Nhựa (tiếng Anh: Plastic), hay còn gọi là chất dẻo, là các hợp chất cao phân tử (polymer) được dùng làm vật liệu sản xuất phổ biến nhất hiện nay.
Dù hiện diện khắp nơi, từ đồ gia dụng đến linh kiện công nghiệp, nhưng không phải ai cũng hiểu rõ nhựa làm từ gì, tính chất hóa học ra sao hay loại nhựa nào thực sự an toàn khi tiếp xúc thực phẩm.
Bài viết này cung cấp kiến thức toàn diện từ góc độ nhà sản xuất: đi sâu vào bản chất thành phần, các đặc tính chung của nhựa, phân biệt rõ nhựa theo cấu trúc nhiệt, mục đích sử dụng và nguồn gốc vật liệu.
Nhựa được làm từ gì?
Nhựa được sản xuất chủ yếu từ các nguyên liệu tự nhiên sẵn có trong môi trường như xenlulozơ, than đá, khí tự nhiên, muối và phổ biến nhất là dầu thô.
Các nguyên liệu thô này trải qua quá trình chưng cất và tách lọc phức tạp tại các nhà máy hóa dầu để phân tách thành các đơn vị phân tử cơ bản gọi là monomer.
Quá trình hình thành nhựa từ monomer diễn ra theo hai phương thức chính:
- Phản ứng trùng hợp: Các monomer giống nhau liên kết trực tiếp với nhau tạo thành chuỗi polymer dài mà không giải phóng bất kỳ sản phẩm phụ nào (ví dụ sản xuất nhựa PE, PP).
- Phản ứng trùng ngưng: Các monomer phản ứng với nhau để tạo thành polymer đồng thời giải phóng các phân tử nhỏ như nước hoặc rượu (ví dụ sản xuất nhựa PET, Nylon).
Nhựa có đặc tính và tính chất nào?
- Nhựa có trọng lượng nhẹ với khối lượng riêng thấp hơn nhiều so với kim loại giúp giảm tải trọng cho các công trình và thuận tiện trong quá trình vận chuyển hàng hóa.
- Vật liệu nhựa có khả năng cách điện tuyệt đối và cách nhiệt tốt nên được ưu tiên sử dụng làm vỏ bọc dây cáp điện hoặc các chi tiết an toàn trong thiết bị điện tử.
- Nhựa có độ bền hóa học cao cho phép sản phẩm chống lại sự ăn mòn của axit, kiềm, muối và hoàn toàn không bị oxy hóa hay gỉ sét trong môi trường độ ẩm cao.
- Bề mặt nhựa có đặc tính kỵ nước và không thấm khí giúp vật liệu này phù hợp để sản xuất bao bì bảo quản thực phẩm hoặc các loại thùng chứa công nghiệp cần độ kín tuyệt đối.
- Tính dẻo linh hoạt của nhựa cho phép nhà sản xuất dễ dàng nung chảy và tạo hình thành các sản phẩm có kết cấu phức tạp thông qua công nghệ ép phun, đùn hoặc thổi khí.
- Nhựa nguyên sinh hay nhựa chính phẩm sở hữu độ cứng vững, khả năng chịu va đập vật lý tốt và giữ màu sắc bền bỉ giúp sản phẩm có tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Nhựa được phân loại như thế nào?
Nhựa được phân loại chủ yếu dựa trên tính chất nhiệt học và nguồn gốc nguyên liệu để phục vụ các mục đích sản xuất công nghiệp khác nhau.
Phân loại theo tính chất nhiệt học
- Nhựa nhiệt dẻo: Loại nhựa này có khả năng nóng chảy mềm ra khi gia nhiệt và đông cứng lại khi làm lạnh nhiều lần mà không thay đổi tính chất hóa học cơ bản giúp vật liệu dễ dàng tái chế hoặc gia công lại. Các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm PE, PP, PET, PVC thường được dùng để sản xuất bao bì, chai lọ và màng bọc thực phẩm. Mỗi loại có khoảng nhiệt độ gia công khác nhau – PE và PP thường gia công ở 180–270°C, PET ở 260–280°C, nên khi sản xuất cần tra cứu đúng thông số để tránh cháy nhựa hoặc sản phẩm bị lỗi. Xem bảng nhiệt độ nóng chảy chi tiết của từng loại.
- Nhựa nhiệt rắn: Loại nhựa này trải qua quá trình đóng rắn một lần duy nhất dưới tác dụng của nhiệt hoặc phản ứng hóa học tạo thành kết cấu không gian ba chiều bền vững không thể nóng chảy hay tái tạo hình dạng lại được ngay cả khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao. Các loại nhựa nhiệt rắn điển hình như Epoxy, Melamine, Phenol Formaldehyde thường được ứng dụng làm vỏ thiết bị điện, tay cầm dụng cụ nấu ăn chịu nhiệt và keo dán công nghiệp.
