1. Tổng quan về hạt nhựa
Hạt nhựa thực chất là những hạt polymer. Nhựa có thể được tạo ra từ nhiều loại 'mers' khác nhau, viết tắt của các đơn vị hóa học. Hầu hết các đơn vị hóa học có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc các hydrocacbon khác. Hydrocacbon, như tên gọi, được tạo thành từ hydro và carbon. Vì vậy, nhựa được tạo thành từ (hầu hết) hydro và carbon đã được lắp ráp với nhau để tạo thành các chất dẻo (như etylen hoặc propylen). Sau đó các chất dẻo này liên kết với nhau để tạo thành chuỗi và khi các chuỗi này đủ dài để trở thành 'poly' (thường khi ít nhất 100 mers đã liên kết với nhau), chúng ta sẽ có vật liệu gọi là nhựa/polyme.
Hạt nhựa thuộc họ nhựa nhiệt dẻo được tạo thành từ các phân tử chuỗi dài bao gồm chủ yếu là carbon và hydro được gọi là polyme. Từ kết hợp “poly” đề cập đến nhiều và “mer” đề cập đến các đơn vị lặp lại phân tử riêng lẻ được liên kết với nhau. Thành phần mer của các loại nhựa khác nhau, độ bền của các liên kết phân tử giữ các mer với nhau và độ dài của chuỗi polyme là những yếu tố quyết định chính đến tính chất của nhựa. Một số loại nhựa sẽ thay thế nhiều loại đơn vị mer. Hạt nhựa thuộc họ nhựa nhiệt rắn trong khi nó cũng tương tự như các loại nhựa được mô tả ở trên, có các mối liên kết khác nhau giữa các hạt nhựa bao gồm các liên kết chéo mang lại cho chúng các đặc tính khác nhau. Trong một số trường hợp nó có khả năng chịu nhiệt độ cao và không bị tan chảy khi nhiệt độ tăng.
2. Hạt nhựa được cấu thành như thế nào?
Có rất nhiều loại nhựa nhiệt dẻo có nguồn gốc từ nguyên liệu thô gọi là ethylene. Và ethylene được sản xuất theo nhiều cách khác nhau, chủ yếu từ nguyên liệu dầu hoặc khí đốt. Một cách rất phổ biến là cho nguyên liệu vào máy bẻ khóa bằng hơi nước và tạo ra ethylene, cùng với một số thứ khác. Etylen sau đó được trùng hợp thành polyetylen hoặc polypropylen. PVC, PS, PET và butadien cũng được sản xuất như vậy.
Đây là một đoạn trích từ một bài báo giải thích tính ưu việt của hạt nhựa: "Ethylene là điểm khởi đầu cho bốn sản phẩm bao gồm: polyetylen (ba loại: LDPE, LLDPE và HDPE), ethylene oxide, ethylene dichloride (tiền thân của monome vinyl clorua) và etylbenzen (tiền chất của styren). Các sản phẩm chuyên dụng hơn, khối lượng nhỏ hơn bao gồm α-olefin tuyến tính, monome vinyl axetat, etanol tổng hợp, v.v." Sau đây là danh sách một số sản phẩm hạt nhựa ethylene phổ biến:
| PVA Poly(vinyl acetate), poly(vinyl alcohol) |
PET Poly(ethylene terephthalate) |
| PVC Poly(vinyl chloride) |
PS Polystyrene |
| LLDPE Linear low-density polyethylene |
PEG Poly(ethylene glycol) |
| LDPE Low-density polyethylene |
HDPE High-density polyethylene |
Cho đến nay, phương pháp sản xuất etylen chủ yếu là quá trình cracking hơi nước từ nguyên liệu khí (etan, propan hoặc butan) hoặc nguyên liệu lỏng (naphtha hoặc dầu khí). Ở nhiệt độ cực cao 850 độ C hoặc cao hơn nhiều, một loạt quá trình cracking cơ giới hóa không xúc tác có hệ thống đã được thực hiện. Ethylene là thành phẩm mong muốn của quá trình này; nhưng các phân tử có giá trị khác, chẳng hạn như propylene, butadiene và benzen, cũng đồng thời được sản xuất. Năng suất của mỗi đồng sản phẩm chủ yếu là một chức năng của nguyên liệu được sử dụng. Cracking ethane hầu như không tạo ra đồng sản phẩm nào; nhưng quá trình cracking naphtha cung cấp một lượng đáng kể propylen, butadien và benzen. Trên toàn thế giới, quá trình cracking bằng hơi nước có thể được coi là một trong những nguồn tài nguyên quan trọng nhất của butadien, propylene và nguồn phụ cấp hàng đầu của benzen. Hình ảnh sau đây minh họa sơ đồ của chuỗi quá trình cracking hơi nước cơ giới hóa có hệ thống theo cách đơn giản nhất.
