VINACHEM

Các chấtđộn vô cơ đã được biết đến từ lâu mặc dù ngay từ lúc đầu chúng lại chịu tiếng xấu. Một ấn phẩm xuất bản tại Boston (Mỹ) năm l858 có viết: "Các nhà sản xuất đồ dùng cao su nói rằng chất độn đã nâng cấp hàng hóa, làm cho nó bền hơn, nhưng thực ra đó chỉ là sự gian lận trong kinh doanh để kiếm lời cao".

Vậy thực chất của vấnđề này ra sao? Năm 1973, nghĩa là hơn 100 năm sau, việc giá dầu tăng từ 2,7 lên 10,81 USD/ thùng đã làm tăng giá nguyên liệu đối với các nhà sản xuất polyme, buộc họ phải tìm cách tồn tại qua việc tăng sản lượng, giảm chi phí và tìm kiếm các chất độn vô cơ. Trong những năm 1990, việc phối trộn chất độn vô cơ đã trở thành một phương pháp cơ bản trong sản xuất polyme. Trong thời gian này người ta cũng tìm được nhiều chất độn cao cấp và tối ưu Việc tiêu thụ các chất độn ngày càng tăng trong suốt hai thập kỷ qua kể từ khi các hãng Mosanto và Du Pont đăng ký sáng chế đầu tiên sản xuất nilon độn phụ gia vô cơ. Hiện nay toàn thế giới mỗi năm tiêu thụ tới 8 triệu tấn chất độn và phụ gia cho chất dẻo. Lượng chất độn chiếm tới 50% khối lượng chất dẻo nhưng chỉ chiếm 15% giá. Khi độn, tính chất của polyme phải phù hợp với yêu cầu của khách hàng. Các đặc tính này được chia làm hai cấp: cấp 1 để đáp ứng các yêu cầu sử dụng và "cấp thoả thuận" - loại sản xuất theo yêu cầu của khách hàng. Nói chung, các polyme biến tính phải thỏa mãn những yêu cầu sau: có khả năng gia công và mức hao hụt cho phép, bề mặt phải đẹp, có độ đàn hồi và độ bền, có độ cứng, sử dụng được lâu, giảm được tác dụng lão hoá do nhiệt độ, thời tiết và thời gian. Cùng với các chất độn, các polyme có thể được biến tính thêm bằng cách phối trộn với các chất hoá rắn, các chất gia cường, chất ổn định, chất bôi trơn, chất mầu v.v... Biến tính bằng các chất độn vô cơ có thể làm thay đổi tính chất của nhiều polyme. Ngoài chức năng làm chất độn, chúng cũng có thể đóng vai trò chất gia cường, mầm kết tinh và là các chất mầu. Nhiều phụ gia vô cơ chuyên dụng được sử dụng làm các chất chống cháy, chống mài mòn, cách điện, tăng hệ số giãn nở nhiệt và tăng tỉ trọng của polyme.

Việc nghiên cứu và sản xuất các polyme biến tính (các chất dẻo chứa chấtđộn vô cơ là một trường hợp đặc biệt) chủ yếu ìà để làm cân bằrg và tối ưu hoá về một số phương diện; chẳng hạn, giữa độ cứng và tính đàn hồi, giữa độ chảy và độ cứng, chất lượng và giá thành v.v... Nhiệm vụ trước hết là phải nắm được nhu cầu của khách hàng để định ra chất lượng của chất dẻo. Các yếu tố quan trọng khác cần xem xét trong nghiên cứu sản xuất các loại chất dẻo chứa chất độn vô cơ là:

Tỷ lệ chất độn (các tỷ lệ về khối lượng và thể tích), vấn đề xử lý bề mặt chất độn (bằng các chất làm ướt, chất phân tán, chất phối hợp), cách thức phối trộn, nhiệt độ nóng chảy v.v... Độ cứng của nhựa có thể bị ảnh hưởng do những cách xử lý bề mặt khác nhau. Các phản ứng tương tác bên trong hệ thống nhiều cấu tử cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng của nhựa. Thí dụ: có những axit tác dụng với chất độn, một số chất độn như bột talc có thể hấp phụ các chất ổn định nhựa là các chất chống oxy hoá phenolic; ion đồng có thể làm giảm chất lượng của polypropylen, còn sắt sẽ ảnh hưởng xấu tới độ bền tia tử ngoại của nylon v.v...

Để phát triển chất dẻo chứa chất độn vô cơ, trước hết cần có nhiều kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức khoa học về vật liệu này, trong đó vấn đề xử lý bề mặt chất độn phải có vai trò lớn hơn trong công tác nghiên cứu và sản xuất.

Trong thập kỷ tới người ta sẽ chú ý nhiều đến các vấn đề phối hợp các chất độn và các chất gia cường trong chất dẻo, sử dụng nhiều hơn wollastonit đồng thời cần chú ý nhiều tới hoạt tính dẫn diện và nhiệt của sản phẩm. Ngoài ra công nghệ nano cũng là một trọng tâm có liên quan đến vấn đề này. Đây cũng sẽ là một vấn đề ưu tiên cần nghiên cứu.

TRỊNH BÁ HINH
Theo Industrial Mineral