Phương pháp chế tạo chất dẻo tốt hơn, thân thiện môi trường hơn

Mới đây, các chuyên gia tại Trung tâm Kỹ thuật Đại Phân tử của Đại học Carnegie Mellon đã phát hiện ra một phiên bản cải tiến của quy trình thông thường vẫn được sử dụng để chế tạo chất dẻo.

Phương pháp mới không chỉ chế tạo chất dẻo nhanh hơn và rẻ hơn, mà còn có thể giúp giảm thiểu lượng chất thải công nghiệp phát sinh. Theo Krzysztof Matyjaszewski, Giám đốc của Trung tâm Kỹ thuật Đại Phân tử, các nhà nghiên cứu đã thiết lập quy trình mới hiệu quả ít nhất là gấp 100 lần và dễ áp dụng vào các quy trình công nghiệp hơn nhiều.

James Spanswick, Hiệu phó Đại học Carnegie Mellon, cho biết, khoảng một nửa chất dẻo hàng ngày, bao gồm bọt Styrol, plexiglass và các chất dẻo được dùng làm túi, được chế tạo trong quy trình gọi là đồng trùng hợp gốc. Đồng trùng hợp gốc là quy trình mà polyme, là đại phân tử có các đơn vị lặp lại, được chế tạo bằng cách bổ sung một tiểu đơn vị phân tử (monome) lần lượt vào mạch đang phát triển. Các nhà khoa học đã nghiên cứu phiên bản hơi khác một chút với phản ứng này – là sự đồng trùng hợp gốc nguyên tử - cho phép các nhà khoa học điều khiển chính xác cấu trúc của polyme cần chế tạo.

Theo Spanswick, chất dẻo có thể được thiết kế để đáp ứng nhiệm vụ theo phương thức hiệu quả hơn, ví dụ như là chất bôi trơn chảy tốt hơn, sơn dễ sơn hơn và các hỗn hợp hoá chất ổn định hơn, vì các nhà nghiên cứu có thể bổ sung một ít monome vào mạch polyme, vì vậy có thể tạo thêm chức năng cho polyme theo như phương thức đã thiết kế.

Để tiến triển, quy trình đồng trùng hợp cần có chất xúc tác hoá học, là chất có thể tăng tốc độ phản ứng mà không bị tiêu hao. Matyjaszewski và nhóm nghiên cứu nhận thấy, bằng cách bổ sung các hoá chất phụ gia đơn giản, như đường và vitamin C, có thể giảm lượng chất xúc tác đồng xuống 500 lần. Sự giảm lượng chất xúc tác này giúp loại trừ được công đoạn khử chất xúc tác dư trong sản phẩm, là quy trình vừa mất thời gian vừa tốn chi phí.

Ích lợi của việc giảm lượng chất xúc tác khá đa dạng: giúp giảm thiểu lượng chất thải độc hại phát sinh trong quy trình chế tạo chất dẻo, giảm nhẹ tác động đến môi trường. Ngoài ra, nó cho phép sử dụng chất dẻo trong các bộ phận cấy ghép mà không phải quan ngại về nồng độ ảnh hưởng xấu đến các quá trình hoá học trong cơ thể.