Kỹ thuật hiện đại đòi hỏi những vật liệu có các tính chất trái ngược nhau, mà mới đầu, người ta tưởng như không thể chứa đựng được trong cùng một loại vật liệu. Chẳng hạn những máy bay phản lực tối tân, những tên lửa, những ô-tô và tàu thủy ngày nay cần các vật liệu bền như sắt, thép nhưng lại trong suốt như pha lê, đàn hồi như cao-su, nhẹ như bấc, dễ gia công như gỗ... Những vật liệu lý tưởng ấy không sao tìm thấy được trong tự nhiên. Thế nhưng hóa học đã cho phép tạo nên được những vật liệu như vậy. Đấy là những vật liệu được chế tạo từ những hợp chất pô-ly-me (Từ “pô-ly-me” lấy từ tiếng Hy Lạp, nói chính xác hơn, nó là từ ghép của hai từ “pô-ly”, nghĩa là nhiều, và “me-ros”, nghĩa là phần). Vậy những chất pô-ly- me là gì? Đó là những chất mà phân tử của chúng có hàng nghìn, hàng vạn và có khi tới hàng triệu nguyên tử. Trong khi ấy, những chất thông thường thì phân tử của chúng chỉ có từ vài ba tới hàng trăm nguyên tử mà thôi. Vì thế, những phân tử của chất pô-ly-me là những phân tử “khổng lồ”. Phân tử của xen-lu-lô (một chất pô-ly-me có trong tự nhiên) dài 0,005 mi-li-mét. Như vậy, trên một đoạn dài 1 xăng-ti-mét chỉ có thể đặt được 2.000 phân tử xen-lu-lô mà thôi. Trong khi đó, với đoạn dài ấy ta có thể đặt được tới 40 triệu phân tử nước!
Thật ra, trong tự nhiên cũng có nhiều loại hợp chất pô-ly-me: xen-lu-lô của bông và tế bào thực vật; tinh bột của gạo, khoai; cao-su của cây hê-vê-a vv... Nhưng hóa học lại tổng hợp được rất nhiều loại pô-ly-me có những tính chất vô cùng quí báu mà các vật liệu tự nhiên không thể nào có được. Đó là các chất nhựa tổng hợp dùng để chế tạo cao-su nhân tạo, chất dẻo và tơ hóa học.
Có thể nói ngày nay trong bất kỳ lĩnh vực nào của khoa học, kỹ thuật cũng như trong công nghiệp, y học, trong đời sống đều phải cần đến các chất pô-ly-me. Pô-ly-me có ở khắp mọi nơi. Ngay trong gia đình, nhiều vật dụng cũng được chế tạo từ pô-ly-me. Đó là bát, đĩa, cốc, thùng, chậu, áo mưa, guốc, dép, búp bê, các đồ chơi trẻ em vv... mà chúng ta quen gọi là đồ nhựa. Vì thế, hoàn toàn có lý khi nói rằng thế kỷ 20 là thời đại của chất pô-ly-me.
Vậy thì các nhà hóa học đã có bí quyết gì để tạo nên được các chất pô-ly-me quí giá đó? Chính là do họ đã nắm được quy luật tự nhiên, biết áp dụng sáng tạo hai phương pháp cơ bản để tổng hợp pô-ly-me là phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng. Ta có thể hình dung một cách giản đơn về quá trình tạo nên chất pô-ly-me như thế này: dưới những điều kiện thích hợp hàng trăm, hàng nghìn hay hàng vạn những phân tử tí hon của chất ban đầu (gọi là chất đơn phân) sẽ được kết hợp lại với nhau liên tiếp, tạo thành một mạch dài duy nhất của một phân tử khổng lồ của chất pô-ly-me.
Còn nguyên liệu để tổng hợp các chất pô-ly-me là gì? Là than đá, là gỗ... và đặc biệt là dầu mỏ, khí thiên nhiên, các khí thải trong quá trình chế biến dầu mỏ. Chúng ta hãy làm quen với một số pô-ly-me tổng hợp được từ những “phế liệu” của quá trình crắc-kinh dầu mỏ, mà chỉ với những pô-ly-me ấy thôi, bạn cũng có thể thấy được ý nghĩa hết sức to lớn của dầu mỏ đối với khoa học, kỹ thuật và nền kinh tế quốc dân.
Trước hết là pô-ly-ê-ty-len. Ta đã biết trong quá trình crắc-kinh dầu mỏ, sinh ra một lượng lớn khí ê-ty-len. Khí này ngoài việc để sản xuất rượu, người ta còn cho nó trùng hợp để được một chất pô-ly-me, gọi là pô-ly-ê-ty-len.
