thời đại của chất dẻo

Các chai lọ PVC hoặc PET được sử dụng đựng nước giải khát, dầu ăn, mĩ phẩm, các sản phẩm thùng, xô, chậu hay rổ rá…dùng trong sinh hoạt gia đình được sản xuất ở rất nhiều cơ sở với quy

THỜI ĐẠI CỦA CHẤT

DẺO

I Tổng quan về chất dẻo:

• Theo định nghĩa, chất dẻo là loại vật liệu có thể biến dạng

mà không bị phá huỷ và có thể định hình với áp lực thấp

nhất Chất dẻo có thể có một số tinh thể và có tất cả các loại cấu trúc và hình thái cấu tạo (thẳng, nhánh…) Chúng có thể ở dạng nhiệt dẻo hoặc dạng nhiệt rắn.

ra để thay thế dần cho các vật liệu thiên nhiên đang dần bị thiếu hụt, nhưng thực tế thì chúng đã vượt các vật liệu thiên nhiên về cả sản lượng và chất lượng để trở thành vật liệu không thay thế được, thâm nhập vào mọi ngành công

nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, y tế, văn hoá cũng như trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi người

• Cho tới năm 1995,sản lượng chất dẻo gia công ở nước

ta đạt 25000 tấn với giá trị sản lượng trên 400 triệu

đôla Mỹ.

• Trong đó là sự phát triển mạnh của sản xuất và sử

dụng là các sản phẩm bao bì: Nếu chỉ tính riêng bao

PP, năm 1989 mới sản xuất được 18triệu bao bì thì

năm 1996 đã lên tới 100triệu bao Túi đựng màng PE trở thành không thể thiếu của " văn hoá thương

mại" Sản lượng bao bì cho các loại bánh kẹo, màng OPP, màng complex (nhiều lớp) bằng các chất lượng chất dẻo khác nhau xuất hiện phổ biến với mẫu mã

khá đa dạng Các chai lọ PVC hoặc PET được sử

dụng đựng nước giải khát, dầu ăn, mĩ phẩm, các sản phẩm thùng, xô, chậu hay rổ rá…dùng trong sinh

hoạt gia đình được sản xuất ở rất nhiều cơ sở với quy

mô lớn đã đáp ứng rất tốt nhu cầu của người dân.

• Năm 1940, cao su tổng hợp nhiệt- dẻo neopren ra đời dùng làm xăm lốp ô tô, đánh dấu đánh dấu sự sa sút thời hoàng kim của cao su thiên nhiên Năm 1945, các loại tất dài bằng ni-lon xuất hiện cho tất bằng lụa và dùng để làm dù cho phi công trong chiến tranh thế giới thứ hai Năm 1946,

polyetilen ra đời được dùng để làm lọ đựng sữa chua ở Mỹ, lấn chỗ của thuỷ tinh Năm 1950, xuất hiện các đĩa hát vi rãnh polyclovinyl và đồ dùng bằng fomica Năm 1960, người

ta dùng chai bằng PVC để đựng nước khoáng bán trên thị trường cho tới năm 1976, xuất hiện thêm chai bằng PET Năm 1965, teflon- chất chống bám dính được sản xuất làm các sản phẩm chống dính như chảo,nồi…Năm 1985,

polycacbonat là một chất dẻo chống va đập tốt dùng để chế tạo tấm lá chắn, vách ngăn chịu lực…

II Tên thương mại, đặc điểm và ứng dụng

của một số loại chất dẻo thường gặp:

Loại vật liệu Tên thương mại Tính chất Ứng dụng điểm

Abson

Độ bền cao, bền nhiệt, tính chất điện tốt Cháy và tan trong một số dung môi

Đệm lót tủ lạnh, dụng cụ làm vườn,

Kính, cửa, dụng cụ

đo đạc

Polyamit (PA) Nylon

Zytel Plaskon

Độ bền cơ học tốt, bền ma sát, hút nước và một

số chất lỏng khác

Bàn chải, vỏ bọc dây cáp…

Polycacbonat

(PC)

Merlon Lexan

Kính thước ổn định, hút ít nước, trong suốt, độ bền

va đập tốt, chịu hoá chất trung bình.

