Bạn có bao giờ tự hỏi chiếc ly cà phê mang đi mỗi sáng, hộp đựng đồ ăn trưa hay lớp xốp trắng lót trong thùng hàng đến từ đâu? Rất có thể, những vật dụng quen thuộc đó được làm từ Polystyrene (PS) – một loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến trong ngành bao bì và đóng gói. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về loại nhựa này thông qua bài viết sau đây của Nhựa Vĩ Hưng nhé!
Giới thiệu về Nhựa Polystyrene (PS)
Polystyrene (PS) là một loại polyme nhiệt dẻo được tổng hợp từ monomer styrene, với công thức hóa học là (C₈H₈)ₙ. Nhờ tính linh hoạt cao trong sản xuất, PS trở thành một trong những loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Trong số các biến thể của PS, Polystyrene đa dụng (GPPS) nổi bật với đặc tính trong suốt, cứng và giòn. Mặc dù có bản chất dễ vỡ, loại nhựa này vẫn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ khả năng định hình tốt, chi phí thấp và dễ gia công.
Lịch sử Phát triển của Polystyrene
Nhựa PS được phát hiện lần đầu năm 1839 bởi Eduard Simon và được xác định là sản phẩm trùng hợp vào năm 1866. Đầu thế kỷ 20, BASF và Staudinger làm rõ cấu trúc polymer của PS. Năm 1941, EPS (PS giãn nở) ra đời, mở ra nhiều ứng dụng mới. Từ 1931–1954, các công ty như IG Farben, BASF, Dow và Koppers lần lượt thương mại hóa PS, phát triển các dạng hạt, bọt và EPS. Những đổi mới kỹ thuật như tạo bọt và hạt tiền giãn nở giúp PS phổ biến rộng rãi trong đóng gói, cách nhiệt và tiêu dùng.
Ký hiệu nhận biết trên sản phẩm
Một trong những cách dễ nhất để xác định sản phẩm làm từ nhựa PS là dựa vào ký hiệu nhựa hình tam giác với số 6 bên trong, thường in nổi dưới đáy sản phẩm. Ký hiệu này thuộc hệ thống mã hóa nhựa tiêu chuẩn quốc tế (SPI resin identification code).
XEM THÊM: GIẢI MÃ KÝ HIỆU CÁC LOẠI NHỰA THƯỜNG GẶP TRÊN BAO BÌ SẢN PHẨM
Công thức hóa học
Về cấu tạo, Polystyrene là một loại nhựa tổng hợp được tạo thành từ nhiều đơn vị styrene liên kết với nhau thành chuỗi dài. Mỗi đơn vị styrene mang theo một vòng benzen – yếu tố giúp tăng độ cứng và độ trong suốt cho vật liệu. Dạng phổ biến nhất hiện nay là polystyrene vô định hình, trong đó các vòng benzen phân bố ngẫu nhiên dọc theo chuỗi, tạo nên tính chất cứng nhưng giòn – đặc điểm thường thấy ở các sản phẩm PS trong đời sống hàng ngày.
- Polystyrene vô định hình (Atactic Polystyrene): Dạng polystyrene thương mại quan trọng duy nhất là atactic, trong đó các nhóm phenyl được phân bố ngẫu nhiên ở cả hai phía của chuỗi polymer.
- Polystyrene lập thể dạng xen kẽ (Syndiotactic Polystyrene): Có thể được sản xuất bằng phản ứng trùng hợp Ziegler–Natta, với các nhóm phenyl được định vị xen kẽ ở hai bên của mạch chính hydrocarbon.
- Polystyrene cấu trúc Isotactic (Isotactic Polystyrene): Là dạng polystyrene trong đó các nhóm phenyl được sắp xếp cùng phía theo chuỗi polymer. Dạng cấu trúc này có tính kết tinh cao hơn so với atactic PS, tuy nhiên ít phổ biến trong thương mại do quy trình tổng hợp phức tạp và hiệu suất thấp.