Phân loại theo phạm vi ứng dụng
- Nhựa thông dụng: Nhóm nhựa này được sản xuất với sản lượng lớn và giá thành rẻ như PP, PE, PS, PVC để phục vụ các nhu cầu tiêu dùng hàng ngày như túi nilon, hộp đựng thực phẩm, ống nước và đồ chơi trẻ em.
- Nhựa kỹ thuật: Nhóm nhựa này sở hữu tính chất cơ lý vượt trội về độ bền kéo, khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất như PC, PA, POM để sử dụng trong các chi tiết máy móc, linh kiện ô tô và thiết bị điện tử đòi hỏi độ chính xác cao.
Phân loại theo nguồn gốc vật liệu
- Nhựa nguyên sinh: Đây là loại nhựa được sản xuất trực tiếp từ quá trình chưng cất dầu mỏ chưa qua sử dụng có độ tinh khiết tuyệt đối, màu trắng trong tự nhiên và thường được dùng trong lĩnh vực y tế hoặc bao bì thực phẩm cao cấp.
- Nhựa tái sinh: Đây là loại nhựa được tạo ra từ việc thu gom, phân loại, làm sạch, nghiền nhỏ và nung chảy các sản phẩm nhựa đã qua sử dụng để tái chế thành nguyên liệu đầu vào mới giúp tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.
Nhựa có an toàn không?
Nhựa nguyên sinh về bản chất được coi là an toàn vì các chuỗi polymer có kích thước phân tử lớn, không thể thẩm thấu vào cơ thể. Mối lo ngại chủ yếu đến từ các chất phụ gia như BPA hay Phthalates, có thể thôi nhiễm vào thực phẩm khi gặp nhiệt độ cao hoặc môi trường axit.
Độ an toàn phụ thuộc vào việc chọn đúng loại nhựa và sử dụng đúng cách. PP, HDPE, LDPE được kiểm định an toàn cho tiếp xúc thực phẩm, trong khi dùng hộp xốp PS đựng đồ ăn nóng trên 80°C hay tái sử dụng chai PET một lần có thể giải phóng vi nhựa và độc tố.
Nên ưu tiên sản phẩm có nguồn gốc rõ ràng, làm từ nhựa nguyên sinh, và thay thế ngay khi sản phẩm bị trầy xước sâu, đổi màu hoặc biến dạng.
Quy trình sản xuất nhựa
Quy trình sản xuất nhựa có thể tóm gọn theo các bước chính sau:
- Chuẩn bị nguyên liệu: Hạt nhựa nguyên sinh hoặc tái sinh được phối trộn với phụ gia và hạt màu để đạt tính chất cơ lý theo yêu cầu sản phẩm.
- Gia nhiệt – nóng chảy: Hỗn hợp vật liệu được đưa vào máy gia công, nung chảy từ trạng thái rắn sang lỏng nhớt đồng nhất để sẵn sàng tạo hình.
- Tạo hình sản phẩm: Nhựa nóng chảy được định hình bằng các công nghệ khác nhau tùy loại sản phẩm:
- Ép phun: sản phẩm gia dụng, linh kiện kỹ thuật.
- Ép đùn: ống, thanh profile, màng nhựa.
- Thổi khí: chai, bình, can rỗng.
Ba phương pháp trên chỉ là phổ biến nhất, ngoài ra còn tạo hình chân không, đúc quay, ép nén, CNC và in 3D, mỗi loại giải quyết một bài toán sản xuất riêng về hình dạng và số lượng. Xem chi tiết 8 phương pháp tạo hình nhựa và cách chọn phương pháp phù hợp.
Các câu hỏi thường gặp về nhựa
Câu 1: Nhựa là hợp chất hữu cơ hay vô cơ?
Nhựa được xác định chính xác là hợp chất hữu cơ chứ không phải vô cơ do cấu trúc phân tử của nhựa chứa các chuỗi cacbon liên kết bền vững với hydro, oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh. Các chuỗi cacbon này đóng vai trò quyết định tính chất cháy và khả năng biến đổi nhiệt của vật liệu nhựa.
Câu 2: Nhựa thành phẩm gồm những thành phần gì?
Nhựa thành phẩm không chỉ bao gồm polymer nguyên chất mà còn chứa các chất phụ gia được nhà sản xuất pha trộn để cải thiện tính năng. Hỗn hợp nhựa cuối cùng thường bao gồm polymer nền kết hợp với chất hóa dẻo để tăng độ mềm, chất ổn định nhiệt để ngăn phân hủy khi gia công, chất chống tia cực tím để tăng độ bền màu và các hạt màu công nghiệp để tạo tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Mỗi nhóm phụ gia có chức năng riêng, chất ổn định nhiệt bảo vệ polymer khỏi phân hủy khi ép, chất chống UV kéo dài tuổi thọ sản phẩm ngoài trời, chất hóa dẻo điều chỉnh độ mềm cứng. Xem chi tiết 11 nhóm phụ gia phổ biến và cách chọn theo từng loại nhựa.
