CÁC LOẠI BỘT MÀU VÀ BỘT ĐỘN CHO SƠN & CÁC LOẠI CHẤT TẠO MÀNG CHO SƠN by Dạy Kèm Quy Nhơn Official

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CÁC LOẠI BỘT MÀU VÀ BỘT ĐỘN DÙNG TRONG SƠN [4,5] GIỚI THIỆU CHUNG

hơ

Định nghĩa: Bột màu có thể được coi là các hạt rắn, phần lớn không tan trong chất tạo màng, dung môi, chất pha loãng có trong sơn và tạo cho màng sơn có các tính năng sử dụng theo yêu cầu. Bột màu có các tác dụng làm cho màng sơn có tính chất là: - Vẻ đẹp trang trí: có màu sắc, độ che phủ kín hoặc trong suốt và các hiệu ứng đặc biệt (như phản quang, màu xà cừ, v.v..). - Bảo vệ bề mặt cần sơn bền với thời tiết, ánh sang nhiệt độ, hóa chất,v.v… - Các tính chất khác như: chịu lực, cứng, chống cháy, chống ăn mòn, chống hà tàu biển, chống trơn trượt bề mặt.

m /+

ạy

Kè

Q uy

Phân loại: - Bột màu vô cơ: (INORGANIC PIGMENTS) gồm các bột màu và bột độn có nguồn gốc từ thiên nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo. - Bột màu hữu cơ: (ORGANIC PIGMENTS) thường là các bột màu có nguồn gốc tổng hợp nhân tạo. Bảng 18: So sánh các tính chất tổng quát giữa hai loại bột màu vô cơ và hữu cơ. Tính chất Bột màu vô cơ Bột màu hữu cơ 1. Màu sắc Không sáng màu Sáng màu 2. Độ đục (che phủ) opacity Cao hơn Tương đối tốt 3. Cường độ màu Thấp hơn Cao hơn 4. Tính bền dung môi Tốt Từ xấu đến tốt 5. Tính bền hóa chất Rất khác nhau Rất khác nhau 6. Tính bền nhiệt Tốt Rất khác nhau 7. Độ bền Tốt Rất khác nhau 8. Gía tiền Không đắt tiền Thường đắt tiền.

Cách gọi tên theo danh pháp bột màu Thường gọi tên và phân loại danh pháp cụ thể của bột màu theo 3 cách dưới đây. - Theo chỉ số màu (Colour Index): nhóm tên, kiểu màu và chỉ số cụ thể- viết tắt là (C.I). - Theo cấu tạo hóa học: Chỉ số cấu tạo (Constitution Number). - Theo tên thương mại: Tên gọi thương mại của bột màu kèm theo Colour Index. Cách gọi tên bột màu thông dụng nhất là xác định theo C.I Các tính chất cần thiết của bột màu sử dụng trong sơn: a. Tính phân tán: (Dispersion). - Tính phân tán của bột màu là tính chất các bột màu sử dụng không được kết tụ với nhau trong chất tạo màng. Qúa trình phân tán bột màu trong chất tạo màng bàng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

Tương ứng thời gian thực tế 0.5 – 1 ngày 1 – 2 ngày 3 – 4 ngày 8 – 10 ngày 3 – 4 tuần 6 – 7 tuần 4 – 5 tháng 8 – 12 tháng

Kè ạy

Độ bền sáng Rất kém Kém Yếu Trung bình Tốt Rất tốt Tuyệt hảo Tốt nhất

Cấp độ 1 2 3 4 5 6 7 8

hơ

thiết bị phân tán và các chất phụ gia thích hợp giúp bột màu phân tán đều trong chất tạo màng và không bị kết tụ trở lại trong quá trình lưu kho và sử dụng sơn. - Bột màu hữu cơ thường khó phân tán trong chất tạo màng hơn bột màu vô cơ. - Qúa trình phân tán bột màu gồm có 4 bước thực hiện là: ● Sự thấm ướt (wetting) bề mặt bột màu. ● Sự phá vỡ các tập hợp liên kết các hạt bột màu. ● Sự phân bố đều các hạt bột màu trong chất tạo màng. ● Sự làm ổn định (làm bền) dạng phân tán bột màu. b. Độ bền ánh sáng (LIGHT FASTNESS). 1. Độ bền ánh sáng của bột màu là sự bền màu và ánh sang ban ngày (có tồn tại tia tử ngoại có tác dụng phá hoại độ bền màu của bột màu). 2. Phương pháp đánh giá độ bền ánh sang của bột màu thường được sử dụng là phương pháp Blue Wool Scale có cấp như sau:

m /+

c. Độ bền thời tiết (WEATHER FASTNESS) 1. Độ bền thời tiết của bột màu được đánh giá theo hai phương pháp, phơi mẫu sơn màu ngoài trời và thí nghiệm nhanh trong tủ thí nghiệm nhanh, sau đó đánh giá độ bền màu theo tiêu chuẩn Greyscale DIN 54001 và ISO Greyscale R105 A02. 2. Cụ thể như sau: C.1: Phương pháp thí nghiệm phơi mẫu ngoài trời [13] - Bột màu được chế tạo thành sơn thực tế. - Mẫu sơn được gắn vào giá phơi mẫu tại địa điểm có tác động xâm thực mạnh của thời tiết – Ví dụ: mức độ chiếu sáng của mặt trời nhiều nhất và khí quyển xâm thực của khu công nghiệp. - Thời gian phơi mẫu thực tế kéo dài 10 tháng liên tục, sau đó đem so sánh với mẫu lưu cùng loại, đánh giá theo tiêu chuẩn Greyscale DIN 54001 thể hiện như sau: Cấp độ 1: Không đạt Đến Cấp độ 5: Tốt nhất C. 2: Phương pháp thí nghiệm nhanh [14] - Tủ thí nghiệm nhanh về thời tiết thực hiện với nhiều thông số: ánh sang UV, phun nước dạng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện khí hậu,v.v…

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

- Ví dụ: Mẫu sơn thí nghiệm nhanh trong 500 giờ trong tủ thí nghiệm nhanh về thời tiết. Độ bền màu được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO Greyscale R105V - A02 như sau: Cấp 1: Không bền màu Đến cấp 5: Rất bền màu d. Độ bền nhiệt (Heat Stability) [13] - Bột màu dùng chế tạo sơn yêu cầu phải có tính bền nhiệt để không bị biến màu trong các trường hợp sau: ● Khi phân tán hoặc nghiền bi ở tốc độ cao. ● Khi cần sấy ở nhiệt độ cao. ● Khi sử dụng bề mặt sơn ở gần khu vực nhiệt độ cao. - Độ bền nhiệt được thí nghiệm theo phương pháp tiến hành sấy các mẫu sơn màu có chiều dầy màng sơn ướt 100μm ở các điều kiện: Cấp 1: 120 oC – 30 phút Cấp 2: 140 oC – 30 phút Cấp 3: 160 oC – 30 phút Cấp 4: 180 oC – 30 phút Cấp 5: 200 oC – 30 phút Đánh giá độ bền nhiệt theo 5 cấp tiêu chuẩn GREYSCALE DIN 54002 như sau: Cấp 1: Kém bền nhiệt Cấp 5: Rất bền nhiệt. e. Độ bền hóa chất ( axit và kiềm). - Màng sơn màu khi thi công sau khi khô tại các công trình xây dựng có khí quyển công nghiệp cần có độ bền axit do khí thải ngưng tụ với hơi nước tạo ra axit bám trên bề mặt sơn, hoặc sơn lên bề mặt vật liệu silicat, bê tông, xi măng có tính kiềm, hoặc mực in màu lên bao bì, chứa các chất tẩy rửa có tính kiềm. Vì vậy bột màu sử dụng trong sơn - mực in cần có tính bền với axit – kiềm. - Độ bền axit, kiềm của bột màu được đánh giá theo hai phương pháp: ● Theo tiêu chuẩn ISO – GREYSCALE R105 – A02 [14]. Bột màu dạng Paste (không có chất tạo màng). Dùng dung dịch axit HCL 0.5N và dung dịch NaOH 2.5%, nhỏ giọt lên mẫu, đánh giá sau 24 giờ. ● Theo tiêu chuẩn GREYSCALE – DIN 54002 [13]. Bột màu chế tạo thành sơn (dạng Alkyd/melamin – sấy khô). Dùng dung dịch axit HCL 10% và dung dịch NaOH 5% nhỏ lên mặt màu sơn, đánh giá sau 24 giờ. - Độ bền được đánh giá theo 5 cấp độ Cấp 1: Không bền. Đến cấp 5: Rất bền. f. Độ bền dung môi: - Độ bền dung môi là một yêu cầu quan trọng đối với bột màu dùng cho sơn và mực in trong quá trình sản xuất, sử dụng. Yêu cầu chung là chọn loại bột màu không tan trong dung môi hữu cơ là tốt nhất. - Độ bền dung môi được xác định theo tiêu chuẩn GREYSCALE – DIN 54002 như sau : [13] 3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

● Tấm giấy lọc mịn, giấy xếp hình phểu có chứa 0.5g bột màu thí nghiệm, ngâm ½ vào 20cm 3 dung môi 200C . Sau 24 giờ sau đánh giá theo tiêu chuẩn đã nói. ● Mức độ bền dung môi của bột màu theo 5 cấp độ là: Cấp 1: Không bền Đến cấp 5: Rất bền. g. Cường độ màu (Colour strength)[3] - Cường độ màu là một thông số rất quan trọng để xác minh màu sắc cuối cùng của màng sơn cần có theo yêu cầu. - Cường độ màu thường được đo bằng số lượng Ti O2 cần kết hợp với 1 phần bột màu cần đo để đạt được cường độ màu tiêu chuẩn theo thang màu chuẩn quốc tế Internetional Standard Colour Depth ( viết tắt là SD) được xây dựng do Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO). Thường cường độ màu tiêu chuẩn được đo ở 3 mức cùng với một phần bột màu pha với phần TiO2 25 phần TiO2 VÀ 200 phần TiO2 , gọi theo danh từ chuyên môn là Tinting Colour ( màu pha theo tiêu chuẩn). Phép đo này được ứng dụng nhiều trường hợp xác định cường độ màu của bột màu trong sơn nhất là với thang chuẩn Tinting Colour với TiO2. Tuy nhiên với trường hợp mực in hay dùng các bột màu có độ trong suốt (Transparent) thì phép đo này không chính xác. ● 7 tính chất từ a g là các thông số quan trọng của bột màu để lựa chọn loại thích hợp dùng sản xuất sơn và mực in. ● Ngoài ra cũng cần chú ý đến một số tính chất khác của bột màu có ảnh hưởng đến tính chất của sơn mực in như: Tính lưu biến( Rheology), tính kết tụ màu và độ bong màng sơn[3]. Sự lựa chọn các loại bột màu dùng trong sơn [5] Sự lựa chọn các loại tốt màu dùng trong sơn dựa vào yêu cầu sử dụng sơn cần dùng loại bột màu có tính chất phù hợp (7 thông số tính chất đã trình bày ở 3 phần trên), ngoài ra cũng cần chú ý đến bản chất hóa học của chất tạo màng, dung môi, chất pha loãng và các thành phần khác trong sơn, cũng như ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình sản xuất sơn.

