Nhựa Polystyrene (PS): Đặc điểm, phân loại và ứng dụng

Nhựa PS (nhựa Polystyrene, nhựa số 6) là một loại Polymer nhiệt dẻo có công thức hóa học (C8H8)n, được hình thành từ Styrene thông qua phản ứng trùng hợp.

Eduard Simon, một nhà bào chế thuốc tại Berlin, đã phát hiện ra nhựa PS vào năm 1839 và tập đoàn IG Farben tại Đức bắt đầu sản xuất thương mại loại nhựa này từ năm 1931.

Nhựa PS có 6 đặc điểm nổi bật: độ trong suốt cao, cứng, giòn, không độc, không mùi và có khả năng chống phân hủy bởi nhiều Axit và Bazơ.

Với khối lượng riêng 1.05 – 1.06 g/cm³, độ bền kéo 35 – 59 N/mm² và khả năng nhiệt độ tốt 70 – 75°C, nhựa Polystyrene có thể biến thành thể lỏng ở 100°C và trở lại thể rắn khi nguội, giúp dễ dàng tạo hình bằng nhiều phương pháp.

Nhựa PS có 5 loại chính:

1. Nhựa EPS (Expanded Polystyrene)
2. Nhựa XPS (Extruded Polystyrene Foam)
3. Nhựa OPS (Oriented Polystyrene)
4. Nhựa HIPS (High Impact Polystyrene)
5. Nhựa GPPS (General Purpose Polystyrene).

Mỗi loại có đặc tính và ứng dụng riêng, trong đó EPS và XPS thường dùng làm vật liệu cách nhiệt, OPS làm bao bì, HIPS làm vỏ thiết bị và GPPS làm bao bì thực phẩm trong suốt.

Dựa trên những thông tin được cung cấp từ các nguồn đáng tin cậy, Kosmos tìm hiểu được nhựa PS được ứng dụng rộng rãi trong 4 lĩnh vực chính: bao bì (hộp đựng thực phẩm, cốc nhựa), điện tử (vỏ thiết bị), y tế (ống tiêm, ống nghiệm) và xây dựng (tấm cách nhiệt, vật liệu trang trí).

“Polystyrene có các đặc tính cơ học đáng chú ý với độ bền kéo từ 35 – 59 N/mm² và độ ổn định nhiệt độ hoạt động trong khoảng 70 – 75°C, khiến vật liệu này được dùng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.” theo Báo cáo quốc tế của Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) (2024).

Nhựa PS là gì?

Nhựa PS (Polystyrene) là một loại Polymer nhiệt dẻo có công thức hóa học (C₈H₈)n. Loại nhựa này có mã SPI (Society of the Plastics Industry, ký hiệu nhựa) là số 6 nên còn được gọi là nhựa số 6. Nó được hình thành từ Styrene, thông qua phản ứng trùng hợp. Cấu trúc hóa học của nhựa PS bao gồm các đơn vị Styrene liên kết với nhau tạo thành mạch Polymer dài.

Tóm tắt lịch sử nhựa Polystyrene

Dưới đây là các thông tin về quá trình khám phá và sản xuất nhựa Polystyrene mà Kosmos đã tổng hợp từ nhiều nguồn uy tín.

Quá trình khám phá 

Theo những thông tin đã được kiểm chứng bởi các chuyên gia và nguồn tin uy tín, tổng kho Kosmos được biết quá trình khám phá nhựa Polystyrene có 4 mốc thời gian chính:

1. Năm 1839, Eduard Simon (một nhà bào chế thuốc ở Berlin) là người đầu tiên phát hiện ra tiền chất của nhựa PS từ nhựa cây kẹo cao su phương Đông. Cụ thể, ông chưng cất nhựa cây thành một chất nhờn đặt tên là Styrol (Styrene). Chỉ sau vài ngày, chất nhờn ấy đã đông đặc thành dạng thạch mà ngày nay nó được biết đến là Polymer.
2. Năm 1845, hai nhà hoá học là John Buddle Blyth (người gốc Jamaica) và August Wilhelm von Hofmann (người Đức) đã chứng minh sự chuyển đổi từ dạng lỏng thành dạng thạch của Styrene không cần Oxy.
3. Năm 1866, nhà hoá học Marcellin Berthelot (người Pháp) xác định chính xác quá trình hình thành dạng thạch của Styrene là một quá trình trùng hợp (phản ứng trùng hợp, Polymer hóa).
4. Khoảng 80 năm sau, nhà hoá học Hermann Staudinger (người Đức) nhận ra việc đun nóng Styrene sẽ bắt đầu phản ứng dây chuyền tạo ra các đại phân tử, cuối cùng dẫn đến sự ra đời của nhựa Polystyrene.