Pô-ly-ê-ty-len là một chất tuyệt diệu. Nó mềm dẻo và giữ nguyên tính chất đó ngay tại âm 60 độ. Nó cách điện tốt, ít cho khí thấm qua, chịu được tác dụng của nhiều hóa chất, không thấm nước và dễ gia công thành các sản phẩm khác nhau vv... Nhờ những tính chất đặc sắc đó, người ta đã tôn pô-ly-ê-ty-len làm “ông vua” chất dẻo. “Ông vua” này được sử dụng vô cùng rộng rãi trong mọi ngành kinh tế quốc dân và trong đời sống hàng ngày. Pô-ly-ê-ty-len là vật liệu quan trọng và là vật liệu không thể thay thế được trong công nghiệp điện và vô tuyến điện. Ở đây, nó được sử dụng để bọc các dây điện cao thế với điện thế tới 35.000 von. Nó được dùng để sản xuất những chi tiết tinh xảo trong các máy vô tuyến truyền hình cũng như ra-đi-ô, để bọc dây cáp ngầm dưới biển. Pô-ly-ê-ty-len được dùng để sản xuất nhiều loại ống như ống dẫn nước, ống dẫn khí, ống dẫn dầu mỏ vv... Ống pô-ly-ê-ty-len vừa bền, vừa mềm dẻo và nhẹ: 1 mét ống thép có đường kính 100 mi-li-mét nặng tới 10,35 ki-lô-gam, còn 1 mét ống pô-ly-ê-ty-len cùng đường kính chỉ nặng 1,8 ki-lô-gam mà thôi. Màng pô-ly-ê-ty-len trong suốt, mềm mại được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Nó che chở cho cây cối khỏi bị rét cũng như thay cho thủy tinh để làm các “nhà kính” trồng cây. Màng pô-ly-ê-ty-len cũng được dùng làm bao gói, túi đựng các loại thuốc, các đồ trang điểm, các đồ ăn, kẹo bánh, đồ hàng tết vv... Bánh mì để trong túi pô-ly-ê-ty-len thì sau một thời gian dài vẫn mềm mại lại không bị mốc. Còn sợi pô-ly-ê-ty-len dùng để dệt vải lọc trong công nghiệp, làm lưới đánh cá, làm dây buộc vv... Thật khó mà nói hết được công dụng của pô-ly-ê-ty-len, bởi vì ngày nay ở đâu và lúc nào, ta cũng có thể gặp nó. Pô-ly-ê-ty-len trở nên gần gũi và gắn bó đối với cuộc sống con người.
Pô-ly-ê-ty-len càng đáng quí bao nhiêu thì giá trị của “phế liệu” ê-ty-len càng cao bấy nhiêu, nhưng như thế vẫn chưa phải là hết. Từ ê-ty-len, nhờ các phản ứng hóa học, ta có thể thu được những đơn phân khác. Khi cho các đơn phân này trùng hợp, ta lại có nhiều pô-ly-me quí giá. Đấy là pô-li-vi-nyl-clo-rua (thường được gọi tắt là PVC.), là tê-flôn vv...
PVC. rất gần gũi với chúng ta trong cuộc sống hàng ngày. Những cái cốc uống nước, bát ăn, những cái thùng đựng dầu vừa nhẹ vừa không bị vỡ. Những túi xách, những đôi dép, đôi guốc vừa lịch sự vừa nhiều màu sắc đẹp mắt; những đồ chơi trẻ em từ chiếc ô-tô xinh xinh đến con vịt, con ngỗng, búp bê... Tất cả đều có thể làm được từ PVC. Nhưng PVC. không phải chỉ làm được từng ấy công việc. Nó còn được sử dụng để sản xuất các loại ống, van, ống nói, để làm các vật liệu cách điện, các vật liệu chịu hóa chất vv... PVC. còn là vật liệu xây dựng tuyệt diệu. Từ PVC. người ta đã chế tạo các bức vách cách tiếng động, các sàn nhà, mái nhà, trần nhà... nhờ vậy đã tiết kiệm được nhiều vật liệu khác. Nhưng một điều thú vị là từ PVC. người ta đã tạo nên được những chất dẻo xốp. Vật liệu này có tính chất cách nhiệt, cách tiếng động rất tốt và đặc biệt là rất nhẹ. Trước kia, chúng ta thường quen nói “nhẹ như bấc”, đến nay câu nói đó không hoàn toàn đúng nữa. Chất dẻo xốp còn nhẹ hơn cả bấc. Nó nhẹ hơn nước từ 7 đến 10 lần, nhẹ hơn sắt tới 70 lần, nó hầu như nhẹ bằng... không khí. Vì thế, một tủ sách bằng chất dẻo xốp, có kích thước như các tủ sách bằng gỗ thông thường, chỉ nặng khoảng 3 đến 4 ki-lô-gam mà thôi. Nghĩa là ta có thể dễ dàng bê đi bê lại được mà không cần phải khiêng. Còn một cái bè rộng 10 mét vuông và dày 40 xăng-ti-mét làm bằng chất dẻo xốp thì chỉ nặng có… 120 ki-lô-gam! Thế nhưng nó có thể chở được tới gần 2 tấn hàng. Chất dẻo xốp cách nhiệt tuyệt vời. Khả năng dẫn nhiệt của nó kém hơn gạch hay gỗ 10 lần và còn kém hơn cả len tới 4 lần. Vì thế, ở những vùng băng giá, nó được dùng xây nhà để đảm bảo giữ cho trong nhà ấm áp. Chất dẻo xốp còn được dùng để làm các ghế bành, đi-văng vừa mềm mại vừa nhẹ nhàng, để làm các đồ đạc trong những máy bay chở khách và chỗ ngồi trong các ô tô hạng nhẹ.