Bảng 19: Ứng dụng tổng quát của bột màu trong các loại sơn [5] Bột màu vô cơ

Bột màu hữu cơ

Loại sơn

1. Sơn trang trí gốc nước ● Màu đậm ● Màu trung bình ● Màu nhạt 2. Sơn trang trí gốc dung môi gốc Alkyd Béo 3. Sơn Alkyd trung bình khô tự nhiên và sấy

Rất tốt TiO2, Fe2O3 Rất tốt Phthalocyanine Rất tốt C (còn lại cần Rất tốt Polycyclic Rất tốt được lựa chọn) Rất tốt (còn lại cần lựa chọn) (-nt-)

(-nt-)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

(-nt-)

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

4. Sơn lacquer tân trang xe hơi 5. Sơn xe hơi OEM gốc sơn sấy Alkyd/ melamin, Acyclic/ MF và Acrylic nhiệt dẻo. 6. Sơn bảo vệ chống ăn mòn và hóa chất (poly-urethane, Epoxy).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 20 : Hướng dẫn chọn dùng bột màu dùng trong các loại sơn

Nước bay hơi

Đậm

Vàng

●Naphthana R3,4,6 ●Orange metal tone R48, 57

Dương

Lá cây

●Disazo Y13- 83 ●Acrylamide Y1,3,73,74

●Phthalocyanine ●Green G7,36

Sơn khô tự nhiên Gốc dung môi nước - nhựa Emulsion: ● PVA copolymer ● Acylic và Styren ● Acylic Copolymer Akyd gốc dung môi (AR trung và béo)

Đỏ

●Phthalocyanine Blue 15-1

hơ

Sắc màu

Nâu

Đen

Trắng

●Fe2O3 R1010 phối với Carbon Black Bk 6,7

●Carbon Black

●TiO2 W6

●Fe2O3 R101 phối với Bk. 7,6

●Bk. 6,7

●W.6

Cơ chế khô màng

Trung Bình

●Naphthana – lide R2,5,7,9,112

●Acylamide Y1,3,73,74

Nhạt

● Fe2O3 R.112 ●Dibromethane – throne R.168

●Fe2O3 Y 42 ●Flavanthrone Y112 ●Antra – Pyrimide Y.108 ●Isondo – linone Y110, 109 ●Nickel Azo G.10

Q uy

●Carbon Black

Kè

Dung môi bay hơi, Oxy hóa khô tự nhiên

●Phthalocyanine Blue 15-1 phối với Aceto Acetarylamide Yellow Y.3,74

●Y. 42 phối với vàng Crôm

●Đỏ Crôm R104 phối với V. 19 hoặc R 48,4 ●Phối V.19 + R112

●G7

●Xanh sắt B1.27 ●B1.15,1 ●B1.60

Đậm

Dung môi bay hơi và đóng rắn bằng nhiệt độ

Sơn sấy ●Gốc dung môi -Nhựa AR/MF trong Xylen, Butanol -Themosetting Acylic trong Xylene, Butanol

Loại nhựa dung môi

ạy

S T T

106

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trung bình

●Crôm Red R.104 với Quinacridone V19 hoặc với [Disazo Condensation Red 144,214] ●Red 123,179 ●Red 88 ●R101 ●V19, Red 122 ●Red 168 [●Red 144,214]

●Isoindolinone Yellow Y 109, 110 ●FeO Y.42 [●Benzemidazolone Y.120, 153, 154] ●Nickel Azo Yellow G.10 ●Yellow Y42 ●Y12, Y108 ●[Y109,110]

●Green G7.36 ●Blue 15.1 phối với vàng Crôm CY 34 hoặc với [Disazo Yellow 155] hoặc [Brunswick Green G15]

●Blue 15.1 hoặc Indanthrone Blue 60

●Fe2O3 R101 phối với carbon Black Bk 6,7

●Carbon Black Bk 6,7

●TiO2 W6

[●Diarylide Yellow Y13,83]

hơ

●Peryne Red 123,179,190,224 ●Thioindigo Red 88 ●Red Fe2O3 R.101

Kè

ạy

Nhạt màu

Q uy

Đậm

ĐÓNG RẮN 2 THÀNH PHẦN ●Polyaster ●Polyure thane ●Epoxy Dung môi vòng thơm của Ketone, Este và rượu

Dung môi bay hơi

LACQUER ●Nitro cellulose ●Acylic nhiệt dẻo dung môi : Hydro carbon thơm, rượu bậc cao, este,keton

Ghi chú : Phần trong ngoặc đơn [x] là bột màu chỉ dùng cho sơn cao cấp.

107

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5.1 BỘT MÀU VÔ CƠ [4]

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Có nguồn gốc từ tự nhiên và nhân tạo (Synthetic) 1. Trong sơn mực in rất ít sử dụng bột màu vô cơ có nguồn gốc từ tự nhiên vì hàm lượng bột màu nguyên chất chỉ chiếm tỉ lệ < 80% và không được sạch vì có nhiều tạp chất. Bột màu vô cơ tổng hợp nhân tạo (Synthentic) được dùng là phổ biến cho sản xuất sơn, mực in. 2. Bảng 21 tổng hợp thống kê các loại bột màu vô cơ theo nhóm màu : trắng, vàng, cam, đỏ, nâu, tím, dương , xanh lá cây và đen. 3. Bảng 22 thống kê tóm tắt các tính chất của loại bột màu vô cơ. [ giải thích các chữ viết tắt, theo tiếng Anh, ở bảng 22 như sau : Colour Index C.I] - Chỉ số màu do quốc tế qui định cụ thể là : - O-Orange: màu cam, R-Red: màu đỏ, V-Violet: màu tím, Bl-Blue: màu dương, - G-Green: màu lá, Br-Brown: màu nâu, Bk-Black : màu đen, W-White : trắng, - M-Metal : màu kim loại. - L/W: Light Fastness - Độ bền ánh sáng / Weathering Fastness - Độ bền thời tiết. Các tính chất khác - Heat : độ bền nhiệt – Acid : độ bền axit - Akali: độ bền kiềm – Density : tỉ trọng Cấp độ bền nhiệt, acid, kiềm, ánh sang và thời tiết Ex: cấp độ 5 – Tuyệt hảo (Excetlent) Vg : cấp độ 4 – Rất tốt ( Very Good) G: cấp độ 3 – Tốt, đạt yêu cầu ( Good) F: cấp độ 2 – Kém, yếu (Fair) P: cấp độ 1 – Không đạt (Poor).

Đỏ

Nâu

FeO

Pb3O4

Fe2O

Pigme nt Brown 6/7 x Fe2O3 -

Oxit cobalt

Oxit Pigment Crôm Black 11 Fe2O3

Crôm green

● Tím

●

TiO2 ZnO Sb2O3

2. Lithopone Sunfit

3. Crôm mat 4.

Lá cây

Cam

Vàng

Trắng

Loại bột màu 1. Oxit

Bảng 21 : Tổng hợp bột màu vô cơ theo nhóm màu [4]

Cds (Vàng Cadmi ) Crôm mat kẽm -

Cam Cadmi

Đỏ Cad mi

Crôm mat chì -

Tím

Dương

Đen

Carbon 108

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn Các hợp chất khác

Côban ● Tím Ultramari ne

Ultramari ne Blue ● Xanh sắt Fe ● Xanh Mn

Black

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Tính chất ứng dụng một số loại bột màu vô cơ [4] a.1 Các loại Oxit sắt: ● Oxit sắt vàng: (xFe2O3.H2O): FeO P. Yellow 42/43 ● Oxit sắt đỏ: (xFe2O3): Fe2O3 ) P. Yellow 101 ● Oxit sắt nâu (xFe2O3.FeO) P. Brown 6/7 ● Oxit sắt đen Fe3O4 P. Black 11 Được dùng nhiều trong sơn lót chống rỉ do có độ bền cao với thời tiết, ánh sáng, hóa chất, nhiệt độ và giá rẻ. Thường là dạng oxit sắt tổng hợp. Dạng oxit sắt thiên nhiên có nhiều ở Úc, được dùng ở dạng Micaeous Iron Oxide trong sơn chống rỉ có màu đỏ tươi và chất lượng so sánh được với oxit sắt tổng hợp. a.2 Sắt màu xanh dương: Pigment Blue 27 – là dạng muối kép Feri – Feraocyanue Kali, được sử dụng làm bột màu có các tên gọi: Xanh phổ (Prussian), xanh đồng (Bronze) Milori, Chinese, Hamburg hoặc dương vô cơ. Tính chất: giá rẻ, có cường độ màu cao hơn nhưng kém phủ, có độ bền ánh sáng khi màu đậm, kém bền ánh sáng khi màu nhạt, khi nhiệt bị phân hủy(>1700 C) sinh ra khí độc HCN. a.3 Bột màu xanh dương Ultramarine: Pigment Blue 29 Công thức hóa học tổng quát [Na7Al6Si6O24S2] Tính chất: Rất ái nước, khí quyển khu công nghiệp có hơi axit, màng sơn bị sậm màu, có độ bền nhiệt nên được dùng pha màu cho chất dẻo. a.4 Xanh lá cây Crôm (Chorme Green) ● Xanh lá cây Crôm – sắt : Pigment Green 15 Là hỗn hợp Vàng Crôm và dương sắt, thường gọi tên là bột màu xanh lá cây Brunwick. Tính chất: độ bền ánh sáng tốt, nhưng bị mất màu dương khi sử dụng ở khí quyển công nghiệp. ● Xanh lá cây Phthalo – Crôm: Pigment Green 13 Là hỗn hợp của Phthalocyanine Blue và Crôm chì. Tính chất: giống như bột màu lá cây Crôm sắt nhưng ở mức độ cao hơn, và do có chứa chì (Pb) nên cần lựa chọn kỷ sử dụng cho phù hợp. a.5 Xanh lá cây Oxit Crôm 109

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

● Oxit Crôm: Cr2O3 – Pigment Green 17 ● Hydrate oxit Crôm: Cr2O3.2H2O - Pigment Green 18 Oxit Crôm (Cr2O3) là oxit Crôm hóa trị 3, dạng nguyên chất và Hydrat oxit Crôm chỉ chứa 80%. Cr2O3 còn lại là nước có độ bền nhiệt cao (dạng Hydrat bị mất nước ở 950C), độ bền thời tiết, ánh sáng, hóa chất,v.v…tuyệt hảo và đặc biệt là loại bột màu không độc hại thường được sử dụng trong ngành bao bì thực phẩm. a.6 Bột màu Cadmi ● Vàng Cadmi: Pigment Yellow 35.37 – Cds. ZnS ● Cam Cadmi: Pigment Orange 20- Cds ● Đỏ Cadmi : Pigment Red 108 – xCdSe Ở dạng sơn màu sậm, bột màu Cadmi rất sáng màu và có độ phủ cao gần giống như độ phủ của bột màu hữu cơ nên rất đắt tiền so với các bột màu vô cơ khác, độ bền nhiệt cao tới 6000C nên được dùng trong ngành chất dẻo, bột màu Cadmi có độ bền ánh sáng cao nhưng lại kém bền ánh sáng thời tiết, và rất nhạy cảm với axit để thải ra khí H2S độc hại. Trong công nghiệp sơn, bột màu Cadmi bị cấm sử dụng ở một số lĩnh vực thi công đặc biệt và đặc biệt trong sơn trang trí có tính mỹ thuật vì lí do dễ thoát ra khí H2S. a.7 Bột màu trắng gốc kẽm (Zn) ● Trắng oxit – Pigment white 4 – ZnO ● Trắng sunfua – Pigment white 7 – ZnS ● Trắng lithopone – Pigment white 5 – ZnO. BaSO4 ZnO có độ phủ kém , độ chịu nhiệt không cao ngã vàng do tác dụng tia tử ngoại. Tuy nhiên lại có những tính chất ứng dụng đa dạng trong ngành sơn như: Làm tăng độ chịu mài mòn cho màng sơn dầu (resinous media) do tạo ra xà phòng kẽm có tính chất diệt khuẩn, nấm mốc cho màng sơn, có thể ứng dụng trong sơn chống hà, ngoài ra ZnO phản ứng với các chất tạo màng có tính axit làm sơn lỏng bị trương mở khi sản xuất hoặc lưu kho. ZnS và lithopone là bột màu trắng có độ phủ chỉ sau TiO2 có độ bền ánh sáng nhưng kém bền thời tiết dễ bị phấn hóa. Các bột màu này thường được dùng nhiều cho sơn trong nhà đặc biệt dùng pha màu (tint) cho các bột màu khác, ngoài ra còn được dùng phối hợp với bột màu huỳnh quang (tốt hơn dùng TiO2 phối hợp). a.8 Bột màu trắng TiO2 [5] Pigment white 6.TiO2. ● TiO2- Rutile – có chỉ số khúc xạ RI = 2.76 ● TiO2 – Anatase – có chỉ số khúc xạ RI = 2.55 TiO2 Rutile và Anatase đều là các bột màu cơ bản dùng trong sơn, Anatase có độ trắng hơn nhưng nhưng dễ bị phấn hóa hơn khi màng sơn sử dụng ngoài trời, Rutile ít bị phấn hóa hơn và có cường độ màu cao hơn Anatase. Vì vậy 110

