Chất hóa dẻo là gì? Định nghĩa và các ứng dụng chính của nó

Cập nhật: 08:25 - 10 tháng 9, 2022

Chất hóa dẻo (tiếng anh gọi là Phthalate) là chất được tìm thấy nhiều trong các loại dung môi hóa dẻo hiện nay. Hãy cùng Dung Môi Công Nghiệp tìm hiểu kỹ về nó nhé!

Chất hóa dẻo là gì? Định nghĩa và các ứng dụng chính của nó
Chất hóa dẻo (Phthalate)

Chất hóa dẻo là gì?

Chất hóa dẻo là một chất hóa học được thêm vào trong quá trình sản xuất nhựa, sơn nhằm làm thay đổi tính chất cơ bản của vật liệu.

Chất hóa dẻo là một họ các hợp chất hóa học chủ yếu được sử dụng để tạo ra polyvinyl clorua (PVC), hoặc vinyl, linh hoạt và dễ uốn dẻo. Chất hóa dẻo (Phthalate) là một trong những chất hóa dẻo được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới và được phân loại là "cao" hoặc "thấp", tùy thuộc vào trọng lượng phân tử.

Hóa dẻo là đưa vào thể tích polymer một lượng chất lỏng hay rắn có khối lượng phân tử thấp nhằm làm cho polymer mềm dẻo hơn. Làm khả năng trượt tương đối giữa các mạch phân tử và dễ gia công hơn. Làm thay đổi độ nhớt của hệ. Gia tăng độ mềm dẻo của mạch phân tử và làm linh động hóa cấu trúc đại phân tử.

Chất hóa dẻo là những chất khi cho vật liệu làm tăng độ mềm dẻo của vật liệu. Chất hóa dẻo được sử dụng nhiều khi gia công các vật liệu polymer. Hàm lượng chất hóa dẻo thường từ 35-50%. Chất hóa dẻo thường là este của các hợp chất hữu cơ như Di-Octyl Phthalate (DOP), Dioctyl Terephthalate (DOTP).

Chất hóa dẻo làm giảm nhiệt độ thủy tinh hóa thời gian và nhiệt độ nóng chảy Tm của polymer. Nó làm giảm tính cứng nhưng tăng tính bền, dai của vật liệu. Làm mềm dẻo của mạch phân tử và làm linh động hóa cấu trúc đại phân tử.

Đưa vào trong thể tích polymer một lượng chất lỏng hay rắn nhằm làm dẻo polymer. Tăng khả năng trượt tương đối của các mạch phân tử dể gia công. Hóa dẻo làm giảm nhiệt độ thủy tinh hóa của polymer giảm độ mòn và tạo cho polymer có tính đàn hồi ngay ở nhiệt độ thấp.

Lịch sử Phthalate

Sự phát triển của xenlulo nitrate vào năm 1846 đã dẫn đến việc phát minh ra dầu thầu dầu vào năm 1856 dùng để sử dụng như là chất làm mềm dẻo đầu tiên. Vào năm 1870, chất long não trở nên phổ biến hơn và khả năng làm mềm dẻo so với xenlulo nitrat. Những chất Phthalate đầu tiên được giới thiệu vào những thập niên 1920 và nhanh chóng thay thế chất long não dễ bay hơi và có mùi này. Vào năm 1931, khả năng thương mại của chất PVC và sự phát triển của Di(2-ethylhexyl) phthalate làm bùng nổ sự phát triển ngành công nghiệp nhựa PVC.

Phân loại chất hóa dẻo

Hóa dẻo phụ: các dầu thơm và dầu béo paraffin cloro hóa và ester.

Hóa dẻo chính: những loại ester của axit hay rượu, những axit 1 có vòng (teraphtalic, benzoic) hay mạch thẳng (adipic, ezelaic, sahanic, phosphoric) còn những rượu có thể là monohydric

Ứng dụng của Chất hóa dẻo

Chất hóa dẻo là gì? Định nghĩa và các ứng dụng chính của nó
Ứng dụng chất hóa dẻo trong đời sống.

Phthalate - chất hóa dẻo chủ yếu được sử dụng để làm mềm hoặc “làm dẻo” vinyl, do hiệu suất mạnh, độ bền và tính ổn định của chúng. Chúng được liên kết chặt chẽ vào cấu trúc của vinyl và không dễ dàng di chuyển ra khỏi sản phẩm hoặc bay hơi.

Mặc dù chúng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng các loại phthalate cao khác nhau không nhất thiết phải thay thế cho nhau. Các đặc tính của một phthalate riêng lẻ thường làm cho nó rất phù hợp với một sản phẩm cụ thể, cho phép các nhà sản xuất đáp ứng các yêu cầu duy nhất về việc sử dụng nó (chức năng và thông số kỹ thuật an toàn), ngoại hình (kết cấu, màu sắc, kích thước và hình dạng), độ bền và độ hao mòn.

