VINACHEM

Chất dẻo polyme là vật liệu rất cần thiết trong cuộc sống hiện đại vì chúng nhẹ, bền và không có hoạt tính hóa học. Tuy nhiên, hầu hết các polyme không bám dính tự nhiên vào các vật liệu khác, nên cần phải có chất kết dính hoặc sử dụng phương pháp xử lý ăn mòn hóa học để liên kết chúng với nhau. Đây là vấn đề khó khăn đối với các lĩnh vực như thực phẩm và y học, vì những lĩnh vực này yêu cầu phải tránh nhiễm bẩn bằng mọi giá.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Osaka (Nhật Bản) đã phát triển một phương pháp sạch để liên kết các polyme công nghiệp. Đó là phương pháp xử lý bằng plasma, giúp cho cao su lưu hóa và chất dẻo PTFE (polytetraetylen) có thể kết dính với một hoặc nhiều vật liệu khác.

Nếu chất dẻo PTFE được phun plasma của heli ở 200 độ, nó có thể kết dính với cao su không lưu hóa - kỹ thuật này đã được các nhà nghiên cứu tại Osaka thực hiện trong phòng thí nghiệm. Nhưng việc kết dính PTFE với cao su lưu hóa lại đặt ra một thách thức lớn hơn. Trong nghiên cứu gần đây nhất, các nhà khoa học Nhật Bản đã tùy chỉnh phương pháp plasma để xử lý cao su silicon lưu hóa, khiến cho nó kết dính mạnh với PTFE.

Silicon đề cập trong nghiên cứu này là PDMS (polymetylsiloxane) - một loại nhựa phổ biến. Trong khi bước đột phá quan trọng để kết dính PTFE là xử lý bằng plasma có hỗ trợ nhiệt, bí quyết khi áp dụng với PDMS là bắn phá bề mặt chất dẻo bằng tia plasma sau khi nén plasma nitơ/ không khí qua một lỗ nhỏ. Tia plasma phá vỡ các liên kết Si-C trên bề mặt và chuyển đổi chúng thành silanol (Si-OH).

Nhờ có hoạt tính mạnh hơn bề mặt silicon ban đầu, những nhóm silanol này có thể liên kết với PTFE. ở áp suất cao, các liên kết hydro được hình thành giữa silanol và các nhóm chức chứa oxy trên PTFE đã xử lý. Các liên kết cộng hóa trị mạnh (C-O-Si, trong đó C của PTFE và Si của silicon) gắn kết hai polyme lại với nhau mà không cần chất kết dính.

Liên kết hai vật liệu này lại với nhau giúp chúng ta kết hợp những ưu điểm của cả hai: khả năng kháng hóa chất, chống bám bẩn, khả năng tự bôi trơn của PTFE và tính đàn hồi của silicon. Nếu cần bề mặt trong suốt, có thể thay thế PTFE mờ đục bằng PFA (perfluoroalkoxy alkan). Hơn nữa, khi mặt sau của PDMS cũng bị bắn phá bởi tia plasma, nó có thể liên kết với đồng và thậm chí với cả thủy tinh. Giống như cuộn băng dính hai mặt cực kì chắc chắn, vật liệu ba lớp này cho phép fluoropolyme dễ dàng bám chặt vào các vật liệu hữu ích khác.

PDMS đã được sử dụng rộng rãi trong y học, chẳng hạn trong các chip vi lỏng. Chúng ta sẽ có thể có được nhiều lợi ích lớn hơn khi làm cho PTFE và PDMS trở thành những vật liệu đa năng hơn để sử dụng trong y học và thực phẩm nhờ khả năng bám dính mà không cần chất kết dính. Do không sử dụng bất kỳ hóa chất dễ bay hơi nào, các nhà khoa học hi vọng phương pháp của họ sẽ mở rộng phạm vi ứng dụng cho vật liệu polyme trong các ngành công nghệ cao.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 12/2018