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

TiO2 Rutile là loại bột màu được sử dụng nhiều nhất trong ngành sơn và tùy theo mức độ sử dụng nó trong ngành sơn có thể đánh giá sự phát triển của ngành sơn tại một quốc gia. TiO2 Rutile có tính chất quý giá của bột màu như: độ bền ánh sáng, thời tiết, nhiệt, hóa chất, cường độ màu cao,độ phủ cao. Vì vậy nó được dùng rộng rãi trong ngành sơn ( vả mực in). a.9 Bột màu đen Carbon Black [5] - Pigment Blach 6,7,9 1. Carbon Black có 3 tông màu đen với mức độ: cao, trung bình và thấp phụ thuộc vào công nghệ sản xuất cho ra hàng loạt bột màu có kích cỡ hạt khác nhau. Có 6 mã màu đen như sau: ký hiệu như sau - HCC: High colour channel: độ đen cao - MCC: Medium colour channel: độ đen trung bình - RCC: Regular colour channel : độ đen vừa phải - HCF: High colour Furnace : độ đen cao - RCF: Regular colour Furnace : độ đen vừa phải - LCF: Low colour Furnace : độ đen thấp 2. Tính chất ứng dụng của Carbon Black được chọn theo độ đen, kích thước hạt bột màu từ các phương pháp chế tạo, cụ thể như sau: - Carbon Black channel/gas : 0.010 – 0.025 μm (đốt cháy khí tự nhiên trong ống) - Carbon Black Furnace/gas : 0.01 – 0.08 μm (đốt cháy 13000 C khí, Acetylen, dầu trong lò) - Carbon Black Lamp : 0.05 – 0.10 μm (đốt cháy dầu thực vật, yếm không khí) - Carbon Black Amimal : 0.10 – 0.50 μm (đốt cháy gỗ, xưởng động vật, yếm khí) Ghi chú: ● Loại C Furnace/gas và C Lamp có độ phủ cao và cường độ màu cao, không hòa tan trong sơn và không làm cho màng sơn bị phồng rộp rất bền kiềm, axit và chịu nhiệt tơi 3000C( thời gian ngắn). Chúng hấp thụ tia tử ngoại, bảo vệ chất tạo màng, rất bền màu trong các điều kiện sử dụng. ● Sơn có chất lượng cao như sơn xe hơi dùng loại C Black có cỡ hạt 0.15μm ● Sơn có chất lượng trung bình dùng loại C có cỡ hạt 0.03 μm ● Sơn trang trí xây dựng dùng loại C có cỡ hạt 0.05μm ● Các loại Paste màu đen dùng để pha màu dùng C có cỡ hạt 0.05 – 0.095 μm 3. Carbon Black có 2 nhược điểm trong chế tạo sơn là: 111

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Với sơn Alkyd khô tự nhiên, càng lưu kho sản phẩm lâu thì sơn càng chậm khô do chất làm khô dùng trong sơn Alkyd bị C Black hấp thụ. - Một số loại C Black thường kết tụ với một số bột màu khác trong hỗn hợp sơn, ví dụ TiO2 vì vậy cần chọn lựa qua thí nghiệm. a.10 Một số bột màu vô cơ khác có hiệu ứng sử dụng đặc biệt: ánh kim loại, huỳnh quang, xà cừ, chống hà, chống ăn mòn,v.v…sẽ được trình bày trong phần “các bột màu đặc biệt” ở phần sau. -

Kè

Tỷ trọng

Kém Không đạt Không đạt Kém Cực tốt Tốt Cực tốt Cực tốt kém Cực tốt Không đạt Không đạt kém Không đạt Không đạt Không đạt Tốt Rất tốt Cực tốt Không đạt Cực tốt Không đạt Không đạt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt

Q uy

Không đạt Kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Cực tốt kém Tốt Cực tốt Không đạt Không đạt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Không đạt Không đạt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt

Kháng Acid

hơ

Kháng kiềm

ạy

Y.34 Y.36 Y.37 Y.42 Y.53 Y.119 Y.163 Y.164 Y.184 Y.189 O.20 O.21 R.101 R.104 R.105 R.108 V.16 B.27 B.28 B.29 B.36 G.13 G.15 G.17 G.18 G.19 G.26

m /+

Vàng Crôm Crômat Kẽm Vàng Cadmi Vàng Oxit sắt Niken Titanat Ferit Kẽm Crôm Tungsten Titanat Mangan Titanat Vanađat Bismut Niken Tungsten Titanat Cam Cadmi Cam Crôm Đỏ Oxit sắt Cam Molybdate Đỏ Chì Đỏ Cadmi Mangan photphat Xanh sắt Côban Aluminat kẽm Xanh Ultramarin Crôm Côban Aluminat Xanh lá Phtalo-crôm Xanh Crôm Oxit Crôm Oxit Crôm ngậm nước Côban Niken Titanat Côban Crômit

Độ Bền sáng/thời Bền nhiệt tiết Tốt-rất tốt Tốt Rất tốt Tốt Tốt-rất tốt Cực tốt Cực tốt Kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Tốt-rất tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Tốt-rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Không đạt Không đạt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Tốt-rất tốt Tốt Tốt-rất tốt Không đạt Cực tốt Cực tốt Cực tốt kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt

Loại bột màu

Mã màu

Bảng 22: Tóm tắt tính chất các bột màu vô cơ. Y = Vàng O = Cam R = Đỏ V = Tím B = Xanh Dương G = Xanh Lá Br = Nâu Bk = Đen W = trắng M = kim loại

5.5-6.0 3.4-4.0 4.6 4.0-4.2 4.4-4.6 5.2 5.0-5.5 4.4 5.0-5.5 4.5-5.0 4.8 6.6-7.0 5.0-5.2 5.4-6.4 8.9 4.9 2.7 1.8 4.2 2.5 4.3-4.7 5.0-6.0 4.5-5.5 5.2 3.5 5.0-5.3 5.2

Ánh màu Vàng kim nhạt Vàng lục Vàng tươi Vàng đỏ xỉn Vàng lục Nâu vàng nhạt Nâu Nâu Vàng tươi Vàng lục xỉn Cam tươi Cam vàng Nâu đỏ xỉn Cam tươi Cam đỏ xỉn Nâu đỏ tươi Tím Dương Dương đỏ sáng Dương đỏ sáng Dương ánh lục Xanh lục Xanh lục xỉn Lục vàng xỉn Lục ánh xanh Xanh lục Xanh lục

112

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

Xanh lục nâu Nâu vàng nhạt Nâu Vàng ánh đỏ Nâu Nâu Nâu Nâu đen Xám sậm đen đen đen đen đen Trắng Trắng sáng Trắng sáng Trắng Trắng sáng Trắng Bạc Vàng đồng Xám kim loại Xám kim loại Màu xà cừ Cam vàng ánh lục

5.0 4.2-4.8 4.4 5.3 4.5 5.2 5.0-5.5 5.2 5.3 1.8 2.0-2.3 5.0 5.2 5.3 5.4 5.3 6.9 5.6 4.3 4.0-4.2 4.0 5.5 2.7 7.6-8.0 7.0 7.5 3.0 3.2-4.2

hơ

Cực tốt kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Không đạt Không đạt Không đạt Cực tốt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Tốt-cực tốt Cực tốt Không đạt

Q uy

Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Không đạt Không đạt kém Không đạt Cực tốt Cực tốt kém

Kè

Cực tốt kém-tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt-cực tốt Cực tốt kém-tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt

m /+

Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt-cực tốt Tốt-cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Rất tốt kém Cực tốt Tốt

G.50 Br.6 Br.11 Br.22 Br.24 Br.29 Br.33 Br.35 Br.39 Bk.6 Bk.10 Bk.11 Bk.26 Bk.27 Bk.28 Bk.30 W.1 W.4 W.5 W.6 W.7 W.11 M.11 M.2 M.6

Côban Titanat Oxit sắt nâu Ferrit Magiê Sắt Crôm Đồng Crôm Titanat Sắt Crôm Crômit Sắt Kẽm Crômit Sắt Crôm Mangan Kẽm Carbon đen Graphit Oxit sắt đen Ferit Mangan Crômit Sắt Côban Crômit Đồng Crôm Sắt Niken Chì trắng Oxit kẽm Lithopone Đioxit Titan Sunfit kẽm Oxit Antimon Vảy nhôm Bột đồng Bột kẽm Bột thép không gỉ Màu nhũ ngọc trai Màu lân quang

5.2 BỘT MÀU HỮU CƠ [4,5] ● Bột màu hữu cơ là các bột màu gốc mạch Carbon thẳng và Carbon vòng, tuy nhiên cũng có thể gồm các nguyên tố kim loại vô cơ trong cấu trúc hóa học nhằm làm bền các thành phần hữu cơ có trong bột màu. ● Bột màu hữu cơ so sánh với bột màu vô cơ có những tính chất vượt trội hơn về màu sắc và cường độ màu như đã nói ở phần giới thiệu chung về bột màu, vì vậy được ứng dụng trong ngành sơn và mực in. ● Bột màu hữu cơ cho ngành sơn gồm 3 loại chính là: - Bột màu hữu cơ cổ điển - Bột màu hữu cơ chất lương cao - Các loại phẩm màu

113

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5.2.1 Các loại bột màu hữu cơ cổ điển (CLASSICAL PIGMENTS) - Phổ biến nhất là các hợp chất AZO chứa nhóm chức mang màu N=N. Các chất màu AZO chia thành nhóm trung tính (Neutral AZO) và dạng muối kim loại AZO (Salt type AZO). Nhóm Neutral AZO lại gồm mono AZO (1 nhóm N=N) và Di AZO (2 nhóm N=N). Từng nhóm màu này lại bao gồm các loại bột màu có màu khác nhau gốc AZO. - Cụ thể như sau: Bảng 23 : Các loại bột màu cổ điển AZO.

hơ

BỘT MÀU AZO

DẠNG MUỐI KIM LOẠI

Q uy

NEUTRALAZO

DIAZO

Đỏ Naphthol AS

ạy

Đỏ Beta Naphthol

Vàng Acylamide

Đỏ Naphthol

m /+

Vàng Acylamid

Kè

MONOAZO

Pyrazolone Cam/đỏ

Beta Naphthol

Diarylide vàng

2.1.1 Các loại bột màu mono Azo trung tính: Bao gồm hai màu vàng và cam/đỏ. a. Arylamide – vàng: (C.I.Pigment Yellow: 1,3,73,74,97 và 111) Thường dùng cho các loại sơn công nghiệp Hạn chế dùng cho sơn trang trí (gốc nước và dung môi yếu) và một số loại mực in. b. Đỏ Beta Naphthol: (C.I.Pigment Red 3,4 – Orange 5) Hạn chế dùng cho sơn trang trí và một số loại mực in ở dạng màu pha loãng. c. Đỏ Naphthol AS: (C.I.Pigment Red: 2,5,12,23,112) Được sử dụng rộng rãi trong sơn trang trí và sơn công nghiệp, mực in kể cả mực in gốc nước (do bền kiềm)

114

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

2.1.2 Các loại bột màu Dis Azo trung tính Khắc phục được các nhược điểm của các loại bột màu mono Azo nói trên (vì mặt bền nhiệt và dung môi). Bao gồm các màu sau: a. Vàng Diarylide: (C.I.Pigment Yellow: 12,13,14,17,55,83) Có tính bền dung môi, bền nhiệt và cường độ màu mạnh, độ bền ánh sáng rất khác nhau từ kém (y 12) đến tốt (y 83). Được dùng cho sơn công nghiệp và mực in (Trong mực in thường dùng kết hợp với các bột vàng Y106, 127,174,176,188). b. Cam/Đỏ Pyrazolone: (C.I.Pigment Orange 13,34 Pigment Red 38) Có các tính chất ứng dụng giống như bột màu vàng Diarylide đặc biệt bột màu cam 0.13,34 dùng rất phổ biến cho mực in. 2.1.3 Các bột màu Azo muối kim loại Gồm 3 nhóm bột màu là: a. Vàng Azo Arylamide: (C.I.Pigment Yellow 61,62) Ion kim loại (thường là kali) gắn vào nhóm axit sulfomic từ gốc mono Azo, có các tính chất sử dụng kém hơn màu vàng Diarylide, thường dùng nhiều trong công nghệ chất dẻo. b. Đỏ Beta Naphthol: (C.I.Pigment Red 49,53) Tính chất kém bền ánh sáng, bền khác nhau đối với hóa chất bền dung môi và ít loang màu, cường độ màu mạnh. Được sử dụng nhiều nhất trong nhóm bột màu đỏ gốc Azo hai loại phổ biến nhất là 4B Toner và 2B Toner (57:1 và 48) 2.1.4. Bột màu hữu cơ cổ điển gốc Phthalocyanine Là nhóm bột màu hữu cơ cổ điển thứ hai sau bột màu Azo thường phổ biến là hợp chất Phthalocyanine đồng và các dẫn xuất. a. Màu dương Phthalocyanine: (C.I.Pigment Blue 15,16) a.1. Xuất hiện ở thị trường năm 1935 và sau đó phát triển mạnh và trở thành loại bột màu thông dụng và được ưa chuộng vì có giá rẻ và chất lượng tốt. a.2. Bột màu dương Phthalocyanine có nhiều dạng tinh thể khác nhau của hợp chất Copper (đồng) Phthalocyanine ● Dạng Alpha có màu ánh đỏ ● Dạng Beta có màu ánh lá cây ● Dạng Epsilon ánh đỏ hơn dạng Alpha ● Dạng Beta không chứa kim loại: ánh lá cây hơn Beta Hoặc cụ thể hơn: P.B1. 15 – Alpha : Không ổn định P.B1 15.1 – Alpha : Bền P.B1 15.2 – Alpha : Bền, không kết tụ màu P.B1 15.3 – Beta : Bình thường 115

