Nhựa Polystyrene, thường được biết đến với tên gọi là PS, là một trong những loại nhựa đa dụng độc đáo và phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Từ các sản phẩm tiêu dùng cho đến công nghiệp, nó đã chứng minh sức mạnh của mình trong nhiều ứng dụng khác nhau. Hãy cùng Foodnk khám phá những đặc điểm độc đáo và ứng dụng rộng rãi của loại nhựa đa dụng này qua bài viết dưới đây nhé!
Polystyrene là gì?
Polystyrene, còn được gọi là poly-phenylethene, là một loại polymer được tạo thành từ các phân tử lặp đi lặp lại gọi là styrene. Styrene là một hợp chất hữu cơ nhỏ có công thức hóa học C6H5CH=CH2. Styrene còn được gọi là vinylbenzen. Đó là bởi vì nó có nhóm chức vinyl (-CH=CH2) gắn vào vòng benzen (C6H6).
Polystyrene là một loại nhựa tổng hợp có tính chất cứng và giòn. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để sản xuất các vật liệu nhẹ, cách nhiệt và cách âm. Polystyrene thường được tìm thấy trong các sản phẩm dùng một lần như tô đũa, ly nhựa, hộp đựng thực phẩm và các sản phẩm gói hàng.
Lịch sử nhựa Polystyrene
Nhựa polystyrene (PS) được phát hiện vào năm 1839 bởi nhà hóa học người Đức Eduard Simon. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất nhựa polystyrene thương mại không phát triển cho đến những năm 1930. Vào cuối thập kỷ 1930, một công ty người Mỹ có tên là Dow Chemical đạt được một bằng sáng chế cho phương pháp tổng hợp polystyrene từ dạng hỗn hợp. Từ bảng thành tích này, Dow Chemical đã phát triển quá trình sản xuất polystyrene trắng, trong đó polystyrene tổng hợp từ vinyl benzene đã được trùng hợp với styrene.
Quá trình này đã tạo ra một loại nhựa polystyrene mới, tiện lợi và dùng rộng rãi. Sau đó, nhựa polystyrene đã nhanh chóng trở thành vật liệu phổ biến trong ngành công nghiệp và gia đình. Nhựa polystyrene được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm như hộp đựng, tấm cách nhiệt, đồ trang trí, vật liệu đóng gói, đồ chơi và nhiều ứng dụng khác.
Polystyrene được tạo ra như thế nào?
Nguyên liệu thô chính để sản xuất polystyrene là styrene, có nguồn gốc từ dầu mỏ. Styrene được tạo ra thông qua quá trình sao chế của các nguồn dầu mỏ hoặc từ etylen, một hydrocarbon khác. Quá trình này thường liên quan đến quá trình chuyển hóa, tách hợp hoặc oxi hóa. Monomer styrene sau đó được đưa vào quá trình polymer hóa để tạo ra polystyrene
Có nhiều phương pháp khác nhau để trùng hợp styren, nhưng một phương pháp phổ biến là trùng hợp gốc tự do, chất khởi đầu gốc tự do và chất pha loãng (nếu có) được đun nóng lên nhiệt độ 120oC chúng tạo thành chuỗi polystyrene dài. Quá trình này diễn ra thông qua phản ứng trùng hợp gốc tự do, trong đó các gốc tự do tấn công các liên kết C=C trong styrene và tạo thành liên kết mới, kéo dài chuỗi polyme.
Sau khi quá trình polymer hóa hoàn thành, polystyrene sẽ có một dạng tồn tại khối chưa có hình dạng cụ thể. Nó sau đó phải trải qua các giai đoạn xử lý như biến đổi nhiệt hoặc nâng cao độ chịu nhiệt trước khi có thể được cắt, hoạt hình dạng và sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.