Tính chất của Polystyrene
Các tính chất vật lý, cơ học, nhiệt và hóa học của Polystyrene là những yếu tố quyết định khả năng ứng dụng của nó trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Tính chất vật lý
Polystyrene (PS) thường tồn tại ở dạng hạt không màu, trong suốt, với bề mặt gãy có ánh ngọc trai hoặc ánh bạc đặc trưng. Vật liệu này có độ cứng cao nhưng lại khá giòn, dễ bị nứt vỡ khi chịu tác động mạnh. Mặc dù sở hữu độ bền kéo và độ bền uốn tương đối tốt, khả năng chịu va đập và chống mài mòn của PS lại khá hạn chế.
Với khối lượng riêng vào khoảng 1.04 đến 1.05 g/cm³, loại nhựa này có đặc tính nhẹ và khả năng thấm nước rất thấp, chỉ khoảng 0.05%. Khi bị đốt cháy, PS tạo ra khói dày có mùi giống nhựa thông, và ngọn lửa thường để lại những sợi dài khi thổi tắt.
Tính chất nhiệt
Polystyrene không phải là vật liệu lý tưởng cho các môi trường có nhiệt độ cao. PS sử dụng an toàn trong ngưỡng từ 60 đến 80°C. Khi nhiệt độ tăng lên khoảng 90 đến 100°C, PS bắt đầu chuyển sang trạng thái mềm (giai đoạn chuyển hóa thủy tinh), và nếu tiếp tục gia nhiệt, nó sẽ nóng chảy hoàn toàn ở mức nhiệt từ 210 đến 249°C.
Ngược lại, khi nhiệt độ quá thấp – đặc biệt là dưới -30°C, PS sẽ trở nên giòn và dễ gãy. Trong điều kiện lạnh như vậy, chỉ cần va chạm nhẹ cũng có thể khiến vật liệu nứt vỡ.
Tính chất hóa học và khả năng kháng hóa chất
Polystyrene tương đối trơ và không phản ứng với hầu hết các chất thông thường. Nhờ đặc tính này, PS có khả năng kháng tốt đối với các tác nhân như axit yếu, kiềm, muối, dầu khoáng và một số loại rượu nhẹ. Trong một số môi trường khắc nghiệt như nước thải công nghiệp hoặc dược phẩm, vật liệu này vẫn thể hiện độ bền hóa học cao khi tiếp xúc với nồng độ axit, kiềm và muối đậm đặc.
Tuy nhiên, điểm yếu của Polystyrene là dễ bị ảnh hưởng bởi các dung môi mạnh như: hydrocarbon, ketone, dung môi thơm (benzene, toluene), acetone hoặc các loại axit béo có trọng lượng phân tử cao. Khi tiếp xúc với các chất này, PS có thể bị hòa tan, biến dạng hoặc suy yếu nhanh chóng.
Ứng dụng đa dạng của Polystyrene
Polystyrene (PS) là một loại nhựa đa năng, giá thành thấp và dễ gia công, nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày. PS có thể được dùng dưới nhiều dạng khác nhau: dạng rắn, dạng màng (phim) và dạng bọt xốp.
Ngoài ra, Polystyrene còn được dùng làm vật liệu nền trong composite (vật liệu kết hợp nhiều loại khác nhau) và là thành phần cơ bản để tạo ra các loại nhựa đồng polymer hóa – tức là kết hợp với các chất khác để tạo ra vật liệu mới có tính năng cải tiến.
Trong ngành công nghiệp
Trong lĩnh vực thiết bị điện – điện tử, Polystyrene (chủ yếu là HIPS – polystyrene chống va đập) được ứng dụng để sản xuất một số bộ phận có kết cấu đơn giản như khay chứa, vỏ thiết bị nhỏ hoặc các chi tiết không yêu cầu chịu lực cao.
Trong ngành ô tô, dạng xốp của Polystyrene (như EPS – Expanded Polystyrene) có thể được sử dụng trong một số bộ phận cách âm, cách nhiệt hoặc làm vật liệu hấp thụ xung lực trong khoang xe.