Kính, chụp đèn…

Polyetylen (PE) Alathon

Petrothene Hi-fax

Bền hoá chất và cách điện, mềm dẻo và có hệ số

ma sát thấp,độ bền cơ học không cao và chịu thời

Chai lọ mềm dẻo,

đồ chơi, khay đựng đá, màng bao gói…

Polypopylen (PP) Pro-fax

Tenite Moplen

Bền với sự thay đổi nhiệt độ, tính chất điện và nhiệt tốt, bền với hoá chất, rẻ, chịu tia tử ngoại kém.

Chai lọ có thể thanh trùng, màng bao gói, vỏ tivi,valy, túi xách…

Polystiren (PS) Styron

Luxtrex Rexolite

Tính chất điện và quang tốt, ổn định kích thước và chịu nhiệt tốt,tương đối rẻ.

Đồ chơi, bảng điện, dụng cụ gia đình…

Vinyl (PVC) PVC,

Pliovic Saran, Tygon

Vật liệu có nhiều ứng dụng Đường ống, bọc dây điện, chai lọ

Polyeste (PTE) Mylar

Celanar

Bền với độ ẩm,axit,chất béo, Vải sợi, …

Dạng nhiệt rắn

Epi- rez Araldite

Có độ bền cơ và chống ăn mòn, kích thước ổn định,bám dính tốt,tính dẫn điện

Vật liệu đúc, keo dán, sơn bảo vệ,vật liêu compozit

Phenolic Bakelite

Durez Resinox

Trộn hợp với nhiều loại nhựa và chất độn, rẻ,độ ổn định kích thước.

Bọc các moto,vỏ điện thoại, dụng cụ điện.

Polyeste Selectron

Laminac Paraplex

Tính dẫn điện tốt,rẻ,dùng được ở nhiệt độ trên nhiệt

độ phòng.

Mặt nạ, compozit, một số chi tiết ôtô, ghế, quạt

Silicon Nhựa DC Tính chất điện tốt,

trơ với hoá chất Chất dẻo lớp, cách điện ở nhiệt độ cao.

III.Một số loại chất dẻo thường gặp:

• III.1 Polyethylene terephthalate - kí hiệu PET hay PETE

• Công thức cấu tạo của nhựa PET:

• Polyethylene terephthalate ( được gọi tắt là PET, PETE) là loại nhựa nhiệt dẻo thuộc loại nhựa polyester và được sử

dụng trong tổng hợp tơ sợi, vật dụng đựng đồ uống, thức ăn,

và các loại chất lỏng khác; có thể ép phun để tạo hình, trong

kĩ nghệ thường kết hợp với xơ thuỷ tinh

• Ngành công nghiệp polyester chiếm khoảng 18% sản lượng polymer trên thế giới và là thứ ba sau khi polyethylene (PE)

và polypropylen (PP) Hầu hết ngành công nghiệp PET trên thế giới là tổng hợp sợi (chiếm 60%) cung cấp cho khoảng 30% nhu cầu của thế giới Trong lĩnh vực vải sợi, PET được ứng dụng làm polyester kết hợp với cotton

và Rynite, Ertalyte, Hostaphan, Melinex và Mylar films, và Dacron, Diolen, Terylene và Trevira fibers

• Tuỳ thuộc vào quá trình xử lý nhiệt mà PET có thể

tồn tại ở hai dạng: vô định hình ( trong suốt ) và ở

dạng kết tinh (màu trắng đục ) Các vật liệu có thể

trong suốt semicrystalline (hạt kích thước <500 nm) hoặc đục và trắng (hạt kích thước lên đến một vài

micron) tùy thuộc vào cấu trúc tinh thể và kích thước hạt monomer của nó (bis-β-hydroxyterephthalate)

được tổng hợp bởi phản ứng ester hóa giữa axit

terepthalic và ethylene glycol tạo ra nước, hoặc phản ứng transester hóa giữa ethylene glycol và dimethyl terepthalate với methanol là sản phẩm.Sự polymer

hóa được tiến hành bởi một quá trình đa trùng ngưng của các monomer (ngay lập tức sau quá trình ester

hóa hoặc transester hóa ) với ethylene glycol là sản phẩm (ethylene glycol được thu hồi trong sản xuất ).