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

P.B1 15.4 – Beta : Không kết tụ màu P.B1 15.6 – Epsilon : Bình thường Không chứa gốc kim loại P.B1 16 – Beta : a.3. Tính chất của bột dương Phthalocyanine: Cường độ màu mạnh, rất bền với hóa chất, dung môi, ánh sáng, tia tử ngoại, thời tiết, nhiệt độ. Được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, mực in. Đặc biệt bột dương Phthalocyanine P.B1 16 có độ bền ánh sáng cao hơn các màu nhạt cho ngành sơn ô tô. b. Màu xanh lá cây Phthalocyanine: (C.I. Pigment Green) Là hợp chất Polychlorobromo Phthalocyanine dạng Halogenated copper (đồng) Phthalocyanine, có một số màu xanh lá cây khác nhau tùy theo mức độ Clo hóa và Brôm hóa đó là : - Xanh lá cây ánh dương của dạng Clo hóa (G.7) - Xanh lá cây ánh vàng của dạng Clo hóa và Brôm hóa (G.36) 2.1.5. Bột màu hữu cơ cổ điển: Phẩm màu phức hợp dạng Basic (i) Là loại bột màu hữu cơ cổ điển nhóm thứ ba được biết đến như là các loại phẩm màu phức hợp có tính basic, được chế tạo từ các phẩm màu basic tạo phức với các axit phức hợp hoặc các axit vô cơ. (ii) Do tính chất kém bền (về mọi lĩnh vực) nên nhóm bột màu này chỉ được sử dụng trong ngành mực in. (iii) Có thể đưa ra một số loại tiêu biểu đó là: - C.I. Pigment: Red 8, Violet 1,2,3,39, Blue 1, Green 1 - C.I.Pigment Red 169, Violet 27, Blue 62, Green 45 - Akali/ Reflex Blue - C.I.Pigment Blue 19,56,61

5.2.2 Các loại bột màu hữu cơ chất lượng cao [4] Các loại bột màu hữu cơ chất lượng cao gồm các nhóm họ bột màu khác nhau và đều có tính chất hoàn hảo giống như bột màu cổ điển Phthalocyanine (dương và lá cây) nói trên. Cụ thể là:

2.2.1. Các bột màu phức Naphthol màu đỏ: C.I.Pigment Red 170,187 giống như cấu tạo các bột màu cổ điển Naphthol AS nhưng có phân tử mở rộng hơn với chất lượng vượt trội hơn. 2.2.2. Các bột màu Benzimidazolone: gồm các màu: vàng – Yellow 151,154; Cam – Orange 36; Đỏ - Red 176,185,208; Nâu – Brown 25. Cấu tạo phân tử dị vòng gắn vào phân tử bột màu gốc Azo gọi tên là Benzimidazolone. Các bột màu Benzimidazolone có các tính chất hoàn hảo và được ứng dụng trong sơn chất lượng cao. 2.2.3. Các bột màu Azo ngưng tụ: (Azocondensation)

116

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gồm các màu vàng: Yellow 93,95,128 – màu đỏ: Red 144,166 cấu tạo phân tử đơn giản cho hai hợp chất Azo đơn giản cùng phản ứng ngưng tụ với Diamine. Bột màu Azo ngưng tụ có chất lượng rất cao được sử dụng trong sơn phủ công nghiệp, mực in đặc biệt và kỹ nghệ chất dẻo.

Q uy

hơ

2.2.4 Các bột màu Antraquinone và Perinone: (i) Gồm các màu phổ biến gốc Antraquinone là: - Vàng: C.I. Pigment Yellow 108: gốc Antrapyrimidine Yellow - Cam: C.I. Pigment Orange 51: gốc Pyranthrone Orange - Đỏ : C.I. Pigment Red 168: gốc Dibromanthranthrone Red C.I. Pigment Red 177: gốc Dianthraquinol Red - Dương : C.I. Pigment Blue 60: gốc Indanthrone Bue Các bột màu này rất bền với hóa chất và dung môi, thời tiết có cường độ màu cao, đắt tiền. (ii) Nhóm bột màu gốc Perinone chỉ có màu cam C.I. Pigment Orange 43 cho màu cam thuần túy, rất sáng màu.

m /+

ạy

Kè

2.2.5. Các bột màu quinacridone Là một trong các nhóm bột màu chất lượng cao quan trọng nhất, được phát triển từ cuối những năm 1950. Có ba dạng quinacridone là Alpha, Gamma và Beta gồm có các màu: - Đỏ tím: C.I.Pigment Violet 19 trong đó có dạng Beta cho màu tím và Gamma cho màu đỏ. - Đỏ: C.I.Pigment Red 122, 202, 206 có màu tươi. - Cam: C.I.Pigment Orange 48,49.

2.2.6. Các bột màu Isoindolinone và Isoindoline Là sự kết hợp một nhóm AZO – METHINE (C=N) vào một phần tử có cấu tạo dị vòng (Heterocylic) được phát triển vào giữa những năm 1950 Gồm có các màu phổ biến là : Vàng – Yellow 109,110, 139 Trong đó có màu vàng – yellow 110 có tính chất cao nhất về độ bền, được dùng rộng rãi trong sơn chất lượng cao, mực in và kỹ nghệ chất dẻo.

2.2.7. Các bột màu Dioxazine Gồm hai màu tím là : C.I.Pigment Violet 23 và 37 là nhóm bột màu hữu cơ chất lượng cao cho màu tím thuần túy đồng nhất, có độ bền tuyệt hảo. Thường được dùng để làm ánh đỏ cho bột dương Phthalocyanine. 2.2.8. Các bột màu phức kim loại: (Metal complex) Có dạng phức bền gốc hữu cơ có gắn các kim loại Nikel, đồng, cobalt làm chất lương màu cao hơn. Thường được dùng trong sơn ô tô có màu ánh kim. Tiêu biểu là bột vàng ánh kim : C.I.Pigment yellow 129 là hợp chất phức đồng Methine Azo.

117

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.2.9. Các bột màu Perylene: Gồm các màu thông dụng là: màu đỏ - C.I.Pigment Red 123,149: dùng trong ngành chất dẻo - C.I.Pigment Red 178, 179 : dùng trong ngành sơn - C.I.Pigment Red 224 : sơn phủ ánh kim loại Đặc biệt có độ bền và đắt tiền

hơ

2.2.10. Các bột màu Thioindigo Tiêu biểu là màu đỏ C.I.Pigment Red 88 Thường kết hợp với bột màu vô cơ (cam, molybdat, đỏ oxit sắt) cho ngành sơn chất dẻo chất lượng cao. 2.2.11. Các bột màu Diketo Pyrrol Pyrrol (DPP) Mới được phát tiển 1986 và nhiều hứa hẹn tăng trưởng mạnh do các tính chất quý báu về bền thời tiết và bền nhiệt, cưởng độ màu và độ thuần khiết của màu.

Kè

Q uy

5.2.3 Các loại phẩm màu (Dyestuff) (i) Một số phẩm màu được dùng trong sản xuất sơn, nhằm tạo ra các lớp che phủ hoặc in có màu sắc tươi sáng và ấn tượng cho các lá kim loại, màng cho sơn công nghiệp, đồ gỗ... (ii) Các loại sản phẩm màu dùng cho mục đích này đều tam trong dung môi, gồm các loại cụ thể như sau :

m /+

ạy

2.3.1 Phẩm màu Basic Là loại phẩm màu cationnic dễ hòa tan trong dung môi phân cực như : rượu, glycol và nước. Được dùng nhiều trong mực in với chất nhuộm màu là axit tannic, có tính kém bền ánh sáng vì vậy cần lựa chọn sử dụng.

2.3.2 Phẩm màu tan trong dầu (Fat – soluble) Là loại phẩm màu non - ionic gốc Antraquinone và Azo không chứa kim loại dễ hòa tan trong dung môi ít phân cực như hydro – carbon thơm và mạch thẳng, chủ yếu dùng cho nhuộm màu gỗ và kỹ nghệ chất dẻo.

2.3.3 Phẩm màu phức – kim loại (Metal – Comple) Là loại phẩm màu anionic gốc Azo phức kim loại Crôm và coban – gốc cation là Natri hoặc ion Amonium có nhóm thế Phthalocyanine có nhóm thế hòa tan cũng thuộc nhóm phẩm màu này. Các loại phẩm màu này dễ tan trong rượu, glycolether, ester và ketone, không tan trong dầu và dung môi hydrocarbon. Độ bền ánh sang không cao nhưng các tính chất độ bền khác đạt yêu cầu. Chúng được sử dụng rộng rãi trong sơn gỗ (nhuộm màu), lacquer có màu sang, mực in lá nhôm. 2.3.4 Bột màu và phẩm màu có tính Huỳnh quang (Fluorescent) Là loại bột màu có khả năng lên màu dưới tác dụng tia tử ngoại, được dùng chủ yếu cho mực in gốc dung môi và chất dẻo.

118

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

Tốt Rất tốt Không đạt Kém Không đạt Tốt Kém Cực tốt Kém Tốt Tốt Rất tốt Tốt Tốt Rất tốt

Rất tốt Rất tốt Kém Tốt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

Kè

Ứng dụng chính iDE s iDE i OL Ide OL P ide OL P Is Ide OL P AIde ide OL p DE iDE IDE s Id S Ide OLS P iSP

Arylamide Yellow G Arylamide Yellow 10G Diarylide Yellow Anilide Diarylide Yellow Xylidide Diarylide Yellow O-toluidide Disazo Arylamide Yellow Diarylide Yellow Anisidide Flavanthrone Yellow Diarylide Yellow P-toluidide Arylamide Yellow RN Arylamide Yellow GX Arylamide Yellow 5GX Disazo Yellow Diarylide Yellow DMCA Azo condensationYellow 3G

Mã màu C.I. Y.1 Y.3 Y.12 Y.13 Y.14 Y.16 Y.17 Y.24 Y.55 Y.65 Y.73 Y.74 Y.81 Y.83 Y.93

Loại bột màu

Q uy

hơ

Bảng 24. Thống kê một số loại bột màu hữu cơ và các tính chất ứng dụng. [Giải thích các chữ viết trong bảng 24]: Ứng dụng: Chữ in hoa biểu thị cho ứng dụng chính / thích hợp. Chữ in thường biểu thị khả năng không tương thích. A : xe hơi - I: công nghiệp – D: trang trí (dung môi) – E: sơn Emulsion – O: mực dầu – L: mực in lỏng – S: mực in đặc biệt – P: chất dẻo có màu. Tính chất: LF: độ bền sáng màu gốc – LT: độ bền sang màu pha – HT: độ bền nhiệt – SV: độ bền dung mội – CH: độ bền hóa chất. Cấp độ bền: EX: tuyệt hảo, VG: rất tốt – G: tốt – F: kém – P: không đạt.

kém kém Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Cực tốt Tốt Kém Kém Kém Rất tốt Rất tốt Cực tốt

SV kém kém Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt

CH rất tốt rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt

Ánh màu Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng sáng Vàng sáng Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng lục sáng Vàng ánh đỏ Vàng ánh đỏ Vàng ánh đỏ Vàng sáng Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng ánh đỏ Vàng sáng 120

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Rất tốt Tốt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Tốt

hơ

Cực tốt Tốt Tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt

Kè

Rất tốt Tốt Tốt Kém Cực tốt Rất tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Kém Rất tốt Kém Cực tốt Rất tốt

ạy

Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Kém Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Rất tốt

Q uy

Ứng dụng chính iSP IDE s iDE S OL AIde AIDE S P AIDE S P iDE OL AI aID S P OL OL aIDE S P Ai aI P aI P AidE S P AI AIDE s P Ide S P AIDE S P OL aIDE S P OL AI ISP