Trong ngành thực phẩm và dịch vụ ăn uống
Trong ngành thực phẩm và dịch vụ ăn uống, Polystyrene (PS) được dùng để sản xuất hộp đựng thực phẩm, khay thịt, hộp trứng, chén đĩa dùng một lần và ly cà phê giữ nhiệt. Ngoài ra, PS còn được dùng làm bao bì bảo vệ cho các sản phẩm dễ vỡ như vỏ hộp CD/DVD hoặc đồ điện tử nhỏ.
Trong ngành y tế
Polystyrene (PS) được ứng dụng trong lĩnh vực y tế và phòng thí nghiệm chủ yếu ở dạng sản phẩm dùng một lần, nhờ vào đặc tính nhẹ, trong suốt và giá thành rẻ. PS thường được sử dụng để sản xuất đĩa petri, khay thử mẫu, ống nghiệm dùng một lần và các vật dụng phục vụ chẩn đoán không cần tái sử dụng.
Trong ngành xây dựng
Trong xây dựng, PS ở dạng EPS (Expanded Polystyrene) hoặc XPS (Extruded Polystyrene) là vật liệu cách nhiệt hiệu quả cho tường, mái nhà, tủ lạnh, tủ đông và kho lạnh công nghiệp, đồng thời cũng được sử dụng làm vật liệu trang trí trong nội thất. Ngoài ra, PS còn hiện diện trong nhiều sản phẩm quen thuộc như đồ chơi trẻ em và các vật dụng làm vườn như chậu cây hoặc thiết bị hỗ trợ chăm sóc cây trồng.
Lưu ý khi sử dụng Polystyrene
Mặc dù Polystyrene (PS) đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận là an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm, nhưng mức độ an toàn này chỉ được đảm bảo trong những điều kiện sử dụng đúng cách. Một số lưu ý quan trọng khi sử dụng sản phẩm làm từ PS bạn cần biết:
- Không sử dụng trong lò vi sóng, trừ khi sản phẩm có ghi rõ là an toàn cho việc này.
- Tránh để PS tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài.
- Không tái sử dụng hộp PS nhiều lần để đựng thức ăn, đặc biệt là thức ăn nóng, có dầu mỡ hoặc tính axit cao.
- Không nên dùng PS để đựng thực phẩm nóng, chua hoặc chứa cồn trong thời gian dài, vì có thể làm giảm độ bền và tiềm ẩn nguy cơ thôi nhiễm chất.
- Chỉ nên sử dụng PS một lần, trong điều kiện nhiệt độ bình thường.
Thách thức và khả năng tái chế của Polystyrene (PS)
Mặc dù Polystyrene (PS) có thể tái chế, nhưng quá trình này gặp nhiều khó khăn do đặc điểm vật lý của vật liệu – nhẹ, cồng kềnh và dễ bị nhiễm bẩn bởi thức ăn, dầu mỡ. Tuy vậy, bạn vẫn có thể góp phần giảm thiểu tác động đến môi trường bằng những hành động đơn giản như phân loại rác theo ký hiệu nhựa, đem rác đến các điểm thu gom/tái chế chuyên dụng, hoặc tái sử dụng hộp PS để đựng đồ khô, làm khay gieo hạt, đồ thủ công tại nhà.
Trong trường hợp không thể tái chế, tốt nhất nên hạn chế sử dụng các sản phẩm PS dùng một lần, đặc biệt là trong ăn uống. Thay vào đó, hãy ưu tiên lựa chọn các vật liệu thân thiện hơn với như nhựa PP, giấy hoặc các vật liệu phân hủy sinh học – vừa an toàn hơn, vừa giúp giảm lượng rác thải nhựa khó xử lý trong tự nhiên.
Kết luận
Việc hiểu biết đúng và sử dụng hợp lý nhựa Polystyrene góp phần mang lại cuộc sống hiệu quả và an toàn hơn cho gia đình. Tuy nhiên, giảm thiểu sử dụng đồ nhựa một lần, lựa chọn vật liệu thay thế dễ tái chế hoặc phân hủy sinh học, cùng với việc xây dựng hệ thống thu gom và tái chế chuyên biệt, sẽ góp phần giải quyết những thách thức mà PS đang đặt ra cho môi trường. Cảm ơn bạn đã đồng hành cùng Nhựa Vĩ Hưng trong hành trình tìm hiểu về Polystyrene!
