Nhựa là một vật liệu không thể thiếu trong đời sống ngày nay. Nhựa làm tăng năng suất sử dụng năng lượng, giảm hao hụt, tăng tốc độ sử dụng nguyên liệu, nếu không có nhựa, các gói hàng hóa sẽ rất nặng, từ đó gia tăng chi phí sản xuất, năng lượng sử dụng cũng như lượng chất thải, máy bay và xe được làm từ các nguyên liệu hỗn hợp, giúp chúng trở nên nhẹ và an toàn hơn. Do sử dụng ít năng lượng nên giảm thiểu tối đa khí thải – nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính, …

A. Nhựa là gì?

Nhựa là các hợp chất cao phân tử, có thể đúc được, nhựa được dùng sản xuất thành các vật dụng phục vụ cho đời sống như: bàn, ghế, ống nước, chai lọ,…

Nhựa có ba loại:

- Nhựa nhiệt dẻo: ở một nhiệt độ thích hợp chúng có thể được gia công lại nhiều lần.

- Nhựa nhiệt rắn: nhựa được làm cứng chỉ một lần duy nhất dưới điều kiện đặc biệt hay dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh.

- Vật liệu đàn hồi: là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su. 

Nhựa đã trở thành điều không thể thiếu với cuộc sống con người thời nay bởi ứng dụng của chúng vào sản xuất đã quá phổ biến và giúp ích cho con người.

B. Lịch sử hình thành nhựa

- Parkesine (chất dẻo cellulose): 

Là chất dẻo đầu tiên được công bố tại hội chợ thế giới năm 1862 tại London, phát minh này đến từ Alexander Parkers, một người Anh. Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật, chúng được xử lý với acid nitric và dung môi để tạo thành Parkesine – chất dẻo cellulose. Sản phẩm của quá trình là vật liệu trong suốt và đàn hồi khi tiếp xúc nhiệt. Khi kết hợp màu vào sản phẩm thì Parkesine có thể giống ngà voi. Ông cho rằng vật liệu mới này có thể thay thế cao su với giá thành thấp hơn. Nhưng ông đã thất bại vì thực tế thì để sản xuất ra chúng thì phải tốn rất nhiều chi phí, khiến giá thành quá cao.

Vào thế kỷ thứ 19, bộ môn billiard (chơi bi da) rất thịnh hành, và những quả bóng billiard này thường được làm từ ngà voi, điều này đã khiến cho rất nhiều con voi bị giết để lấy ngà chỉ để phục vụ cho sản xuất bóng billiard.

Cuối cùng một vật liệu mới tên gọi là celluloid được phát minh bởi một người Mỹ, tên ông John Wesley Hyatt. Collodion là một chất liệu dẻo dai, ông đã thay thế ngà voi bằng collodion để sản xuất các quả bóng billiard, tuy nhiên khi va chạm vào nhau thì chúng rất dễ vỡ nên Hyatt đã cho thêm chiết xuất từ cây nguyệt quế. Điều này khiến cho celluloid trở thành chất dẻo nhiệt đầu tiên, một chất có thể biến dạng bởi nhiệt độ và áp suất.

- Nhựa Bakelite:

Năm 1907, nhà hóa học Mỹ Leo Baekeland khám pha ra Bakelite, là chất dẻo đầu tiên được hình thành dựa trên một polymer tổng hợp được làm từ phenol và formaldehyde bởi một thiết bị được gọi là Bakelizer. Với thiết bị này, ông có thể thay đổi áp xuất và nhiệt độ một cách chính xác để điều khiển phản ứng của các chất hóa học dễ bay hơi. Bakelite là một chất lỏng có thể nhanh chóng đông cứng lại và giữ nguyên hình dạng của vật thể chứa nó. Bakelite rất bền và giá thành rẻ, được ứng dụng trong sản xuất hàng tiêu dùng.

Năm 1930, bằng sáng chế của Bakelite hết hiệu lực, công ty Catalin đã mua bản quyền và sản xuất ra nhựa Catalin bằng những quy trình khác nhau, cho phép nhựa có nhiều màu hơn.

Sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất, có nhiều cải tiến trong công nghệ hóa học dẫn đến sự bùng nổ các loại nhựa: nhựa PS và PVC (được phát triển bởi IG Farben, Đức).

- Nhựa PS:

PS (Polystyren) là một loại nhựa cứng, Công thức cấu tạo của Polystyren là (CH[C6H5]-CH2)n, giá thành rẻ, ứng dụng trong sản xuất hộp xốp nhựa đựng thực phẩm, vỏ nhựa CD, DVD, đồ chơi trẻ em, máy vi tính, máy sấy tóc, thiết bị nhà bếp,…

- Nhựa PVC:

PVC (Polyvinyl Chloride) là một loại nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ phản ứng trùng hợp vinylclorua. Nhựa PVC chịu lực rất kém, vì vậy để tăng tính năng chống va đập cũng như đảm bảo độ bền cho sản phẩm người ta thường cho thêm các chất phụ gia là các chất tạo độ dai, làm dẻo. Nhựa PVC ứng dụng trong sản xuất ống nước, máng xối, vỏ bọc máy tính, các thiết bị điện tử khác,…

- Nhựa Polyamide:

Năm 1939, sợi tổng hợp PA (Polyamide) hay tên thương hiệu là Nylon được giới thiệu tại hội chợ thế giới, Tp. New York. Ứng dụng đầu tiên của PA là cho lông bàn chải đánh răng. Dupont đã đầu như gần 30 triệu đô la trong vòng 12 năm để nghiên cứu, điều chỉnh nylon, tổng hợp và phát triển quy trình công nghiệp để đưa vào sản xuất hàng loạt. So với các loại nhựa khác thì PA có ưu điểm như tính chịu mài mòn, bền, nhẹ, chịu hoá chất, chịu nhiệt độ thấp, dễ gia công, độ trơn bóng cao, không độc, dễ pha màu.

Chiến tranh thế giới lần hai diễn ra khiến Dupont phải ngừng hoạt động sản xuất sợi chỉ nylon, vớ nylon cho phụ nữ, thay vào đó hãng sản xuất dù cho các phi công và lính nhảy dù. Sau khi chiến tranh thế giới lần thứ hai kết thúc, Dupont quay lại sản xuất nylon cho công chúng và tạo ra cơn sốt về nylon.

(Hết phần 1)

Lê Quỳnh (Tổng hợp)