Sản phẩm nhựa hoặc kết cấu từ nhựa được sử dụng khắp mọi nơi. Tuy nhiên, độ bền của mỗi sản phẩm là khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng và chất lượng của sản phẩm. Bài viết này sẽ phân tích nguyên nhân chủ yếu tác động đến vòng đời sản phẩm nhựa cũng như tiết lộ phương pháp kéo dài thời gian sử dụng.
Đọc thêm:
- Phụ gia nhựa chống lão hóa là gì và ứng dụng của chúng trong ngành nhựa?
- Phụ gia chống lão hóa - Giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa
- Phụ gia chống lão hóa cho nhựa: phụ gia sơ cấp và thứ cấp
- Phụ gia chống tia UV cho nhựa - những điều bạn cần biết
I. Vòng đời của sản phẩm nhựa
Vòng đời của nhựa, hay còn được hiểu là hạn sử dụng của nhựa, được tính từ lúc nhựa bắt đầu được sử dụng đến khi không còn sử dụng được nữa hoặc bị loại bỏ. Người ta chia vòng đời của nhựa thành 4 loại như bảng dưới đây:
|
Thời gian
|
Ví dụ
|
|
Cực kỳ ngắn đến ngắn
|
Đồ dùng một lần, đồ đóng gói
|
|
Trung bình
|
Cốc, hộp đựng mỹ phẩm, hộp đựng đồ ăn, đồ dùng làm bếp
|
|
Dài
|
Đồ điện, đồ chơi
|
|
Rất dài
|
Thiết bị xe hơi, đường ống dẫn
|
Cũng giống như con người, nhựa trải qua một thời gian dài tiếp xúc với môi trường sẽ bị lão hóa. Chúng thay đổi cả về tính chất cơ học lẫn vật lí. Một số biểu hiện của việc nhựa bị lão hóa là chúng bị biến màu mất thẩm mỹ, gãy, nứt, vỡ và biến dạng so với ban đầu. Hệ quả của hiện tượng này là sản phẩm nhựa mất đi tính thẩm mỹ và mất an toàn cho người sử dụng. Chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hiện tượng lão hóa ở nhựa ngay sau đây.
II. Sự lão hóa của nhựa
Nhựa bị lão hóa, hay còn gọi là bị oxi hóa, già hóa là sự thay đổi tính chất của nhựa sau một thời gian sử dụng theo chiều hướng xấu.
Nguyên nhân dẫn đến sự lão hóa của nhựa
- Tác động vật lí: Nhiệt độ, lực cắt xé do trục vít, gia công nhiệt nhiều lần,…làm mạch nhựa kém ổn định, kết hợp với trục vít quay có thể gây cắt mạch. Quá trình này sinh ra các gốc tự do. Gốc tự do là những ion, phân tử chứa điện tử tự do chưa liên kết, khả năng hoạt động hóa học mạnh.
- Tác động hóa học: Oxi, phụ gia bị biến tính, ẩm, hóa chất…có từ môi trường xung quanh cũng có thể sinh ra các gốc tự do.
- Lão hóa trong quá trình gia công:
+ Cắt mạch do trục vít
+ Gia công nhiệt nhiều lần
+ Phụ gia phân hủy
+ Oxi hóa mạch nhựa
- Lão hóa trong quá trình sử dụng:
+ Tiếp xúc với nhiệt trực tiếp
+ Tiếp xúc với ẩm
+ Ánh sáng từ môi trường xung quanh
+ Tiếp xúc với bụi, bẩn, hóa chất,…
Chu trình oxi hóa của nhựa
2 yếu tố chính gây ra sự oxi hóa trong mạch nhựa chính là gốc tự do và Peroxide/Hydroperoxide. Peroxide/hydroperoxide là những chất có dạng R-O-O-R, dễ phân hủy khi được cung cấp năng lượng (nhiệt, ánh sáng), tạo thành những gốc tự do mới. Điển hình là oxy già H2O2. Gốc peroxide có dạng –O-O-R.