Quá trình sản xuất

Từ năm 1931 – 1949 có 4 đơn vị chính tiến hành sản xuất nhựa Polystyrene:

1. Năm 1931, IG Farben (tập đoàn hoá chất và dược phẩm tại Đức) bắt đầu sản xuất PS ở dạng viên.
2. Năm 1944, Otis Ray McIntire (một kỹ sư hoá học) đã phát triển quy trình sản xuất PS dạng bọt (Styrofoam).
3. Năm 1949, Fritz Stastny (một kỹ sư hoá học) đã phát triển hạt PS tiền mở rộng để đúc khuôn và ép đùn (Styropor).
4. Năm 1954, Công ty Koppers (công ty hoá chất và vật liệu, Hoa kỳ) đã phát triển bọt PS mở rộng (EPS) dưới tên thương mại Dylite.

Đặc điểm của nhựa Polystyrene

Đặc điểm chính của nhựa Polystyrene là trong suốt, cứng và giòn. Có thể làm tăng khả năng chống va đập của loại nhựa này bằng cách kết hợp với các vật liệu khác. Chúng có thể biến thành thể lỏng ở nhiệt độ 100℃ và trở lại thể rắn khi để nguội. Đặc điểm này khiến nhựa PS dễ tạo hình bằng phương pháp ép đùn (tạo xốp), tạo hình chân không (tạo màng) và đúc.

Polystyrene không độc, không mùi và là nhựa được sử dụng chủ yếu trong ngành bao bì thực phẩm. Polystyrene tương đối trơ về mặt hóa học, không thấm nước và có khả năng chống phân hủy bởi nhiều Axit và Bazơ. Đặc biệt, nhựa số 6 PS thành hình sau khi đúc có độ chi tiết khá cao.

Tính chất cơ học của nhựa PS

Sau khi tiến hành thu thập và đánh giá thông tin từ các nguồn uy tín Kosmos đã tổng hợp những tính chất cơ học của nhựa Polystyrene qua bảng sau đây:

Phân loại nhựa Polystyrene?

Có 5 loại Polystyrene chính là: EPS (Expanded Polystyrene), XPS (Extruded Polystyrene Foam), OPS (Oriented Polystyrene), HIPS (High Impact Polystyrene) và GPPS (General Purpose Polystyrene).

Expanded Polystyrene – EPS

EPS là nhựa PS dạng xốp. Xốp EPS được sản xuất bằng cách làm nở các hạt Polystyrene nhỏ trong khuôn, thông qua nhiệt và hơi nước. Quá trình giãn nở không đều khiến tấm xốp EPS chứa các khoảng trống nhỏ. Các khoảng trống trên sẽ là nơi thấm không khí và hơi ẩm. Vì thế, xốp EPS là giải pháp lí tưởng cho môi trường ẩm. Các ứng dụng phổ biến của EPS là:

• Hộp đựng thực phẩm
• Hộp đựng đồ dễ vỡ
• Tấm cách nhiệt
• Làm mũ bảo hiểm xe máy.

Extruded Polystyrene Foam – XPS

XPS cũng là nhựa Polystyrene dạng xốp. Tuy nhiên, xốp XPS được sản xuất bằng cách ép đùn Polystyrene với các chất phụ gia khác và để nguội. Xốp XPS không có khoảng trống nên khả năng chống nước và cản khí là 100%. Có thể nói, xốp XPS là giải pháp tuyệt vời nhất cho môi trường ẩm ướt. Các ứng dụng phổ biến của xốp XPS là:

• Xốp dán tường (Blue Board) do công ty Dow inc sản xuất
• Tấm cách nhiệt mỏng Depron (xốp Depron)
• Vật liệu xây dựng mô hình kiến trúc.