Azo condensationYellow GR Arylamide Yellow FGL Arylamide Yellow 10GX Diarylide Yellow Anthrapyrimidine Yellow Isoindolinone Yellow 2G Isoindolinone Yellow 3R Arylamide Yellow F4G Metal complex Yellow Benzimidazolone Yellow 2G Diarylide Yellow Diarylide Yellow Azo condensationYellow 8G Metal complex Yellow Quinophthalone Yellow IsoindolineYellow Benzimidazolone Yellow 4G Metal complex Yellow Benzimidazolone Yellow 3G Azo condensationYellow 4G Isoindolinone Yellow Diarylide Yellow Benzimidazolone Yellow 6G Diarylide Yellow Isoindolinone Metal complex Monoazo Yellow

Mã màu C.I. Y.95 Y.97 Y.98 Y.106 Y.108 Y.109 Y.110 Y.111 Y.117 Y.120 Y.126 Y.127 Y.128 Y.129 Y.138 Y.139 Y.151 Y.153 Y.154 Y.155 Y.173 Y.174 Y.175 Y.176 Y.179 Y.182

Loại bột màu

CH Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

Ánh màu Vàng đỏ sáng Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng lục Vàng Vàng lục sáng Vàng ánh đỏ Vàng lục sáng Vàng lục Vàng Vàng lục sáng Vàng lục sáng Vàng lục sáng Vàng lục Vàng Vàng ánh đỏ Vàng Vàng Vàng sáng Vàng sáng Vàng lục Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng sáng Vàng ánh đỏ Vàng sáng 121

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

ạy

hơ

Rất tốt Rất tốt Kém Tốt Tốt Rất tốt Kém Rất tốt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Rất tốt Tốt Kém Không đạt Không đạt Kém Không đạt Kém Kém Kém

Rất tốt Tốt Kém Tốt Tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Kém Kém Kém Tốt Kém Kém Kém Kém

Tốt Không đạt Tốt Không đạt Kém Rất tốt Kém Cực tốt Không đạt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Không đạt Tốt Kém Không đạt Tốt Kém

/+ m

Rất tốt Kém Rất tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Kém Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

S OL iDE OL I OL P I OL P AIDE s P IS AIDE s P OL A A AI AI s P AI s SP IDE S AI A d OL iDE iDE OL IDE OL DE OL DE O iDE OL

Q uy

Ứng dụng chính

IsoindolineYellow Diarylide Yellow Dinitraniline Orange Pyrazolone Orange-Phenyl Pyrazolone Orange-Tolyl Benzimidazolone Orange HL Benzimidazolone Orange Perinone Orange Monoazo Toner Quinacridone deep gold Quinacridone gold Pyranthrone Orange Isoindolinone Orange Benzimidazolone Orange Azo Orange Pyrazolo-quinazolone Orange Metal complex Orange Isoindolinone Orange BON arylamide Red 2R Toluidine Red Chlorinated para Red BON arylamide Carmine Para Chlor Red BON arylamide Red F4R BON arylamide Red FRLL BON arylamide bordeaux

Mã màu C.I. Y.185 Y.188 O.5 O.13 O.34 O.36 O.38 O.43 O.46 O.48 O.49 O.51 O.61 O.62 O.64 O.67 O.68 O.69 R.2 R.3 R.4 R.5 R.6 R.8 R.9 R.12

Loại bột màu

CH Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt

Ánh màu Vàng sáng Vàng lục sáng Vàng đỏ sáng Cam đỏ Cam đỏ sáng Cam trung Cam đỏ Cam vàng Cam đỏ sáng Cam vàng xỉn Cam vàng xỉn Cam trung Cam trung Cam tươi Cam đỏ sáng Cam vàng Cam đỏ Cam đỏ Đỏ tươi Đỏ ánh vàng đến xanh Đỏ tươi ánh vàng Đỏ tươi ánh xanh Đỏ ánh vàng Đỏ tươi ánh xanh Đỏ tươi ánh vàng Tím ánh đỏ 122

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Kém Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

Kém Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Tốt Tốt Tốt Tốt Rất tốt Tốt Không đạt Không đạt Rất tốt Kém Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

hơ

Kém Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Tốt Kém Kém Rất tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Cực tốt Cực tốt

Kè

Tốt Kém Kém Không đạt Không đạt Không đạt Tốt Không đạt Không đạt Không đạt Kém Không đạt Không đạt Tốt Tốt Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Kém Không đạt Rất tốt Rất tốt

ạy

Rất tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Rất tốt Kém Kém Kém Rất tốt Kém Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Cực tốt

Q uy

Ứng dụng chính iDE OL i OL sP i OL P i OL P i OL P i Ol P OL OL OL I OL P i OL P I I OL OL AID S P IDE OL AIDE S P aI P aIde S P IDE S S ISP aI S P

BON arylamide bordeaux BON arylamide Red Pyrazolone Red Red 2B Toner (Barium) Red 2B Toner (Calcium) Red 2B Toner (Strontium) Red 2B Toner (Manganese) Lithol Red (Barium) Lithol Red (Calcium) BON Red (Calcium) BON Red (Manganese) Lake Red C (Barium) Rubine 4B Toner Red B Toner (Manganese) BON Bordeaux (Manganese) Basic dye complex Pink Basic dye complex Pink Thioindigo BON arylamide Red Quinacridone Red Perylene Red Azo condensation Red Monoazo Carmine Monoazo Red Perylene Scarlet Azo condensation Scarlet

Mã màu C.I. R.14 R.23 R.38 R 48:1 R 48:2 R 48:3 R 48:4 R 49:1 R 49:2 R 52:1 R 52:2 R 53:1 R 57:1 R 58:4 R 63:2 R.81 R.82 R.88 R.112 R.122 R.123 R.144 R.146 R.147 R.149 R.166

Loại bột màu

Ánh màu Đỏ ánh xanh Đỏ tươi ánh xanh Đỏ Đỏ tươi ánh vàng Đỏ tươi ánh xanh Đỏ tươi ánh vàng Đỏ ánh xanh Đỏ Đỏ tươi ánh xanh Đỏ tươi Đỏ đô Đỏ ánh vàng Đỏ tươi ánh xanh Đỏ ánh xanh Đỏ đô Đỏ rất tươi đến tím Đỏ rất tươi đến tím Đỏ đô Đỏ tươi Đỏ tươi ánh xanh Đỏ ánh vàng Đỏ trung Đỏ Đỏ tươi ánh xanh Đỏ Đỏ ánh vàng 123

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH Tốt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Kém Rất tốt Rất tốt Không đạt

Tốt Không đạt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Rất tốt Rất tốt Không đạt

hơ

Rất tốt Kém Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Kém

Kè

Cực tốt Không đạt Tốt Rất tốt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Kém Tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt

ạy

Cực tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Tốt

Q uy

Ứng dụng chính AIDE s OL aIDE S p IDE ISP ISP AI p AI p AI S ISP IS IDE S P AIDe S P As ISP AI S P aI S P AI Ai aI S P I I Aide S P AI S OL

Di-brom anthathrone Basic dye complex Pink Naphthol Carbamide Red Monoazo Maroon Benzimidazolone Red Monoazo Red Anthraquinone Red Perylene Red Perylene Maroon Monoazo Red Benzimidazolone Carmine Monoazo Red Perinone Red Quinacridone Magenta Quinacridone Maroon Benzimidazolone Red Quinacridone Pink Azo condensation Red Pyranthrone Red Perylene Red Azo condensation Scarlet Pyrazolo-quinazolone Pyrazolo-quinazolone Diketo pyrrolo pyrrol Metal complex Red Basic dye complex Violet

Mã màu C.I. R.168 R.169 R.170 R.171 R.175 R.176 R.177 R.178 R.179 R.184 R.185 R.188 R.194 R.202 R.206 R.208 R.209 R.214 R.216 R.224 R.242 R.251 R.252 R.254 R.257 V.1

Loại bột màu

Ánh màu Đỏ tươi ánh vàng Đỏ rất tươi đến tím Đỏ ánh xanh Đỏ đô Đỏ ánh xanh Đỏ ánh xanh Đỏ tươi ánh xanh Đỏ trung Đỏ sậm Đỏ ánh xanh Đỏ ánh xanh Đỏ ánh vàng Đỏ sậm Đỏ ánh xanh Đỏ đô sậm Đỏ tươi Hồng tươi Đỏ ánh xanh Đỏ Đỏ ánh xanh Đỏ tươi ánh vàng Đỏ tươi Đỏ tươi ánh vàng Đỏ tươi Đỏ ánh xanh Đỏ rất tươi đến tím 124

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Tốt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt Không đạt Rất tốt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt

Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kém Kém Rất tốt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt

hơ

Kém Kém Cực tốt Cực tốt Tốt Kém Cực tốt Rất tốt Cực tốt Kém Kém Kém Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Kém Kém Cực tốt Kém Kém Kém Kém

Kè

Không đạt Không đạt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Không đạt Tốt Rất tốt Cực tốt Kém Không đạt Không đạt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Không đạt Không đạt Cực tốt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt

ạy

Tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Cực tốt Kém Kém Cực tốt Kém Tốt Tốt Tốt

Q uy

Ứng dụng chính OL OL AIDE S P AIDE S P AIDE S P OL ISP aI S P A I OL OL E OI P AIDE OLS P AIDE OLS P AIDE OLS P AIDE OLS P AIDE OLS P AIDE OLS P Ol Ol AIDE S P Ol OL OL OL

Basic dye complex Violet Basic dye complex Violet Quinacridone Red Gamma Quinacridone Violet Beta Dioxazine Violet Basic dye complex Violet Monoazo Violet Dioxazine Violet Quinacridone Red Monoazo Violet Basic dye complex Blue Basic dye complex Blue Phthalocyanine Blue UN Phthalocyanine Blue ST Phthalocyanine Blue NF Phthalocyanine Blue Beta Phthalocyanine Blue NF Phthalocyanine Blue Phthalocyanine Blue Metal Blue/reflex blue Blue/reflex blue Pyranthrone Blue Blue/reflex blue Basic dye complex Blue Basic dye complex Green Basic dye complex Green

Mã màu C.I. V.2 V.3 V.19 V.19 V.23 V.27 V.32 V.37 V.42 V.44 B.1 B.2 B 15:0 B 15:1 B 15:2 B 15:3 B 15:4 B 15:6 B.16 B.19 B.56 B.60 B.61 B.62 G.1 G.3

Loại bột màu

Ánh màu Đỏ rất tươi đến tím Đỏ rất tươi đến tím Đỏ ánh xanh tím Tím ánh xanh Đỏ rất tươi đến tím Tím ánh đỏ Tím ánh xanh Tím đỏ sậm Tím Xanh sáng ánh đỏ Xanh sáng ánh đỏ Xanh sáng Xanh sáng Xanh sáng Xanh sáng Xanh sáng Xanh sáng Xanh sáng ánh lục Xanh sáng Xanh sáng Xanh ánh đỏ Xanh sáng ánh đỏ Xanh sáng ánh đỏ Lục ánh xanh Lục ánh xanh 125

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Rất tốt Rất tốt Kém Kém Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Không đạt Không đạt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt

Cực tốt Tốt Rất tốt Cực tốt Kém Cực tốt Tốt Rất tốt Rất tốt

Cực tốt Kém Rất tốt Cực tốt Không đạt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt

Cực tốt Rất tốt Cực tốt Cực tốt Tốt Cực tốt Cực tốt Rất tốt Cực tốt

hơ

Q uy

Ánh màu Lục tươi Lục ánh vàng sậm Vàng ánh lục Lục ánh vàng tươi Lục ánh vàng Nâu ánh đỏ Nâu ánh đỏ Đen Đen ánh xanh

ạy

Kè

Ứng dụng chính AIDE OLS P E AI E AIDE S P OL aI S P AI S P isP I

Phthalocyanine Green G Nitroso iron complex Nikel azo complex Phthalocyanine Green Y Basic dye complex Green Azo condensation Brown Benzimidazolone Brown Aniline Black Perylene Black