Kiến trúc và xây dựng

Từ tấm lợp tiết kiệm năng lượng, đến chất kết dính và chất bịt kín linh hoạt, đến lớp hoàn thiện nội thất bền, chất hóa dẻo được sử dụng trong các ứng dụng kiến trúc và xây dựng để làm cho nhiều loại bề mặt vinyl bền hơn và dễ bảo trì hơn. Các ứng dụng chính của PVC dẻo trong các tòa nhà bao gồm: màng lợp vinyl, sàn đàn hồi, lớp phủ tường, bề mặt trần cách âm, màng chống thấm và cách điện dây điện.

Dây và cáp điện

Chất hóa dẻo được sử dụng trong vật liệu cách nhiệt PVC cho hệ thống dây điện kết nối và hỗ trợ các thiết bị điện tử. Ví dụ: Chất hóa dẻo có thể được sử dụng trong PVC bao phủ hệ thống dây điện của TV và máy tính. Một số lợi ích của việc sử dụng phthalate bao gồm hiệu suất nhiệt độ thấp, tính linh hoạt, khả năng chịu nhiệt và điện trở suất.

Ngành Ô tô

Nội thất, bọc ghế và trang trí nội thất trong ô tô sử dụng nhựa vinyl được làm mềm với phthalate vì độ bền, khả năng chống tia cực tím và khả năng chịu nhiệt độ cao. Lớp phủ PVC dưới gầm và các thành phần trong ô tô giúp chống lại sự ăn mòn của nước và thời tiết.

Sản phẩm ngoài trời

Bởi vì phthalate giúp làm cho PVC dẻo hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết thay đổi - duy trì tính linh hoạt trong điều kiện lạnh và chống xuống cấp ở nhiệt độ cao - chúng được tìm thấy trong nhiều sản phẩm bên ngoài, bao gồm lót bể bơi, vòi nước, màng lợp và giày dép chống thấm nước, chẳng hạn như như ủng đi mưa...

Chất hóa dẻo ứng dụng trong sản xuất Sơn

Chất hóa dẻo sơn được hiểu là những chất cho thêm vào trong thành phần của sơn làm cho màng sơn mềm, độ co dãn lớn, bền ánh sáng, chịu nhiệt và chịu lạnh.

Chất hóa dẻo ứng dụng trong sản xuất Sơn
Chất hóa dẻo ứng dụng trong sản xuất Sơn.

Vai trò của chất hoá dẻo là tăng và duy trì tính mềm dẻo của màng sơn, nhất là những màng sơn dùng các chất tạo màng giòn. Các chất hoá dẻo có thể trộn cơ học với polyme trong quá trình chế tạo sơn (hoá dẻo ngoại) hoặc bằng phương pháp hoá học qua phản ứng đồng trùng hợp (hoá dẻo nội). Trong nhiều loại sơn, ví dụ sơn trên cơ sở cao su clo hoá và nitroxenlulo, chất hoá dẻo có thể chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần chất tạo màng. Trong những trường hợp này, bản chất của chất hoá dẻo ảnh hưởng đáng kể đến tính chất màng sơn. Các polyme khác không yêu cầu một lượng hoá dẻo lớn như vậy và nhiều polyme tương đối mềm dẻo nên không cần hoá dẻo ngoại.

Chất hoá dẻo thông thường là những chất có trọng lượng phân tử thấp, lỏng, khó bay hơi và trộn lẫn hoàn toàn với chất tạo màng. Trong các ứng dụng, thì chất hóa dẻo nhất thiết phải có ảnh hưởng tối thiểu đến độ chảy mềm của màng, nhưng lại phải làm cho màng đàn hồi đến mức tối đa. Trong một số trường hợp cũng có thể dùng một số loại nhựa trọng lượng phân tử cao để tăng độ đàn hồi cho loại tương đối giòn, ví dụ nhựa alkyd để dẻo hoá cao su clo hoá.

Chất dẻo hoá không được ảnh hưởng đến màu sắc của màng sơn và bản thân nó không được thay đổi đáng kể màu sắc trong quá trình sử dụng. Ngoài ra đa số các trường hợp nó phải là một chất không độc.

Có rất nhiều chất hóa dẻo được sử dụng trong công nghiệp màng phủ. Chúng được chia thành các loại khác nhau tùy theo thành phần hóa học (bản chất hóa học) cũng như bản chất của sự hóa dẻo (nội, ngoại). Trong khuôn khổ của bài báo này xin được trình bày một số loại chất hóa dẻo thông dụng như:

Hóa dẻo Parafin chlor hóa

Parafin clo hóa được sử dụng làm chất hóa dẻo thường ở dạng dung dịch lỏng nhớt. Parafin clo hóa có nhiệt độ sôi cao, rất khó bị bay hơi, không bị oxy hóa và chịu được nhiệt độ cao (không cháy). Nó có thể hòa tan tốt trong nhiều dung môi thực và phối trộn tốt cho nhiều loại nhựa. Parafin clo hóa đóng vai trò hóa dẻo cho nhựa và cải thiện nhiều tính năng như mong muốn vì nó trơ với các yếu tố có thể phá hủy màng như nhiệt độ, ánh sáng.

Xem thêm: Chlorinated Paraffin (CP) - Cereclor S52 - Parafin Clo Hóa

Hóa dẻo Phthalate

Phtalate là loại hóa dẻo quan trọng nhất trong các loại hóa dẻo hóa học, chiếm hơn một nửa tổng sản phẩm hóa dẻo. Chúng là các este của anhydrit phtalic và các rượu khác nhau.