Oriented Polystyrene – OPS

OPS là nhựa Polystyrene được kéo căng để tạo màng. Khi kéo, màng OPS được giảm độ mờ và cải thiện độ cứng. OPS chính là vật liệu đóng gói thân thiện với môi trường. Màng bọc OPS tương đối hiệu quả về chi phí và được sử dụng để đóng gói đồ nguội.

Người ta thường sử dụng màng bọc OPS để nhìn thấy được vật đựng bên trong bọc. Tuy nhiên, màng bọc này dễ nứt hoặc rách.

High Impact Polystyrene – HIPS

HIPS là một loại nhựa Polystyrene có độ bền va đập cao và độ ổn định kích thước tốt. Nhựa HIPS có màu trắng tự nhiên với bề mặt bóng mờ. Ta có thể tăng tính thẩm mỹ cho loại nhựa này bằng cách sơn và dán.

Một ứng dụng điển hình của nhựa HIPS là vỏ hộp sữa chua. Thông thường, nhựa HIPS được sử dụng cho đồ dùng đòi hỏi khả năng chống nứt do áp suất môi trường cao.

General Purpose Polystyrene – GPPS

GPPS là một loại nhựa PS có độ giòn và khả năng chống va đập kém. GPPS không có khả năng ổn định kích thước tốt như HIPS. Tuy nhiên, nhựa GPPS có độ trong như thủy tinh nên được sử dụng phổ biến để làm bao bì thực phẩm. Các nhà sản xuất có thể dễ dàng đúc loại nhựa này thành các hình dạng khác nhau nên thường được sử dụng để làm đồ chơi cho trẻ em.

Ứng dụng của nhựa PS là gì?

Nhựa Polystyrene có rất nhiều ứng dụng trong đời sống do những tính chất nổi bật của nó. Dưới đây là 5 lĩnh vực chính mà nhựa PS được sử dụng phổ biến:

Ứng dụng trong bao bì

Nhựa PS là một trong những vật liệu phổ biến nhất để sản xuất bao bì, đặc biệt trong ngành thực phẩm. 5 sản phẩm bao bì từ nhựa số 6 phổ biến bao gồm:

1. Hộp đựng thực phẩm: Hộp xốp đựng thức ăn nhanh, hộp đựng trái cây, rau củ,…
2. Cốc, ly: Ly nhựa dùng một lần, cốc đựng cà phê, trà,…
3. Chai lọ: Chai đựng nước uống, dầu ăn, sữa,…
4. Khay đựng trứng: Khay xốp đựng trứng với nhiều kích cỡ khác nhau.
5. Bao bì mỹ phẩm: Hộp đựng phấn, son, kem,…

Ưu điểm của nhựa PS trong sản xuất bao bì là giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ, có dạng trong suốt, dễ in ấn, trang trí.

Ứng dụng trong điện tử

Nhựa PS đặc biệt là loại nhựa PS chịu va đập (HIPS), được ứng dụng rộng rãi trong ngành điện tử để sản xuất:

1. Vỏ máy tính: Vỏ máy tính để bàn, laptop,…
2. Vỏ điện thoại: Vỏ điện thoại di động, vỏ sạc dự phòng,…
3. Linh kiện điện tử: Mạch in, đế bóng bán dẫn, nút bấm,…
4. Vật liệu cách điện: Tấm nhựa PS cách điện trong máy biến áp, cầu dao,…

Nhựa Polystyrene có khả năng chịu va đập tốt, cách điện cao, chống cháy, giúp bảo vệ linh kiện điện tử bên trong.

Ứng dụng trong y tế

Nhựa PS còn được ứng dụng trong lĩnh vực y tế để sản xuất 5 dòng sản phẩm như:

1. Ống tiêm: Ống tiêm nhựa dùng một lần với nhiều kích cỡ khác nhau
2. Ống nghiệm: Ống nghiệm nhựa dùng trong xét nghiệm, nuôi cấy vi sinh vật,…
3. Khay đựng thuốc: Khay nhựa đựng thuốc viên, con nhộng,…
4. Thiết bị y tế: Hộp đựng bông, băng gạc, dụng cụ phẫu thuật,…
5. Bao bì dược phẩm: Lọ, hộp, vỉ đựng thuốc dạng viên, dạng bột,…

Nhựa PS dùng trong y tế phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ an toàn, vô trùng.