Mã màu C.I. G.7 G.8 G.10 G.36 G.45 Br.23 Br.25 Bk.1 Bk.31

Loại bột màu

126

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

5.2.4 Sử dụng các bột màu hữu cơ trong sơn [4] Ngành sơn có thể chia thành 6 lĩnh vực sử dụng chính là: - Sơn ô tô - Sơn công nghiệp nói chung - Sơn cuốn (coil coating) - Sơn bột tĩnh điện (Powder coating) - Sơn trang trí xây dựng - Sơn gỗ Về định hướng chọn sử dụng bột màu hữu cơ cho các loại sơn nói trên, có thể tham khảo bảng 22. Cụ thể hơn việc sử dụng bột màu hữu cơ trong sơn cấn chọn lựa theo các điều kiện sử dụng của sơn, theo sự tương tích của bột màu với chất tạo màng sơn, dung môi, v.v… 2.4.1. Bột màu hữu cơ cho sơn ô tô a. Cho sơn ô tô đóng mới OME: (original equipment manufacture) - Có độ bền màu rất cao và giữ độ bóng, tính mỹ quan của màng sơn trong thời gian sử dụng (ứng với tiêu chuẩn phơi mẫu ngoài trời ít nhất 2 năm). - Có độ bền hóa chất: axit, kiềm, SO2, xà phòng và chất tẩy rửa. - Có độ bền nhiệt tới 2000C trong 10 phút. - Có hiệu ứng nhó nhất với độ nhớt và độ lưu biến của sơn để bảo đảm sơn thành phẩm có độ dàn trải tốt. - Với sơn màu ánh kim loại cần có độ trong suốt cao nhất nhằm tạo được hiệu ứng sử dụng cần có độ phủ cao, sao cho chiều dày màng sơn khô đạt 45–60μm. b. Cho sơn ô tô tân trang : (Refinshing) - Các yêu cầu lựa chọn giống sơn ô tô OEM (độ bền nhiệt có thể thấp hơn vì thường sử dụng loại sơn khô ở nhiệt độ thường). - Cần chú ý sao cho khi pha màu sơn theo đúng yêu cầu chỉ cần sử dụng số lượng loại bột màu có các màu khác nhau để dễ dàng khi pha trộn màu chính xác. 2.4.2 Bột màu hữu cơ cho sơn công nghiệp nói chung (General Industrial Finishes). (i) Sơn công nghiệp nói chung gồm các loại sơn dùng trong tàu biển, máy bay, phương tiện vận tải (không gồm ô tô), đồ gia dụng và máy

127

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

móc, thùng chứa kim loại, bao bì, chất dẻo, giao thông, sơn xịt bình (aerosol), v.v…

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

(ii) Các loại sơn này thường sử dụng các chất tạo màng khác nhau và dung môi khác nhau do đó cần phải lựa chọn dùng các bột màu cho thích hợp và khác nhau với từng loại. Cụ thể như sau: - Sơn lacquer bay hơi : bằng dung môi bay hơi là các dung môi mạnh như Ketone, Este, hydrocarbon thơm rất kén chọn bột màu. - Sơn khô tự nhiên bằng không khí ( Air – drying finishes) đi từ Alkyd gầy/trung bình, biến tính styrene dùng dung môi vòng thơm loại mạnh cần kén chọn dung môi. - Sơn khô bằng nhiệt (Thermosetting) đi từ chất tạo màng Alkyd gầy/trung bình , Polyester no hoặc Acrylic với nhóm chức kết nối là nhựa amin, nhiệt độ sấy 120 -1300C khoảng 1 giờ vì vậy phải lựa chọn bột màu thích hợp. - Sơn Epoxy 2 thành phần đóng rắn bằng các amine, amine adduct hoặc polyamide, có thể sấy khô vì vậy cần lựa chọn bột màu chịu nhiệt, dung môi và hóa chất. - Sơn PU 2 thành phần, urethane Alkyde, PU đóng rắn bằng hơi ẩm v.v… cũng cần lựa chọn bột màu bền với dung môi mạnh, chịu nước, bị phân hóa do thời tiết, v.v.. - Sơn Polyester không no trong sự có mặt của Monomer Styren và xúc tác Peroxide, cần lựa chọn bột màu bền với tác dụng của Peroxide v.v… Như vậy các bột màu hữu cơ được lựa chọn cho sơn công nghiệp nói chung cần có đầy đủ các tính chất : độ che phủ, độ bền dung môi, độ bền hóa chất, độ bền ánh sáng và thời tiết, độ bền nhiệt. (iii) Các bột màu hữu cơ được lựa chọn là: - Bột màu hữu cơ cổ điển gốc AZO - Bột màu hữu cơ chất lượng cao, đặc biệt có độ bền sang và thời tiết ở các màu nhạt cao hơn loại bột mảu hữu cơ cổ điển gốc AZO. - Phẩm màu phức kim loại và bột màu đặc biệt có độ trong sang suốt cao dùng cho sơn màu tươi và sơn vân búa. 2.4.3 Bột màu hữu cơ cho sơn cuộn : (Coil – coatings) [4]

128

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

(i) Các tấm cuộn kim loại đã có sẵn lớp sơn bảo vệ khi chế tạo xuất xưởng được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như làm tấm lợp nhà, cửa chớp, mui xe tải, đồ gia dụng, và container. Tùy theo mục đích chế tạo sản phẩm cuối cùng từ tấm cuộn kim loại, rất nhiều kiểu sơn cuộn được ứng dụng từ các loại chất tạo màng khác nhau như : Polyester, Acrylic, PVC, PVF2, Copolyvinyl Fluorua và Acrylic gốc nước.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

(ii) Yêu cầu lựa chọn bột màu cho sơn cuộn cần đáp ứng được các tính chất sau đây: - Độ bền nhiệt 200 – 2600C trong thời gian 30 – 60 giây. - Độ bền sử dụng ngoài trời cần lâu dài tới 10 – 20 năm. - Độ bền ánh sang ở mức cao nhất. - Độ bền hóa chất phải đạt yêu cầu. - Độ phủ phải đạt mức yêu cầu khi màng sơn có chiều dày 20 -35 μm (ngoại trừ khi dùng chất tạo màng PVC Plastisol có độ dày màng cao 100 -120 μm). (iii) Các bột màu được lựa chọn dùng cho sơn cuộn là hỗn hơp các oxit kim loại (loại bột màu gốm sứ - ceramic pigment). Cũng sử dụng các bột màu hữu cơ chất lượng cao gồm có: Phthalocyanine dương và lá cây, đỏ quinacridone, đỏ tươi Fucshine và tím, dương indanthrone, vàng ánh đỏ isoindolinone và đỏ diketo pyrrolo pyrrole. 2.4.4 Bột màu cho sơn bột tĩnh điện (Powder coating)[4]. (i) Bột màu cho sơn bột tĩnh điện khác với bột màu dùng cho sơn lỏng thông thường do khác nhau về công nghệ sản xuất và thi công sơn. (ii) Yêu cầu lựa chọn bột màu cho sơn bột tĩnh điện cần đáp ứng được các tính chất sau đây: - Bột màu phải dễ phân tán. - Độ bền nhiệt đạt mức thấp nhất 2100C, thời gian 10 -15 phút. - Độ che phủ phải đạt với chiều dày màng sơn 40 – 70 μm. - Độ bền thời tiết cần đạt ít nhất 1 năm phối mẫu ngoài trời. - Độ bền hóa chất đạt yêu cầu. (iii) Các bột màu được dùng cho sơn bột tĩnh điện là - Bột màu hữu cơ chất lượng cao. - Bột màu hữu cơ cổ điển Azo chỉ thích hợp cho điều kiện sử dụng trong nhà với màu xậm. 129

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

2.4.5 Bột màu hữu cơ cho sơn trang trí (Decorative)[4] (i) Sơn trang trí gốc dung môi thường đi từ nhựa Alkyd béo (longoil Alkyd) là loại nhựa rất dễ thấm ướt bột màu. Sơn trang trí gốc nhựa latex được sản xuất theo công nghệ phân tán tốc độ cao, để tránh sự kết tụ bột màu với polyme cấn tiến hành phân tán riêng bột màu trong nước cùng với các chất phụ gia thích hợp sau đó mới tiến hành trộn với polyme. Vì vậy, thường bột màu được chế tạo thành dạng Paste màu có hàm lượng bột màu cao, có tính chất thương phẩm cung ứng cho các nhà sản xuất sơn nước. (ii)Yêu cầu lựa chọn bột màu cho sơn trang trí đơn giản và kinh tế hơn so với các loại sơn công nghiệp, cụ thể là: - Độ bền sang cần đạt mức 7 – 8 chỉ khi dùng ở điều kiện sơn ngoài trời. - Độ bền thời tiết không yêu cầu cao ở những loại sơn trang trí thông thường, chỉ yêu cầu đối với sơn chất lượng cao dùng ngoài trời. - Độ bền dung môi cũng không phải là yếu tố quan trọng vì không dùng dung môi mạnh (dung môi thường dùng là white – spirit và nước). - Độ bền nhiệt cũng áp dụng khi dùng bột màu vàng hữu cơ cổ điển (như một số loại bột vàng Arylamide) bị mất màu ở nhiệt độ 1000C ( là khoảng nhiệt độ có thể đạy tới trong quá trình phân tán sơn) (iii) Các bột màu hữu cơ được dùng cho sơn trang trí là: - Thường có xu hướng dùng màu vàng sang, dương, đỏ sang, cam, lá cây và tím, pha màu theo thang màu chuẩn AS2700, BS4800 và RAL. - Màu vàng hữu cơ và màu đỏ hữu cơ được sử dụng thay cho các bột màu vàng, đỏ vô cơ vì lý do các màu vô cơ này có tính độc hại môi trường, do yếu tố giá tiền nên thường chọn dùng bột màu hữu cơ cổ điển gốc Azo cho các loại sơn trang trí thông dụng, bột màu hữu cơ màu vàng và đỏ chất lượng cao được chọn dùng pha các màu sang sử dụng ngoài trời (xem bảng 22 trang 21 – 24) Cụ thể như sau: Vàng: C.I.Pigment Yellow 3 – 74 > yellow 1 Đỏ: C.I.Pigment Red 3, 4: cho màu đậm Red 9, 12: cho màu đậm, trung bình Red 112: cho màu nhạt 130

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

Cam: C.I.Pigment Orange 5: cho màu đậm, màu nhạt Tím: C.I.Pigment Violet 23: cho các tông màu Dương: C.I.Pigment Blue 15.3: cho các tông màu Lá cây: C.I.Pigment Green 7: cho các tông màu 2.4.6. Bột màu hữu cơ cho sơn gỗ (wood Finishes) (i) Sơn gỗ thông thường cần phủ màu giống như sơn trang trí có yêu cầu nhuộm màu cho gỗ nhưng độ che phủ là trong suốt để lộ các vân gỗ phía trong (wood stain) phải sử dụng phẩm màu và bột màu không có độ che phủ (transparent). Do bản chất màu có cường độ màu rất sáng nên thường sử dụng chung với bột màu dạng transparent nhằm đảm bảo sơn gỗ có tính bền sáng.

m /+

ạy

Kè

(ii) Các loại phẩm màu và bột màu được lựa chọn là: - Các loại phẩm màu phức kim loại - Các phẩm màu tan trong dầu - Các phẩm màu basic và hoạt tính - Các bột màu hữu cơ thật mịn ở dạng phân tán trong nhựa được nghiền nhỏ.

5.2.5 Sử dụng các bột màu hữu cơ trong mực in [4] 2.5.1 Bột màu sử dụng trong mự in là loại không hòa tan có độ che phủ tạo màu sắc cần thiết. Phẩm màu sử dụng trong mực in chỉ là loại phẩm màu “aniline” tan tốt trong rượu, glycolether và nước dùng phối hợp với bột màu, hoặc loại phẩm màu gốc Azo – phức kim loại dùng in lên các lá nhôm và loại phẩm màu phối hợp bột màu huỳnh quang dùng in cho Plastic. 2.5.2 Việc lựa chọn bột màu và phẩm màu cho các loại mực in khác nhau (loại mực in lỏng liquid priting ink và mực in đặc – oil printing ink) theo các yêu cầu khác nhau cần được lựa chọn thích hợp và khác với việc lựa chọn trong ngành sơn. Nội dung cụ thể có liên quan đến ngành mực in không thuộc giáo trình này. 5.3 BỘT ĐỘN (EXTENDERS)[5].[4] (i) Bột độn được xem là các loại vật liệu làm tăng cường hiệu quả của các loại bột màu đắt tiển nhằm giảm giá thành của sơn, không những không ảnh hưởng đến chất lượng mà còn tạo cho sơn có thêm những tính chất ưu việt khác lựa chọn loại 131

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

và số lượng bột độn dùng trong sơn có ảnh hưởng đến hàng loạt các yếu tố chất lượng của sơn như: - Độ đặc (tính lưu biến) - Tính dàn trải và láng mặt - Độ đóng lắng của bột màu khi lưu kho - Cường độ của màng sơn - Tính thấm nước của màng sơn - Độ che phủ của màng sơn - Độ bong của màng sơn (ii) Bột độn ở dạng bột khô có màu trắng là phổ biến, do có độ khúc xạ - 1.4 – 1.7 thấp hơn bột màu trắng TiO2 (độ khúc xạ =2.7) và gần giống chất tạo màng có độ khúc xạ = 1.6. Vì vậy, bột độn thường ở dạng trong suốt và không có màu khi được thấm ướt bởi chất tạo màng sơn. Bột độn thường có nguồn gốc từ thiên nhiên hoặc nhân tạo. (iii) Các loại bột độn chính được dùng trong sơn là: - Cali cacbon ate thiên nhiên – C.I.Pigment white 18 và nhân tạo (dạng kết tủa) - Aluminium Silicate gồm – C.I.Pigment white 19 Đất sét trung quốc – China Clay Đất sét Calci – Calcined Caly - Magne sium Silicate (Bột TALC)- C.I.Pigment white 26 - BaSO4 thiên nhiên – Barytes - C.I.Pigment 22 BaSO4 nhân tạo – Blancfixe - Silica – C.I.Pigment 27 - Bột độn khác

