Những "tính cách" của nhựa: Vì sao không phải loại nhựa nào cũng giống nhau

Câu nói "đồ làm bằng nhựa" thường mang ý chê bai. Các nhà tiếp thị bán những sản phẩm cao cấp bằng nhựa — chẳng hạn như bộ phận súng — thường lảng tránh định kiến này bằng cách gọi nó là "polymer". Nhưng đó chỉ là một cách nói giảm nhẹ vô nghĩa: mọi loại nhựa đều là polymer, tuy không phải polymer nào cũng là nhựa. Từ "polymer" chẳng nói lên điều gì cho thấy đây có thể là một loại nhựa cao cấp hơn.

Vậy mà thực tế có những loại nhựa cao cấp thật sự. Các loại nhựa khác nhau rất nhiều về "tính cách". Dưới đây là những so sánh thú vị giữa vật liệu nhựa và tính cách con người.

Polyethylene và Polypropylene: Nàng Bạch Tuyết

Đây là những loại nhựa rẻ nhất và phổ biến nhất, chỉ được cấu tạo từ hydro và carbon. Ethylene (hai carbon và bốn hydro) được polymer hóa để tạo ra polyethylene, và lượng ethylene sản xuất mỗi năm được đo bằng đơn vị dặm khối.

Chúng có thể được pha thêm bột màu, nhưng thường được dùng ở dạng gần như nguyên chất, không màu. Về mặt hóa học, chúng trơ — điều này khiến chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho các loại hộp đựng, thậm chí cả cốc thí nghiệm trong phòng lab.

Chính sự trơ này cũng khiến chúng rất khó dán keo, nhưng đổi lại chúng không bị phân hủy theo thời gian. Tuy nhiên, nếu để ngoài ánh nắng mặt trời, tia UV sẽ nhanh chóng làm chúng yếu đi và dễ nứt vỡ.

Nylon: Gã lực sĩ Arnold Schwarzenegger

Nylon thêm nguyên tử nitơ vào thành phần của mình, và về mặt hóa học nó được gọi là "polyamide" — cùng nhóm với protein. Đây là vật liệu của những con bu lông, đai ốc bằng nhựa cần độ bền cao, dây câu cá loại một sợi, và tất da của phụ nữ (mỏng manh nhưng bền đáng kinh ngạc so với trọng lượng).

Khi trộn thêm 30% sợi thủy tinh, nylon trở thành "Arnold Schwarzenegger dùng steroid": bền tương đương nhôm đúc. Đây thường là loại nhựa được dùng để chế tạo súng, cũng như vỏ máy khoan điện và các dụng cụ điện cầm tay khác.

Polycarbonate: Achilles — Chiến binh với một điểm yếu chí mạng

Polycarbonate là vật liệu làm cửa sổ chống đạn, kính bảo hộ và mặt trước trong suốt của đèn pha ô tô. Điểm yếu của nó là bị tấn công hóa học: chỉ một giọt acetone rơi vào, nó lập tức bị "nứt rạn" — một mạng lưới vết nứt mảnh xuất hiện khắp bề mặt khi các ứng suất tích tụ được giải phóng.

Đây cũng là loại nhựa chính thải ra bisphenol A (BPA) tai tiếng — dù có lẽ không đáng sợ như người ta đồn thổi. Nhưng dùng polycarbonate để làm hộp đựng thực phẩm vẫn là điều vô lý, vì chúng đâu cần phải chống đạn, mà giá lại đắt đỏ.

PVC: Tiến sĩ Jekyll và ông Hyde

PVC (polyvinyl chloride) bình thường cứng và được dùng làm vách nhà, ống nước thải. Nhưng khi được bơm đầy chất hóa dẻo, nó trở nên mềm mại — trạng thái dùng cho thuyền bơm hơi, rèm phòng tắm, da giả, thậm chí cả đồ chơi người lớn.

Ở dạng tinh khiết, PVC không phải là một chất hóa học ổn định. Độ bền của nó phụ thuộc vào các chất ổn định được thêm vào — và những chất này có thể khá "độc ác": chúng thường chứa nguyên tố chì độc hại, vốn bị giữ chặt trong nhựa nhưng sẽ thoát ra khi nhựa phân hủy hoặc bị đốt.

Chất hóa dẻo, nếu có, sẽ bay hơi dần qua nhiều năm — trong ô tô, nó đọng lại trên mặt trong kính chắn gió tạo thành lớp mờ khó chịu. Chất này thường là phthalate, một nhóm hóa chất tai tiếng khác.

Nhiều người thường cho rằng nhựa mềm trong ô tô là tốt còn nhựa cứng là xấu và rẻ tiền. Nhưng có lẽ họ chưa liên hệ giữa việc có nhựa mềm trong xe với việc phải lau mặt trong kính chắn gió — hay việc hít phải phthalate trong không khí khi bước vào xe giữa ngày nắng nóng.

Polyurethane: Người máy trong Blade Runner

Con người máy trong phim Blade Runner mạnh mẽ, đa năng, nguy hiểm và bị định mệnh gắn với cái chết — giống hệt polyurethane. Vật liệu này có thể cứng hoặc mềm, với các loại mềm dùng để làm cao su và bọt xốp.