III.1.1 Một số tính chất của PET

• III.1.1.1 Bảng thông tin về PET

III.1.1.2 Độ nhớt :

• Một trong những tính chất quan trọng của PET là

độ nhớt Độ nhớt nội tại của một vật liệu được đo

bằng deciliters/ gam (dl/g) phụ thuộc vào độ dài của mạch polymer Độ dài mạch polymer càng dài, độ rắn càng cao, nên độ nhớt càng cao Độ dài của một polymer được điều chỉnh thông qua quá trình

polyme hoá Độ nhớt nội tại của PET là:

• Dạng sợi: 0,6 dl/l.

• Dạng màng mỏng:0,65dl/l.

• Chai lọ: 0,76- 0,84dl/l.

III.1.1.3 Độ ẩm:

• PET có khả năng hút ẩm Khi bị ẩm, trong quá

trình gia công PET, sự thủy phân sẽ diễn ra tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và PET, nguyên nhân này làm giảm phân tử lượng của PET (hay độ nhớt) và những đặc tính cơ lý của nó Vì thế trước khi nhựa được gia công, độ ẩm phải được loại bỏ khỏi nhựa

Có thể thực hiện được bằng cách sử dụng chất hút

ẩm hoặc sấy trước khi đưa vào gia công Điều này đạt được thông qua việc sử dụng một chất làm khô hoặc sấy trước khi PET được đưa vào các thiết bị chế biến

III.1.2 Các phương pháp tổng hợp PET:

• III.1.2.1 Phản ứng giữa axit Terephtalic ( TPA) và Etylen Glycol (EG):

• Phản ứng gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Hỗn hợp TPA và EG được gia nhiệt, phản ứng trùng

ngưng xảy ra tạo BHET ( bis-(hydroxyletyl)terephtalat) và các oligome

có phân tử lượng thấp.

• Giai đoạn 2: Phản ứng trùng ngưng tiếp tục xảy ra tạo PET Sau phản ứng, EG còn dư, PET có dạng lỏng chảy nhớt Nếu

germanium, cobalt, mangan, magnesium và kẽm Xúc tác sử dụng với nồng độ thích hợp để làm tăng vận tốc phản ứng.

III.1.2.2 Phản ứng trans este hoá giữa Dimetyl Terephtalat (DMT) và EG:

• Phản ứng điều chế DMT từ TPA và Methanol

Phản ứng Trans este hóa giữa DMT và EG, metanol là một trong các sản phẩm.

III.1.2.3 Phản ứng giữa terephtaloyl diclorit và Etylen Glycol:

III.1.3 Quá trình sấy PET:

những mảng PET được cắt, là PET bay lên lơ lửng trong

không khí nóng, nên có thể loại bỏ được độ ẩm Khí nóng

ẩm được dẫn khỏi sàn và đi qua bộ làm lạnh để loại bỏ độ

ẩm Cuối cùng không khí này được nung trở lại và được cho trở lại để sấy những mảng PET như lúc đầu, chu trình được lập lại Độ ẩm trong sản phẩm nhựa phải nhỏ hơn 40 phần triệu (một phần nước trên một triệu phần nhựa theo khối

lượng) thì đạt yêu cầu chất lượng trước khi gia công Thời gian sấy không nên ngắn hơn 4 giờ, bởi vì sấy nguyên liệu thấp hơn 4 giờ, thì nhiệt độ của mảng PET sẽ thấp hơn

160oC Ở nhiệt độ này thì sự thủy phân sẽ xảy ra bên trong những mảng PET trước khi chúng được sấy khô.

nén máy sấy không khí nén không tái sử dụng làm khô

không khí,không khí nén được lưu thông thông qua các viên

III.1.4 Vật liệu ứng dụng từ nhựa PET

thường gặp trong gia đình:

• Chai nhựa PET:

• Lịch sử hình thành:

• PET được cấp bằng sáng chế vào năm 1941 bởi

Hiệp hội các máy in Calico 'của Manchester Các chai PET được cấp bằng sáng chế vào năm 1973 bởi

Nathaniel Wyeth Chai PET là một loại vật đựng rất tốt

và được sử dụng rộng rãi do PET có các tính chất rào cản tốt chống lại oxy và carbon dioxit Do đó, nó được

sử dụng làm vỏ chai nước khoáng, nước ngọt, hộp

nhựa… Khi có sự gia cường hạt hay sợi thủy tinh, nó trở nên cứng một cách đáng kể và bền hơn.

