h.
GSC – Tổng hợp