Nếu bạn có dịp lên tham quan nhà máy hóa chất Việt Trì, bạn sẽ thấy từ đây hàng trăm, hàng nghìn những bao bột trắng, trông tựa như bột mì, được chuyển đi khắp mọi nơi tới các nhà máy gia công, chế biến. Và tại đấy, những cái cốc, cái bát, những đôi dép, những chiếc áo mưa, những con búp bê vv... lần lượt ra đời từ các bao bột PVC quí giá ấy.
Pô-ly-me tê-flôn là một vật liệu có nhiều tính chất xuất sắc. Nó bền ngang với thép và không bị a-xít hay kiềm phá hủy, ngay cả khi đun sôi. Các sản phẩm làm từ tê-flôn không bị thay đổi tính chất của mình ở âm 100° và cả khi đốt nóng tới 350 độ. Nhờ những tính chất quí giá đó, nó được sử dụng không những chỉ trong công nghiệp để sản xuất các loại ống, các loại van, các vật liệu cách điện và chịu hóa chất vv... mà còn được dùng cả trong khoa mổ. Tê-flôn được sử dụng để phục hồi những khu vực riêng rẽ của sụn, động mạch và các mạch máu.
Khó mà có thể kể hết được các pô-ly-me sản xuất ra từ dầu mỏ và các phế liệu khi chế biến dầu mỏ, cũng như ứng dụng của chúng trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, khoa học và đời sống. Người ta đã tính rằng nhờ sử dụng các vật liệu pô-ly-me đó, mà trong năm 1965 đã có thể tiết kiệm được 140 nghìn tấn thép, 15 nghìn tấn các kim loại màu, trên 9 tỷ viên gạch và trên 12 triệu mét khối các vật liệu cưa xẻ. Còn từ năm 1959 tới năm 1965, công nghiệp sản xuất dây cáp đã sử dụng tới 680 nghìn tấn PVC và pô-ly-ê-ty-len, nhờ vậy đã tiết kiệm được 532 nghìn tấn chì, 33 nghìn tấn sợi bông và 90 nghìn tấn cao-su.
Pô-ly-ê-ty-len, tê-flôn và các dạng vật liệu tổng hợp khác được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp mà đặc biệt là trong công nghiệp dầu mỏ. Người ta đã tính rằng: chỉ trong 18 lỗ khoan dầu mỏ của một vùng dầu mỏ ở A-déc-bai-gian hàng năm đã mất đi 600 tấn kim loại do bị “ăn mòn”. Nếu lại thay bằng các ống kim loại thì vừa tốn kém vừa mất nhiều thời gian. Ngày nay, nhờ dùng các ống bằng pô-ly-me nên đã giải quyết được khó khăn ấy. Các ống này có thể làm việc liên tục tới bốn năm. Thời hạn “phục vụ” của các sản phẩm pô-ly-me thật đáng kinh ngạc. Chỉ xin lấy ví dụ về cái vòng bi của các máy dát kim loại. Nếu nó được làm bằng đồng đỏ thì chỉ một vài ngày và có khi chỉ một vài giờ làm việc đã phải về “hưu” non rồi. Thế nhưng nếu làm bằng pô-ly-me thì nó có thể làm việc liên tục được một vài tháng.
Pô-ly-me còn là vật liệu mà nếu thiếu nó, sẽ không thể làm được các vệ tinh nhân tạo của trái đất và các hành tinh nhân tạo của hệ thống mặt trời bay trong vũ trụ bao la. Pô-ly-me đã thay thế và chiến thắng các kim loại. Người ta đã tính rằng cứ 100 ki-lô-gam pô-ly-me có thể thay thế trung bình cho gần 300 ki-lô-gam các kim loại màu giá trị.
Tất cả những điều trên đây khiến chúng ta phải vô cùng kinh ngạc trước những vật liệu quý giá đó. Trong tương lai, các nhà hóa học còn tổng hợp được các pô-ly-me mới quí giá hơn, tuyệt vời hơn thế rất nhiều.