• PET như với nhiều chất dẻo, cũng là một

ứng cử viên tuyệt vời cho xử lý nhiệt (đốt),

vì nó bao gồm carbon, hydro và oxy, với

chỉ một lượng nhỏ các yếu tố chất xúc tác

(nhưng không có lưu huỳnh)

Protection Agency) không còn liệt kê chất

DEHA- một loại hoá chất có trong PET

như một chất gây ra ung thư nhưng loại

nhựa này có thể rò rỉ vào trong nước kim

loại antimon và oxit chì rất độc hại cho cơ

thể con người ví dụ như có thể làm phá vỡ

nội tiết trong cơ thể Nhất là khi đựng

nước nóng hay để trong môi trường có

nhiệt độ cao thì PET rất dễ rò rỉ ra các

kim loại độc hại

cáo không nên sử dụng lại những chai

nhựa làm bằng PET vì nó rất khó làm

• PET như với nhiều chất dẻo, cũng là một ứng cử

viên tuyệt vời cho xử lý nhiệt (đốt), vì nó bao gồm

carbon, hydro và oxy, với chỉ một lượng nhỏ các yếu

tố chất xúc tác (nhưng không có lưu huỳnh)

• Tuy tổ chức EPA (Environmental Protection

Agency) không còn liệt kê chất DEHA- một loại hoá chất có trong PET như một chất gây ra ung thư

nhưng loại nhựa này có thể rò rỉ vào trong nước

kim loại antimon và oxit chì rất độc hại cho cơ thể con người ví dụ như có thể làm phá vỡ nội tiết trong

cơ thể Nhất là khi đựng nước nóng hay để trong

môi trường có nhiệt độ cao thì PET rất dễ rò rỉ ra các kim loại độc hại

Tái chế nhựa PET:

• Trong khi hầu hết các chất dẻo nhiệt có thể về

nguyên tắc được tái chế, chai PET tái chế là thực tế hơn nhiều so với các ứng dụng bằng nhựa khác

PET có một mã số nhận dạng nhựa là 1- đây là loại nhựa dễ tái chế nhất Năm 1999, có hơn 17 tỷ chai

từ nhựa PET đã được tái chế.

Ký hiệu trên vật dụng có chất liệu từ PET:

III.2 High- density polyethylene hay

HDPE:

• Polyethylene mật độ cao (HDPE hoặc PEHD) là một polyethylene nhiệt dẻo được tổng hợp từ dầu khí Cứ 1,75 kg dầu khí (về năng lượng và nguyên liệu) làm

ra được 1kg HDPE.Trong năm 2007, HDPE toàn cầu thị trường đạt đến một khối lượng hơn 30 triệu tấn.

• Nhựa HDPE được dùng để làm các loại chai dầu gội, hộp sữa, hộp đựng dầu nhớt, đồ chơi hay các loại túi shopping cứng Loại plastic này thường mờ đục, không trong suốt Một số nơi tái chế thường chỉ nhận tái chế HDPE thuần (không có màu).

trong quá trình sản xuất HDPE còn sử dụng tới các hoá chất

có tính độc như hexane và benzene.

• Một số hình ảnh vật dụng từ nhựa HDPE:

III.3 Polyvinyl clorua ( Ký hiệu

là V):

• Polyvinyl clorua là một loại nhựa nhiệt dẻo tạo thành từ

phản ứng trùng hợp vinyl clorua:

Lịch sử phát triển của PVC.

• Năm 1835, PVC lần đầu tiên được tổng hợp bởi nhà bác học Hẻni Regnault với nguyên liệu ban đầu là vinyl clorua Tuy nhiên phải tới năm 1912, các

nghiên cứu độc lập của hai nhà bác học Iwan

Ostromislensky (Nga) và Fritz Klatte (Đức) mới đưa

ra được PVC đầy đủ về tính chất Đến năm 1933,

nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức

nhưng phải đến năm 1937, PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức và sau