1 chu trình oxi hóa nhựa gồm
- Khơi mào: Là quá trình các tạp chất sinh ra gốc tự do do các tác động vật lý và hóa học. Kết quả là các gốc tự do, peroxide được hình thành.
- Phát triển mạch: Quá trình các gốc tự do tấn công vào những vị trí có năng lượng hoạt hóa yếu, để tạo thành các sản phẩm mới. Hậu quả là:
+ Tạo ra các gốc tự do mới
+ Tạo ra sự cắt mạch
+ Các chất mới bền hơn
- Tắt mạch: Các gốc tự do kết hợp với nhau tạo sản phẩm bền. Điều này quyết định sự thay đổi tính chất của mạch nhựa. Nhựa bị thay đổi cơ tính và màu sắc.
Sự lão hóa của một vài loại nhựa thông dụng
|
Loại nhựa
|
Nguyên nhân già hóa
|
Kết quả thường thấy
|
|
Polystyrene (GPPS, HIPS)
|
Gốc phenyl hoạt động mạnh, nhất là khi có ánh sáng mặt trời
|
Nhựa PS thường kém bền, dễ biến màu.
|
|
ABS (Acrylonitrile – Butadiene – Styrene)
|
Mạch chứa nối đôi của butadiene, gốc phenyl của styrene, nhóm ưa sáng cyanide
|
Nhựa ABS thường nhanh biến màu
|
|
PE, PP
|
Mạch thường chứa carbon bậc 3
|
Nhựa PE, PP thường kém bền, đặc biệt là PP
|
|
PET
|
Ít khi oxi hóa trong môi trường khô, dễ oxi hóa trong môi trường ẩm hơn
|
Nhựa PET tương đối bền
|
|
BPA - PC
|
Nhóm carboxyl và các gốc vòng thơm hoạt động, nhưng cả mạch rất cồng kềnh
|
Nhựa PC tương đối bền
|
III. Làm thế nào để kéo dài tuổi thọ của nhựa?
Các nhà sản xuất nhựa sẽ sử dụng phụ gia kháng lão hóa nhựa để tăng thời gian sử dụng sản phẩm nhựa, giảm thiểu tác động của quá trình lão hóa. Phụ gia kết hợp nhiều thành phần, đảm bảo hoạt động toàn diện và hiệu quả. Phụ gia chống lão hóa thường được chia làm 2 loại:
1. Phụ gia ngắt chuỗi CB
Phụ gia ngắt chuỗi hiệu quả khi kháng oxi hóa trong quá trình gia công và sử dụng sản phẩm. Nhóm phụ gia ngắt chuỗi thường sử dụng bao gồm Phenolic, Amine, HAS.
|
Nhóm
|
Chất
|
Loại
|
Ứng dụng
|
|
CB-D
|
|
Phenolic
|
PP, PE, HIPS, PMP, PVC, ABS,…
|
|
|
Phenolic
|
Polyurethane, polypropylene, polyester
|
|
|
Amine
|
Polyolefins, PAs, styrenics
|
|
CB-A
|
|
HAS
|
PP, PE, PS, ABS
|
1. Phụ gia phân hủy peroxide
Phụ gia phân hủy peroxide giúp tăng hiệu quả kháng oxi hóa trong quá trình sử dụng sản phẩm. Nhóm phụ gia phân hủy peroxide thường sử dụng bao gồm nhóm Phosphite và Sulfur.
|
Loại
|
Chất
|
Ứng dụng
|
|
Phosphites Ester
|
|
PE, PP, PS, Polyesters, PVC, thermoplastic
|
|
|
PP, PE
|
|
Sulfur Compounds
|
|
PP, PE, PVC, ABS
|
|
|
Polyurethanes
|
Sử dụng phụ gia chống lão hóa có tác dụng hạn chế hiện tượng giảm cấp ở thành phẩm nhựa do tác động từ các yếu tố vật lý, hóa học, giúp thành phẩm bền chắc và có tuổi thọ lâu hơn. Nếu bạn đang tìm kiếm một loại phụ gia phù hợp cho sản phẩm nhựa của mình, đừng ngần ngại liên hệ đội ngũ tư vấn viên của chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn và nhận mẫu!