Nhưng polyurethane có xu hướng "tự quyết định đến lúc chết": mất gần như toàn bộ độ bền, bọt xốp vỡ vụn hoặc hóa nhão, các bộ phận cao su nứt toác.

Chúng được sản xuất bằng isocyanate — một chất rất độc (methyl isocyanate đã giết chết hàng nghìn người trong thảm họa Bhopal). Khi đốt, polyurethane tạo ra một lượng hydrogen cyanide, và bọt polyurethane cháy đặc biệt dữ dội nếu không được xử lý bằng chất chống cháy — mà bản thân các chất chống cháy này cũng có thể là vấn đề sức khỏe.

Bakelite: Vật liệu chịu nhiệt không tên tuổi

Bakelite (phenol-formaldehyde) là một trong những loại nhựa đầu tiên, và là nhựa nhiệt rắn: nó không tan chảy mà phải được tạo hình trực tiếp từ các nguyên liệu gốc trong khuôn với nhiệt độ và áp suất.

Độ bền nhiệt của nó cao đến mức, khi trộn với sợi chịu nhiệt, nó được dùng làm tấm chắn nhiệt cho tàu vũ trụ khi quay về bầu khí quyển. Nó cũng được dùng nhiều trong cầu dao điện — nơi các loại nhựa khác có thể chảy thành khối và gây đoản mạch.

Polystyrene: Anh Joe Bình Dân

Polystyrene không chịu nhiệt, không chịu hóa chất (nó tan trong rất nhiều dung môi) và giòn. Nhưng nó dễ dàng được tạo bọt (**xốp), và nhờ các bọt khí, trở thành chất cách nhiệt tốt, đồng thời giảm bớt độ giòn.

Khi bị nung nóng, nó giải polymer hóa và thải ra styrene — mùi hăng đặc trưng. Nó có thể được cải thiện thành ABS bằng cách thêm acrylonitrile và butadiene; ABS bền hơn nhiều, phù hợp với hàng loạt sản phẩm tiêu dùng. Lego chính là ABS.

Nếu có một loại nhựa thực sự xứng đáng với lời chê "đồ làm bằng nhựa", thì đó là ABS: nó phổ biến đến mức là thứ người ta nghĩ đến khi nghe từ "nhựa", và nhìn chung chỉ ở mức tầm thường. Nhưng so với Joe Bình Dân thì vẫn nhỉnh hơn một bậc.

Teflon: Nữ hoàng Victoria

Trong hóa học, "quý tộc" nghĩa là thiếu phản ứng, miễn nhiễm với tấn công hóa học. Teflon (polytetrafluoroethylene, PTFE) khác polyethylene ở chỗ tất cả hydro được thay bằng fluor — nguyên tố khó bị tách ra hơn nhiều.

PTFE được dùng để phủ chảo chống dính, nơi tính trơ của nó giúp thức ăn không bám vào. Điều thú vị là ngay cả các lớp phủ chống dính "gốm" đời mới cũng thường ẩn chứa một lớp cực mỏng phân tử có đuôi chứa fluor cao tương tự PTFE: gốm được quảng cáo, nhưng hóa chất chứa fluor mới là thứ thực sự làm nên tính chống dính — cho đến khi nó mòn đi, và do lớp này quá mỏng nên mòn nhanh hơn so với chảo PTFE truyền thống có lớp phủ nhìn thấy được.

Nhựa phức tạp hơn ta tưởng

Trên đây chỉ là một vài điểm nổi bật của một chủ đề vô cùng phức tạp. Ví dụ, polyethylene thông thường thì yếu — nhưng nếu phản ứng cho các chuỗi phân tử dài ra, rồi kéo căng để chúng xếp thẳng hàng, bạn sẽ có một loại sợi cực bền, phù hợp cho dây thừng chịu lực cao hoặc áo chống đạn: không còn là Bạch Tuyết nữa mà là Wonder Woman.

Với dàn nhân vật đa dạng như vậy, thật đáng tiếc khi tất cả bị gộp chung dưới một cái tên "nhựa" trong ngôn ngữ thông thường. Tôi cho rằng điều đó phần nào không thể tránh khỏi, vì bạn không thể chỉ nhìn vào một miếng nhựa mà biết nó là loại gì. Nhưng sẽ tốt hơn nếu công chúng hiểu rõ hơn về những khác biệt này.

Góc nhìn cho độc giả Việt Nam: Việt Nam là một trong những thị trường tiêu thụ nhựa lớn trong khu vực, với ngành sản xuất bao bì, linh kiện điện tử và hàng tiêu dùng phát triển mạnh. Việc hiểu rõ đặc tính từng loại nhựa không chỉ giúp các kỹ sư, nhà thiết kế sản phẩm lựa chọn vật liệu phù hợp, mà còn giúp người tiêu dùng nhận thức rõ hơn về vấn đề tái chế và tác động môi trường — bởi mỗi "tính cách" nhựa đòi hỏi một cách xử lý khác nhau.