Ứng dụng trong xây dựng

Nhựa PS là một vật liệu phổ biến trong ngành xây dựng với nhiều ứng dụng như:

• Tấm xốp cách nhiệt: Tấm xốp EPS dùng để cách nhiệt tường, trần, sàn nhà…
• Vật liệu trang trí nội thất: Tấm ốp tường, trần bằng nhựa PS với nhiều màu sắc, hoa văn,…

Bộ sưu tập tấm ốp tường nhựa PS 3 sóng

Bộ sưu tập tấm ốp tường nhựa PS 5 sóng

Bộ sưu tập tấm ốp tường nhựa PS 2 sóng

Câu hỏi thường gặp về nhựa nhiệt dẻo PS

Nhựa PS có độc hại không?

Nhựa PS được coi là an toàn khi sử dụng đúng cách. Tuy nhiên, khi đun nóng trên 100°C, nhựa Polystyrene có thể giải phóng Styrene, một chất có khả năng gây ung thư. Vì vậy, không nên đựng thực phẩm nóng hoặc đun nóng dụng cụ nhựa PS trong lò vi sóng.

Nhựa PS có thể tái chế được không?

Nhựa PS có thể tái chế, tuy nhiên quá trình tái chế gặp nhiều khó khăn và tốn kém hơn so với các loại nhựa khác như PET hay HDPE. Nguyên nhân chủ yếu là do nhựa PS dễ bị biến dạng khi gia nhiệt và khó phân loại do có nhiều dạng khác nhau như xốp EPS, XPS, nhựa PS cứng, màng OPS.

Sự khác biệt giữa nhựa PS và nhựa PVC

Nhựa PS và nhựa PVC đều là nhựa Polymer nhiệt dẻo và đều được ứng dụng trong ngành sản xuất vật liệu trang trí: tấm ốp nhựa, phào chỉ,… Tuy nhiên, nhựa PVC có độ bền cao hơn, nặng hơn và dễ uốn dẻo hơn nhựa PS.

Giá hạt nhựa PS là bao nhiêu?

Theo các nguồn thông tin đáng tin cậy mà Kosmos đã thu thập được, giá hạt nhựa PS khoảng 35.000VNĐ/kg cập nhật vào tháng 2/2025. Đây chỉ là mức giá tham khảo có thể thay đổi tùy từng đơn vị và thời điểm khác nhau.

Tuổi thọ của sản phẩm làm từ nhựa PS là bao lâu?

Tuổi thọ của sản phẩm nhựa Polystyrene phụ thuộc vào điều kiện sử dụng và bảo quản. Thông thường, các sản phẩm như bao bì thực phẩm, cốc nhựa dùng một lần có tuổi thọ ngắn, chỉ vài tháng. Các sản phẩm dùng lâu dài như tấm cách nhiệt xây dựng, đồ gia dụng bằng nhựa số 6 có thể sử dụng được 10 – 20 năm.

Kosmos đã ứng dụng vật liệu nhựa PS vào các sản phẩm ra sao?

Các sản phẩm từ nhựa PS của Kosmos có tính thẩm mỹ cao, độ bền tốt và giá thành hợp lý, phù hợp với nhiều phong cách thiết kế nội thất. Điển hình như:

• Tấm nhựa lam sóng PS: Được dùng để ốp tường, trần nhà, tạo điểm nhấn cho không gian nội thất với các thiết kế 2 sóng, 3 sóng, 5 sóng,… Điểm nổi bật là có khả năng chống nước, chống ẩm, trọng lượng nhẹ, dễ dàng vận chuyển, thi công.
• Phào chỉ nhựa PS: Được dùng để trang trí các góc cạnh, tạo đường viền cho trần nhà, tường nhà. Gây ấn tượng bởi trọng lượng nhẹ, dễ cắt gọt, chống mối mọt, mang lại vẻ đẹp tinh tế cho không gian.

>>> Hướng dẫn thi công phào chỉ Hàn Quốc | Phào chỉ nhựa PS.

Nhựa PS (nhựa Polystyrene) được ứng dụng khá rộng rãi trên lĩnh vực sản xuất vật liệu trang trí nội thất. Nó được ưa chuộng không chỉ vì tạo hình đẹp mắt mà còn vì tính chống nước, cách nhiệt, cách điện,…