5.3.1 CaCO3 còn có tên gọi là: Bột phấn (Chalk), bột màu trắng Bột Paris white (tỉ trọng: 2.7 đỗ hút dài:14 - 29 độ cứng mohr :3) CaCO3 từ thiên nhiên hoặc nhân tạo đến được sử dụng làm bột độn trong sơn, có kích thước hạt 1μm - 50μm, được sử dụng rộng rãi trong sơn gốc dung môi và gốc nước độ hút dầu tương đối thấp. Một số loại CaCO3, được dùng chống lắng cho sơn lỏng và chống chảy (antisagging) cho màng sơn khi thi công. 5.3.2 Aluminium Silicate: còn có tên gọi: ChinaClay, kaolin Calicined Clay – công thức hóa học Al2O3.2SiO2.2H2O (Hydrate aluminium silicat) [tỉ trọng 2,58 – độ hút dầu 30 – 60 - Độ cứng Mohr =2]

132

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

China Clay có tính trơ. Thu được từ nguồn gốc thiên nhiên có dạng phiến mỏng kích thước 0.5 - 50μm, sau khi tinh chế từ nước áp lực cao, nghiền mịn và phân loại thành các loại bột độn có tác dụng chống lắng, làm mờ làm đặc cho nước sơn, sơn mờ trang trí. Calcined clay có kích thước 0.2 – 0.9 μm được dùng kết hợp với TiO2, thay thế một phần TiO2 vẫn bảo đảm độ che phủ của màng sơn. 5.3.3 Magnesium Silicate – còn có tên gọi Talc, Asbestine công thức hóa học: 3MgO.4SiO2.H2O (hydrate) [tỉ trọng :2.7 – độ hút dầu :25- 60 độ cứng mohr] Có nguồn gốc từ thiên nhiên có chứa Mg và Si vơi các tỉ lệ khác nhau và các tạp chất khác nhau như Ca và Al. Trong quá trình khai thác và tinh chế qua nghiền, tách ra dạng phiến mỏng và sợi (Asbestine) dùng làm bột độn cho sơn. - Dạng bột độn phiến mỏng có tác dung cải thiện tính chất của sơn về: ● Sự đóng lắng bột màu ● Tính lưu biếtn ● Bền nước và hơi ấm ● Độ chặt chẽ của màng ● Dễ chà nhám màng sơn khô - Bột Talc được dùng trong sơn trang trí gốc dung môi, gốc nước, dùng cho sơn lót và sơn đệm trong sơn công nghiệp. 5.3.4 BaSO4 Từ thiên nhiên có tên gọi là Baryte. Từ nhân tạo có tên gọi là Blancfixe [Tỉ trọng :4,5; độ hút dầu: 7- 16; kích thước hạt: 1- 15μm; Độ cứng Mohr:3) - Baryte được sử dụng nhiều hơn Blancfixe trong ngành sơn làm bột độn vì lí do rẻ hơn nhiều. - Có các tinh chất trơ với hóa chất , bền nhiệt, ít tan trong nước, có tác dụng làm tăng độ bền của màng sơn. - Loại Baryte siêu mịn được dùng trong sơn hàm lượng rắn cao (hight – build) bền hóa chất, bảo đảm độ bong của màng sơn không cần dùng nhiều bột màu đắt tiền. - Loại Blancfixe có cỡ hạt 0.5 – 14 μm được dùng làm bột độn trong sơn có tính chất giống như Baryte siêu mịn nhưng đắt tiền hơn. - Loại Blancfixe – nano có kích thước hạt 0.4 -0.7 μm rất đắt tiền, được sử dụng làm bột độn đặc biệt để tăng cường độ màu cho màng sơn đồng thời cải thiện một số tính chất quí giá khác của màng sơn về độ bong, độ bền màu, độ bền cơ lý,v.v… 5.3.5 Bột độn Silica (C.I.Pigment white 27, công nghệ chung: SiO2) 133

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gồm có hai loại Silica thiên nhiên và Silica nhân tạo. Silica thiên nhiên gồm 3 loại: Silica kết tinh, Silica đá khuê tảo và Silica vô định hình. Silica nhân tạo hay còn gọi là Fmed – Silica có cỡ hạt siêu mịn có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong ngành sơn và mực in. 3.5.1 Silica kết tinh CRYSTALINE SILICA (Tỉ trọng:2,56; độ hút dầu: 15- 35; kích cỡ hạt: 1-30 μm; độ cứng Mohr:7)

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Được chế tạo từ cát thạch anh, cát tinh thể hoặc thạch anh. Là loại bột độn có độ cứng lớn nhất được sử dụng nhiều trong lĩnh vực sơn công nghiệp, sơn gỗ, sơn sàn tàu, sơn giao thông và sơn chịu hóa chất, hoặc dùng trong sơn đệm tăng độ bám cho lớp sơn phủ. 3.5.2 Silica Diatomaceous (Đá khuê tảo) Là loại Silica hydrate. Tỉ trọng 2,3; độ hút dầu 60 - 130; kích thước hạt 1- 50 μm. Còn có tên gọi khác là Diatomit, Kieselguhr, Fossi Silica và đất infusorial. Có các tính chất: hút dầu mạnh, tỉ trọng thấp,trơ với hóa chất và chịu mài mòn vừa phải. Được sử dụng làm mờ cho sơn nước, làm chất thấm nước cho màng sơn theo yêu cầu, hoặc làm cho màng sơn dễ chà nhám. 3.5.3 Silica vô định hình –TRIPOLI Tỉ trọng: 2,56 ; độ hút dầu:30 – 100; cỡ hạt 1 – 70 μm Được sử dụng trong thành phần các chất chà nhám, chà bong v.v…cũng được dùng trong sơn gỗ và sơn giao thông. 3.5.4 Silica nhân tạo – FUMED Silica Tỉ trọng: 2,1 – 2,2; độ hút dầu: 100 – 350; cỡ hạt cơ bản: 0,004 – 0,002 μm, cỡ hạt tổng hợp:3 – 20 μm; diện tích bề mặt riêng : (Special Surface Area) = 200m2/g. Dạng Fumed Silica thương phẩm là dạng bột vô định màu trắng siêu mịn, có độ hút dầu lớn. Được sử dụng trong sơn với các tính năng khác nhau là: - Chất làm đặc, lưu biến và chống lắng – dùng loại Fumed Silica dạng hạt hình cầu cỡ 5 – 30 μm; tỉ trọng: 2- 3,5 ; chỉ số khúc xạ: 1,45. - Chất làm mờ (đặc biệt dùng cho dầu bóng) - Chất lọc độ ẩm cho sơn nhũ bạc. 134

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Tham khảo tỉ lệ ( %) Silica Fumed trong một số loại sơn: - Sơn Polyester không no: 0,5 – 2% Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 200m2/g cho sơn và 0,2 – 2,5 %Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 400m2/g cho dầu bóng. - Sơn Alkyd: 0,5 -4,5 % Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 200m2/g , 300m2/g, 400m2/g làm chất làm đặc, chất lưu biến, và chất chống lắng. - Sơn Epoxy: 1 – 4,5 % Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 200 – 300m2/g đóng vai trò: làm đặc, lưu biến, chống lắng – cho vào thành phần A không có chất đóng rắn. - Sơn Acrylic: 0,3 – 2% Silica Fumed háo nước có tích bề mặt riêng 200 – 300m2/g tùy theo yêu cầu làm đặc, lưu biến hoặc chống lắng. - Sơn giàu kẽm (Zinc – Rich paints): 0,5% Silica Fumed háo nước có tích bề mặt riêng 120 -170 m2/g nhằm lọc hơi ẩm cho màng sơn dùng kim loại Zn. - Shop primer ( Sơn lót chống rĩ trước cho kim loại sản xuất tại nhà máy – hoặc chống xĩ tạm thời cho kim loại sau khi xử lí bề mặt chờ sơn chính thức), đi từ gốc nhựa Polyvinyl Acetate, Epoxy hoặc EthylSilicate, dùng 0.5% Silica Fumed háo nước, có diện tích bề mặt riêng 170 m2/g (hòa tan thành paste trong dung môi hữu cơ). - Sơn high – Solid ( Hàm lượng rắn cao): 0,2 – 1% Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 170m2/g có tác dụng làm đặc, lưu biến và chống lắng. - Sơn bột (Power Coating): 0,2 – 0,5% Silica Fumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 140 – 170m2/g. - Sơn công nghiệp gốc nước: (Water Reducible Coatings): 0,2 – 1% Silica Rumed háo nước có diện tích bề mặt riêng 120 – 170m2/g cho vào giai đoạn phân tán cùng với nhựa và bột màu. 5.3.6 Các loại bột độn khác: 3.6.1. MICA: Là hợp chất hóa học Hydrous Aluminium Potassium Silicate. Tỉ trọng: 2,82; độ hút dầu: 50 -80; cỡ hạt: 7 – 22 μm; độ cứng Mohr: 2,5 – 3; dạng phiến mỏng. Mica có tính trơ về hóa học, tính cách điện rất cao, có hệ số giãn nở nhiệt thấp, sử dụng trong sơn làm màng sơn và có tính chất: chịu chùi rửa cao, bám tốt giảm độ dòn gẫy và phấn hóa, chống ăn mòn. 135

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Mica thường được dùng trong sơn nước và xây dựng ngoài trời, sơn đồ gỗ, sơn màu kim loại chịu hóa chất hoặc cũng được dùng cho sơn nhôm và tạo hiệu ứng bột màu xà cừ khi phối hợp với oxit kim loại hoặc với cacbon Black. 3.6.2. WOLLAS TONITE Là hợp chất hóa học calcium metasilicate, từ thiên nhiên Tỉ trọng: 2,9; độ hút dầu: 25 – 30; cỡ hạt: 1- 30μm; độ cứng Mohr: 4-5. Có tính kiềm yếu được dùng như chất ổn định pH cho hệ sơn gốc nước, ứng dụng làm bột độn cho sơn nước Catex có tính chất bền cơ học, ít phấn hóa khi dùng ngoài trời. 3.6.3. NEPHELINE SYENITE Là hợp chất hóa học dạng Anhydrous Sodium Potassium Aluminium Silicate. Tỉ trọng: 2,61; độ hút dầu: 22; cỡ hạt trung bình: 12μm; độ cứng Mohr: 5,5 – 6. Là bột độn không có tính độc hại. Trước đây vẫn được dùng sản xuất thủy tinh và đồ gốm, gần đây mới sử dụng làm bột độn cho sơn ngoài trời với tính chất ít phấn hóa chịu chùi rửa. 3.6.4. PERLITE Là loại hydrate Aluminium Silicate từ dung nham núi lửa có chứa nhiều nước dùng trong sơn gai (Textured).