đó là ở Mỹ

Tính chất vật lý: Một vài thông số vật lý của nhựa PVC

Tỷ trọng 1380 kg/m3 Hệ số truyền

nhiệt (λ) 0.16 W/(m.K) Modum đàn hồi 2900-3300 MPa Nhiệt lượng tỏa

tinh hoá 870C Độ thấm nước (ASTM) 0.04-0.4

Nhiệt độ nóng 80 °C

• PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù có kích thước hạt lớn từ 20-150 micromet và nhũ tương có độ mịn cao Ban đầu loại polyme này vẫn không được ứng dụng và không được chú ý quan tâm nhiều, bởi tính kém ổn định, cứng và rất khó gia công tuy nhiên

nhờ có các chất phụ gia khác được sử dụng thêm nên vật liệu PVC hiện nay đã khắc phục được các nhược điểm cơ học này

• Tỉ trọng của PVC vào khoảng từ 1,25 đến 1,46 g/cm3 cao hơn so với một số loại nhựa khác như

PE, PP…

Ứng dụng :

• PVC thường được sử dụng trong các loại màn

plastic, ống nước, một vài loại chai và vật liệu xây dựng…PVC chứa nhiều chất độc chloride, nó được xem là loại nhựa độc nhất, cả việc tái chế lẫn vứt bỏ đều gây nên sự rò rỉ Dioxin- một loại chất cực độc gây nên bệnh ung thư vào trong nước và không khí Không chỉ vậy, nhiều đồ chơi làm bằng PVC chứa phthalate, chất này hiện nay được tìm thấy trong

máu người khá nhiều gây tác động tới hoc-môn dẫn tới dậy thì sớm

• Hiện nay nhựa PVC đang bị tẩy chay bởi nhiều công ty sản xuất trên thế giới nhằm bảo vệ sức khoẻ của con người

III.4 Low- density polyethylene (LDPE).

• Kí hiệu- mã số nhận dạng nhựa LDPE:

• Polyethylene mật độ thấp (LDPE) là một nhựa nhiệt dẻo làm từ dầu khí Đây là lớp đầu tiên của

polyethylene, được sản xuất vào năm 1933 bởi

Imperial Chemical Industries (ICI) bằng cách sử

dụng một quá trình áp suất cao thông qua trùng

hợp gốc tự do LDPE thường được tái chế và có số

"4" là biểu tượng tái chế của nó Trong năm 2009 thị trường LDPE trên toàn thế giới đạt đến một khối lượng 22200000000 US-la Mỹ (15,9 tỷ Euro)

Ứng dụng:

dây buộc, một số loại chai nhựa…LDPE là loại nhựa ít độc hại hơn PVC nhưng nó vẫn chứa các chất độc hại như butane, benzene và vinyl acetate.

đang bị lên án và đang dần bị cấm sử dụng nhằm bảo vệ môi trường.

III.5 Polypopylen (PP)

• Công thức của nhựa PP

• Polypopylen (PP) còn được gọi là polypropene là

một loại polymer dạng nhiệt dẻo được dùng nhiều trong sản xuất ly, đĩa, và các dụng cụ trong phòng thí nghiệm.

• Trong năm 2007, thị trường toàn cầu cho PP đã đạt 45.100.000 tấn, đạt doanh thu khoảng 65.109

USD( khoảng 47,4.109 euro).

Một số hình ảnh vật dụng từ nhựa PP:

Kí hiệu- mã số nhận dạng nhựa PP:

môi và chất keo Nhựa polypropylene (PP) được xem

là loại nhựa tốt nhất trong việc sản xuất các loại vật

dụng bằng nhựa như các loại xô, rổ, rá…do có tính cơ học cao Tuy nhiên trong PP vẫn chứa một số chất độc như DDT hay PCB có hại cho sức khoẻ con người

III.6 Polystirene hay còn được gọi là Styrofoam.

• olystyrene (được viết tắt là PS) là một loại nhựa

nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp stiren

Tính chất vật lý của PS:

• PS là loại nhựa cứng, trong suốt, không có mùi vị, cháy cho ngọn lửa không ổn định PS tuy không màu nhưng lại rất dễ để tạo màu, hình thức đẹp,dễ gia công bằng phương pháp ép phun và ép PS bèn với kiềm và nhiều loại axit, tan trong este,xeton…

• Tính chất cơ học của PS phụ thuộc nhiều vào mức độ trùng hợp PS có trọng lượng phân tử thấp rất dòn và có độ bền thấp Độ giãn dài tương đối sẽ bắt đầu tăng khi đạt tới nhiệt độ 800 Vượt quá

nhiệt độ này PS sẽ trở nên mềm và dính.