Các loại chất hóa dẻo thông dụng

Tên Viết tắt Công thức hóa học Số CAS
Dimethyl phthalate DMP C6H4(COOCH3)2 131-11-3
Diethyl phthalate DEP C6H4(COOC2H5)2 84-66-2
Diallyl phthalate DAP C6H4(COOCH2CH=CH2)2 131-17-9
Di-n-propyl phthalate DPP C6H4[COO(CH2)2CH3]2 131-16-8
Di-n-butyl phthalate DBP C6H4[COO(CH2)3CH3]2 84-74-2
Diisobutyl phthalate DIBP C6H4[COOCH2CH(CH3)2]2 84-69-5
Butyl cyclohexyl phthalate BCP CH3(CH2)3OOCC6H4COOC6H11 84-64-0
Di-n-pentyl phthalate DNPP C6H4[COO(CH2)4CH3]2 131-18-0
Dicyclohexyl phthalate DCP C6H4[COOC6H11]2 84-61-7
Butyl benzyl phthalate BBP CH3(CH2)3OOCC6H4COOCH2C6H5 85-68-7
Di-n-hexyl phthalate DNHP C6H4[COO(CH2)5CH3]2 84-75-3
Diisohexyl phthalate DIHxP C6H4[COO(CH2)3CH(CH3)2]2 146-50-9
Diisoheptyl phthalate DIHpP C6H4[COO(CH2)4CH(CH3)2]2 41451-28-9
Butyl decyl phthalate BDP CH3(CH2)3OOCC6H4COO(CH2)9CH3 89-19-0
Di(2-ethylhexyl) phthalate DEHP, DOP C6H4[COOCH2CH(C2H5)(CH2)3CH3]2 117-81-7
Di(n-octyl) phthalate DNOP C6H4[COO(CH2)7CH3]2 117-84-0
Diisooctyl phthalate DIOP C6H4[COO(CH2)5CH(CH3)2]2 27554-26-3
n-Octyl n-decyl phthalate ODP CH3(CH2)7OOCC6H4COO(CH2)9CH3 119-07-3
Diisononyl phthalate DINP C6H4[COO(CH2)6CH(CH3)2]2 28553-12-0
Di(2-Propyl Heptyl) phthalate DPHP C6H4[COOCH2CH(CH2CH2CH3)(CH2)4CH3]2 53306-54-0
Diisodecyl phthalate DIDP C6H4[COO(CH2)7CH(CH3)2]2 26761-40-0
Diundecyl phthalate DUP C6H4[COO(CH2)10CH3]2 3648-20-2
Diisoundecyl phthalate DIUP C6H4[COO(CH2)8CH(CH3)2]2 85507-79-5
Ditridecyl phthalate DTDP C6H4[COO(CH2)12CH3]2 119-06-2
Diisotridecyl phthalate DIUP C6H4[COO(CH2)10CH(CH3)2]2 68515-47-9

Vấn đề an toàn

Bên cạnh những ứng dụng và lợi ích vô cùng rộng rãi của Chất hóa dẻo thì cũng không thể không nhắc đến tác hại của nó.

Tác hại

Theo nghiên cứu của trường Y tế cộng đồng Mailman thuộc Đại học Columbia, Mỹ đăng trên tạp chí Triển vọng về môi trường sức khỏe (Environmental Health Perspectives), phthalate có những tác hại:

  • Gây hại cho sự phát triển trí não, phát triển hành vi và sự phối hợp giữa các cơ ở trẻ.
  • Tác động đến hàm lượng hormone tuyến giáp vốn đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển não của thai nhi và trẻ sơ sinh.
  • Giảm testosterone (kích thích tố sinh dục nam) quan trọng cho việc phát triển giới tính nam. Những phát hiện này ít nhất là một cảnh báo mới trong khi thế giới vẫn tranh cãi về tác hại phthalates và có nên cấm sử dụng loại hóa chất này hay không.

Làm sao tránh?

Hiện nay, người ta không chỉ cảnh giác với các dẫn chất phthalate bị nhiễm trong thực phẩm mà còn lo ngại về các vật dụng sinh hoạt hằng ngày có chứa các chất gây nguy hại này. Cũng vì tác hại của dẫn chất phthalate nên hiện nay Nghị viện châu Âu không cho phép dùng DBP, DEHP có trong đồ chơi trẻ em và cả mỹ phẩm.

Việc cảnh giác, phát hiện và không sử dụng các loại thực phẩm chứa DEHP rất cần thiết. Đồng thời cũng nên dùng cẩn thận các sản phẩm nhựa dẻo như PVC vì có thể chứa các dẫn chất phthalate. Không nên chế biến thức ăn quá nóng trong các tô chén, bao bì bằng nhựa mà nên thay bằng vật đựng bằng sứ (nhiệt độ quá nóng các phthalate dễ thôi ra). Dùng lá chuối hoặc giấy làm bao bì thay vì dùng bao bì bằng nhựa, plastic...