Vì sao đồ dùng bằng chất dẻo bị cứng lại khi mùa đông đến?

Chất dẻo có một “tính xấu”: khi mùa đông đến thì bị cứng lại, nhưng khi trời ấm lên lại mềm ra. Vì sao lại có hiện tượng này?

Chất dẻo là những chất trùng hợp, tức những chất có phân tử lớn được tạo thành do nhiều phân tử nhỏ liên kết với nhau. Ví dụ, polyetylen là phân tử lớn do nhiều phân tử etylen nối lại mà thành. Phân tử polyclovinyl cũng được tạo nên từ nhiều phân tử clovinyl liên kết với nhau. Phản ứng trong đó các phân tử nhỏ nối lại tạo thành phân tử lớn được gọi là phản ứng “trùng hợp”. Khi các phân tử clovinyl kết hợp với nhau, chúng tạo thành một phân tử lớn polyclovinyl giống như một dây xích gồm nhiều mắt nối tiếp, tạo ra loại bột màu trắng là nhựa polyclovinyl.

Polyclovinyl vốn là chất vừa cứng nhưng cũng có thể làm cho mềm dẻo. Khi ở trạng thái cứng, các “mắt xích” do những phân tử nhỏ kết nối thành phân tử lớn liên kết rất bền chắc. Nhưng nếu thêm vào giữa các “mắt xích” ấy một “chất bôi trơn”, chúng sẽ linh động hơn và phân tử lớn trở nên mềm dẻo. Trong công nghiệp chất dẻo, “chất bôi trơn” này được gọi là chất hóa dẻo.

Vào mùa đông, khi trời lạnh, có loại chất hóa dẻo không chịu được nhiệt độ thấp nên khả năng “bôi trơn” giảm đi. Các “mắt xích” trong chất dẻo không còn linh động, khiến chất dẻo bị cứng lại. Khi thời tiết ấm lên, chất hóa dẻo phục hồi “khả năng bôi trơn”, các mắt xích trong phân tử chất dẻo lại chuyển động linh hoạt, nên chất dẻo mềm ra. Cũng có những chất hóa dẻo dễ bay hơi. Sau một thời gian sử dụng, chất hóa dẻo có thể bay hơi hết; các “mắt xích” không còn được “bôi trơn” nên vật liệu trở nên cứng. Nếu thường xuyên dùng xà phòng béo để tẩy rửa đồ nhựa, hoặc để chất dẻo tiếp xúc nhiều với dầu mỡ, chất hóa dẻo cũng có thể bị hòa tan dần vào dầu mỡ hoặc nước xà phòng, làm chất dẻo rắn lại.

Ngoài ra, khi đồ dùng bằng chất dẻo đã sử dụng lâu, ngoài nguyên nhân chất hóa dẻo bay hơi khiến các “mắt xích” trong phân tử lớn mất tính linh động, còn có một nguyên nhân khác. Các phân tử lớn chịu tác động của các lực tự nhiên như mưa, nắng và phong hóa; chuỗi phân tử có thể bị gãy thành các đoạn nhỏ, làm chất dẻo biến thành bột rắn. Trong công nghệ chất dẻo, hiện tượng này được gọi là “lão hóa”.

Vậy có loại đồ dùng bằng chất dẻo nào không bị cứng lại không? Ngày nay, người ta đã tìm được nhiều loại chất hóa dẻo khó bay hơi và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ thấp. Những đồ dùng bằng chất dẻo được hóa dẻo bằng các chất này có thể luôn mềm mại trong suốt bốn mùa xuân, hạ, thu, đông.

Người ta còn sử dụng một phương pháp khác khá kỳ diệu. Trong quá trình sản xuất polyclovinyl, người ta đưa vào một lượng axetat etyl thích hợp. Các “phân tử lớn” được tạo thành theo cách này có xen kẽ một ít phân tử nhỏ, chẳng hạn axetat etyl, nên không cần dùng chất hóa dẻo mà vẫn không bị cứng lại khi mùa đông đến.