Phân loại Polystyrene
Các loại polystyrene chính bao gồm:
- Bọt polystyrene (EPS): Loại này được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm như hộp đựng thực phẩm, hộp đựng hàng hóa, đồ chơi bọt biển, đệm bảo vệ…
- Nhựa polystyrene thông thường: Loại này được sử dụng trong các sản phẩm như ống cấp nước, vật liệu xây dựng, đồ nội thất, đồ dùng gia đình…
- Màng polystyrene: Loại này thường được sử dụng trong đóng gói sản phẩm, như túi dùng một lần, lớp bảo vệ cho hộp đựng, màng bọc thực phẩm…
- Polystyrene giãn nở (EPS): Loại bọt polystyrene này có khối lượng tỷ trọng thấp hơn và được sử dụng cho các ứng dụng như đồ đồng hồ, các sản phẩm cách nhiệt, đóng gói…
- Polystyrene ép đùn (XPS): Loại bọt polystyrene này có mật độ cao hơn và được sử dụng trong các ứng dụng như mô hình kiến trúc, cách nhiệt, tổ chức đồ nội thất…
Cũng có một số loại polystyrene như copolyme và polystyrene định hướng (OPS) được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau tùy thuộc vào tính chất và mục đích sử dụng.
Tính chất của Polystyrene
Tính chất nhiệt
Vật liệu nhựa nhiệt dẻo trở nên lỏng hoàn toàn ở điểm nóng chảy (210 – 249oC trong trường hợp Polystyrene), nhưng chúng bắt đầu chảy ở điểm chuyển tiếp thủy tinh (100oC đối với PS).
- Nhựa nhiệt dẻo: Một thuộc tính hữu ích chính của nhựa nhiệt dẻo là chúng có thể được nung nóng đến điểm nóng chảy, làm nguội và hâm nóng lại mà không bị suy giảm đáng kể.
- Nhựa nhiệt rắn: nhựa nhiệt rắn chỉ có thể được làm nóng một lần (thường là trong quá trình ép phun). Lần gia nhiệt đầu tiên làm cho vật liệu nhiệt rắn đông lại (tương tự như epoxy 2 phần) dẫn đến sự thay đổi hóa học không thể đảo ngược. Nếu bạn cố gắng làm nóng nhựa nhiệt rắn đến nhiệt độ cao lần thứ hai thì nó sẽ cháy. Đặc tính này làm cho vật liệu nhiệt rắn khó tái chế.
Tính chất quang học
PS hoàn toàn trong suốt.
Tính chất ngăn cản
Ngăn cản độ ẩm và khí thấp.
Tính chất cơ học
PS cứng nhưng độ va đập thấp vì thế người ta thường trộn nó với loại cao su tổng hợp butadien để tăng thêm độ bền va chạm. Tuy nhiên, thêm butadien vào sẽ làm mất trong suốt và PS chịu va đập thường có màu trắng
PS định hướng hai chiều sẽ có lực bền và tính dai cao hơn, nó được gọi là màng PS được định hướng (OPS)
| Tên kỹ thuật | Polystyrene (PS) |
| Mật độ | 1,04 g/cm3 |
| Công thức hóa học | C8H8N |
| Nhiệt độ nóng chảy | 210-249Oc (410 – 480oF) |
| Nhiệt độ ép phun điển hình | 38-66Oc (100 – 150oF) |
| Sức căng | 53Mpa (7700 psi) |
| Độ bền uốn | 83Mpa (1200(psi) |
| Trọng lượng riêng | 1.04 |
Ưu và nhược điểm
Nhược điểm
Tác động môi trường : Polystyrene không phản ứng tốt với dung dịch axit hoặc bazer, do đó không bị ăn mòn trong môi trường tự nhiên và tồn đọng lâu dài. Điều này làm tăng nguy cơ gây ô nhiễm môi trường khi polystyrene bị vứt bỏ sau một thời gian ngắn sử dụng.
PS có khả năng cách nhiệt tốt nhưng khi đun nóng có thể giải phóng các hóa chất độc hại như styrene vào thực phẩm. Styrene được IARC phân loại là chất gây ung thư ở người. Ngoài ra, PS khó phân hủy sinh học và việc xử lý không đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường.
Ưu điểm
Nó nhẹ, rẻ tiền và có khả năng cách nhiệt tuyệt vời, giữ cho thức ăn nóng hoặc lạnh.
Polystyrene thường có giá thành thấp, làm cho nó trở thành một vật liệu kinh tế cho nhiều ứng dụng khác nhau. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi sản xuất hàng loạt.
Tạm kết
Nhựa polystyrene không chỉ là một vật liệu đa dụng, mà còn là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, việc quản lý và tái chế chúng trở thành một thách thức quan trọng để đảm bảo rằng sức mạnh của polystyrene không gây ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường.
>> Xem thêm: Tổng quan về vi nhựa trong thực phẩm mà bạn cần biết
Cẩm Thu