3.6.5. VERMICULITE Là hỗn hợp hydrate Aluminium Silicate Magesium có tính cách nhiệt rất cao dùng trong sơn chống cháy. 3.6.6. PUMICE Có nguồn gốc từ dung nham núi lửa, dùng cho sơn sàn tàu biển chống trượt (non-skid). 5.3.7 Hướng dẫn tổng quát chọn dùng bột độn cho sơn - Sơn nước xây dựng: (latex paints): ● Loại mờ thông dụng: Calcite, clay, Diatomaceous. ● Loại mờ trong nhà: calcite, clay. ● Loại mờ ngoài trời: calcite, silica, mica, clay. ● Loại bán bóng (Semigloss): calcite. - Sơn Alkyd: ● Loại bán bóng: calcite ● Loại mờ : calcite, clay, Diatomaceous 136

hơ

Sơn đệm gốc dung môi: calcite, clay, silica Sơn lót các loại: calcite, clay, Talc, Silica Sơn lót gỗ gốc dung môi: calcite, clay, mica, Silica Sơn lót kim loại khác: talc Dầu bóng mờ và bán bóng : Silica Fumed Sơn phủ gỗ xây dựng: calcite Sơn chịu hóa chất: Baryte, Silica Sơn gai trong nhà: PERLITE Sơn gai ngoài trời: Silica and, Mica Sơn chống trượt: Pumice hoặc Carborudum hoặc cát Sơn chống cháy: Vermiculite Sơn công nghiệp chịu ma sát thấp: Talc

Q uy

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

5.4 BỘT MÀU CÓ HIỆU ỨNG ĐẶC BIỆT: Có 4 loại bột màu hiệu ứng đặc biệt là: - Bột màu dạng vảy – Aluminium (ánh nhũ bạc) C.I.Pigment metal 1. - Bột màu dạng bột ánh kim – Bronze (ánh vàng đồng) C.I.Pigment metal 2. - Bột màu xà cừ - Pearlescent : Không có mã số. - Bột màu phát quang (Luminescent): Không có mã số. 5.4.1 Bột màu kim loại – Aluminium – Nhũ bạc Bột nhũ bạc có hai loại là : Nhũ nổi (leafing) và Nhũ chìm (non – leafing) có công dụng khác nhau trong sơn: - Nhũ nổi sẽ đưa lên mặt màng sơn khô tạo ánh bạc kim loại của màng sơn. - Nhũ chìm nằm trong màng sơn khô sẽ tạo hiệu ứng đa màu khi dùng kết hợp với các bột màu có tính trong suốt khác. Bột nhũ bác có dạng vảy, độ tinh khiết, chứa 99,7 – 99,9% nhôm. Kích cỡ vẫy: 1,2 - 80μm đường kính với chiều dầy 0,03 – 0,3 μm.

Để thuận tiên cho công nghệ sản xuất sơn, bột nhũ bạc thương phẩm được chế tạo dang Paste, trong đó Paste nhũ bạc nổi dùng axit stearic tạo Paste, còn Paste nhũ chìm dùng trong axit oleic tạo Paste. 5.4.2 Bột màu kim loại – Bronze – Nhũ đồng kim loại Công thức hóa học tổng quát :xCuyZn – đồng thau Có 4 màu nhũ đồng khác nhau tùy theo tỉ lệ kim loại trong trường hợp kim Cu – Zn.

137

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

● ● ● ●

Màu ánh vàng kim màu đồng vàng kim nhạt vàng kim rất nhạt vàng kim đậm

%Cu 100 90 85 70

%Zn 0 10 15 30

Màu thực sự đồng đỏ vàng ánh kim đỏ vàng kim vàng kim ánh lục

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Bột nhũ đồng rất mịn và có cỡ hạt khác nhau Được ứng dụng nhiều trong mực in quảng cáo và bao bì Ít được sử dụng nhiều trong sơn vì chỉ để sản xuất loại sơn đình chùa có màu màu như dát vàng “của hiệu ứng nhũ đồng”. 5.4.3 Bột màu xà cừ (Pearlescent or Nacreous Pigments) Bột màu xà cừ còn có tên gọi khác là bột màu mica hỗn hợp. Có nguồn gốc từ thiên nhiên hoặc nhân tạo, bao gồm: - Từ thiên nhiên gồm các tinh thể của các chất GUANINE và hypoxanthine – thường gọi tên này là vẫy cá bạc (Fish Silver) - Cacbonat chì dạng đĩa mỏng Pb3(OH2)(CO3). - Bismuth oxyclorua – BiOCI - Mica dạng vẫy được bọc ngoài bằng Titan sắt hoặc oxit Crôm. Loại Mica được dùng trong sơn tạo hiệu ứng xà cừ, có màu trắng, có tác dụng phản ánh nhiều màu theo hướng của ánh sang đi vào màng sơn có chứa bột màu xà cừ. 5.4.4 Bột màu phát quang (Tên gọi theo tiếng Anh: Luminerescent,Phosphorescent, Flourescent). Bột màu phát quang là loại bột màu có khả năng phát sang không những trong thời gian có tồn tại nguồn năng lượng chiếu vào mà còn tồn tại một thời gian dài khi không còn nguồn năng lượng này nữa ( Ví dụ: hấp thụ ánh sang ban ngày hoặc ánh sang điện, phát sang khi trong bóng tối khi không còn nguồn sáng). Bột màu phát quang đi từ các tinh thể kết tinh của hợp chất Sunlfide Calci – Stronxi hoặc kẽm – Catmi và được hoạt hóa bởi lượng rất nhỏ của một số kim loại khác như Đồng, Bạc, Mangan, Bismut (các kim loại này không chứa bất kì một chất phóng xạ nào). Bột màu phát quang bền với kiềm, không bền với axit và các chất oxi hóa mạnh – Bột màu phát quang được ứng dụng trong sơn phát sang trong bóng tối làm tín hiệu bảo đảm an toàn hoặc chỉ dẫn an toàn trong bóng tối cho các công trình thi công buổi tối, các lối thoát hiểm trong khách sạn, nhà hàng, dụng cụ thể thao, nón bảo hiểm, v.v… 138

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

5.5 CÁC BỘT MÀU CÓ CHỨC NĂNG CHUYÊN DÙNG Các bột màu có chức năng chuyên dùng không có chức năng trang trí làm đẹp màng sơn, mà nhằm mục đích tạo cho màng sơn bảo đảm có tính chất chống hà (anti – Fouling) dẫn điện hoặc ức chế ăn mòn (corrosion – inhibition). Trong các chuyên mục về sơn bảo vệ chống ăn mòn (Heavy – duty Protective Coatings) và sơn tàu biển (Marine Coatings) sẽ nói cụa thể về các loại bột màu này. Ở phần này chỉ đề cập đến một số loại bột màu chuyên dùng cho việc ức chế ăn mòn (inhibitor) trong ngành sơn hay dùng từ trước đến nay (có một số loại trong tương lai có thể không sử dụng vì lí do môi trường). 5.5.1 Crommat kẽm C.I.Pigment Yellow 36 Có 2 loại là: - K2CrO4.3ZnCrO4.Zn(OH)2: Zine Potassium Chromate - ZnCrO4.4Zn(OH)2 : Zinc Tetroxy Chromate. Là loại bột màu chống rỉ có hiệu quả nhất vừa có tác dụng thụ động với bề mặt kim loại vừa có tính kiềm làm trung hòa axit tự do giảm ăn mòn. Đặc biệt khi dùng sản xuất sơn ShopPrimer (chống ăn mòn tạm thời cho bề mặt kim loại sau khi xử lí hoặc sản phẩm tấm thép xuất xưởng cho các nhà máy chế tạo cơ khí, đóng tàu, v.v…) có dùng với axit phosphoric sẽ có tác dụng thứ ba nữa là phosphate hóa bề mặt kim loại chồng ăn mòn. Tuy nhiên, các hơp chất Chromate có tính độc hại nên trong tương lai sẽ được thay thế bằng hợp chất khác. 5.5.2 Oxit chì đỏ: C.I.Pigment Red 105 Công thức hóa học: Pb3O4 Có tính base nên có hiệu ứng kiềm hãm ăn mòn cho bề mặt kim loại ngoài khí quyển (giống như Chromate kẽm đã nói trên). Sử dụng đơn giản: trộn với dầu lin tạo màng sơn chống rỉ bám rất chắc vào bề mặt kim loại. Pb3O4 có tính độc hại nên không được khuyến khích sử dụng. 5.5.3 Chì trắng: C.I.Pigment White 1 Tên hóa học: Cacbonat chì tính kiềm 2PbCO3.Pb(OH)2 Có tính basic nên có hiệu ứng kiềm hãm ăn mòn cho bề mặt kim loại. Sử dụng đơn giản bằng cách trộn với dầu lin sẽ tạo chất xà phòng axit béo làm lớp lót chống rỉ kim loại hoặc dùng kết hợp thêm một lượng Pb3O4 tạo loại sơn lót chống rỉ màu hồng “Pink Primer” rất nổi tiếng. Do chì trắng có tính độc hại nên không được khuyến khích sử dụng. 5.5.4 Calcium Plumbate – Calcium ortho plumbate (2CaO.PbO2) 139

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

Kè

Q uy

hơ

Có hiệu ứng chống rỉ giống như Pb3O4 Calcium Plumbate không tan trong nước nhưng bị nước chiết tách ra có tính kiềm nên có hiệu ứng ức chế ăn mòn, và màng sơn có độ bám rất chắc vào bề mặt kim loại kẽm và sắt mạ. 5.5.5 Phosphat kẽm:C.I.Pigment White 32 Công thức hóa học Zn3(PO4)2.2H2O – ZncOrthophosphate Có tác dụng kìm hãm ăn mòn phosphate hóa và thụ động hóa bề mặt kim loại. Tuy nhiên cần chú ý với khí quyển ăn mòn công nghiệp có pH ≤ 4, phosphate kẽm phát huy tác dụng ức chế ăn mòn, khi pH ≥ 5 như khí quyển vùng biển thì hiệu ứng kìm hãm ăn mòn kim loại giảm đi. Phosphate kẽm không có tính độc hại nên được sử dụng rộng rãi cho các loại sơn chống ăn mòn công nghiệp. 5.5.6 Calcium Phospho Aluminate và Boro Silicate Không có tính độc hại, có tác dụng ức chế ăn mòn làm sơn chống rỉ. Có nhiều ứng dụng làm chất kiểm soát chất Tannin trên bề mặt gỗ xây dựng. 5.5.7 Molybdate kẽm và Molybdate Calci Công thức hóa học : ZnMoO4 ZnO.ZnMoO4CaMoO4.

m /+

Bột màu trắng, không độc hại, có hiệu ứng kìm hãm ăn mòn. Trong đó Mobybdate kẽm có hiệu quả hơn. Được dùng làm sơn lót chống rỉ thụ động hóa. 5.5.8 Aluminium Triphoshat Là bột màu mới xuất hiện gần đây, có hiệu ứng ức chế ăn mòn không chứa chì và Crôm. Bột màu thương phẩm màu trắng có 3 loại: - Loại 1 – Grade I: dùng cho sơn gốc dung môi gốc Alkyd và Epoxy. - Loại 2 – Grade II: dùng cho sơn gốc dung môi và gốc nước. - Loại 3 – Grade III: dùng cho sơn dung môi và sơn nước. Do có tính chất độ mịn cao, dễ phân tán nên có ưu thế sử dụng vào sơn nước xây dựng (latex). 5.5.9 Kẽm bột (Znic Dust) Cỡ hạt: 2 - 8μm – Có hiệu ứng kìm hãm ăn mòn theo kiểu thụ động hóa bề mặt kim loại. Thường sử dụng làm sơn chống rỉ có hàm lượng bột cao với chất tạo màng thích hợp. Một số loại sơn chống rỉ cao cấp dùng kẽm bột là: - Sơn lót gốc tạo màng hữu cơ: 140

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

● 1 thành phần: Polystyrene, EpoxyEster, Cao su clo hóa. ● 2 thành phần: Epoxy/Polyamide dùng phổ biến nhất. - Sơn lót gốc Silicat vô cơ: ● 1 thành phần, gốc dung môi Ethylsilicat đóng rắn bằng hơi ẩm. ● 1 thành phần gốc nước đi từ kalisilicate phối hợp với Lithium Silicate, khô bằng cách bay hơi nước ở điều kiện độ ẩm không cao. - Sơn giàu kẽm (Zinc Rich Coating) : được dùng rộng rãi hơn vì có độ chống ăn mòn lâu dài hơn loại sơn bột kẽm thông thường, đặc biệt thích hợp cho vùng khí quyển bờ biển và ngoải khơi (không ngập nước). - Sơn lót giàu kẽm gốc chất tạo màng vô cơ Silicat có độ dầy 75 – 100 μm, chịu mài mòn và chịu nhiệt (400 – 4500C) tốt hơn sơn giàu kẽm gốc chất tạo màng hữu cơ như Epoxy hàm lượng rắn cao có độ dày màng khô 125 μm. Tuy nhiên, sơn lót giàu kẽm gốc tạo màng hữu cơ có ưu điểm hơn gốc tạo màng vô cơ là mặt sơn không lỗ xốp và tạo điều kiện mỹ quan cho lớp sơn phủ ngoài (không bị bọt, độ trắng phẳng cao v.v…).

141

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CÁC LOẠI CHẤT TẠO MÀNG SƠN ( CTM # RESIN # NHỰA SƠN ) [ 1, 2, 3, 5] GIỚI THIỆU CHUNG

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

a/ Nhƣ đã nói trong Chƣơng 3, chất tạo màng (CTM) là chìa khóa quyết định tính chất và phạm vi sử dụng của sơn, CTM cũng là thành phần cơ bản tạo nên các chỉ tiêu chất lƣợng cơ, lý, hóa của màng sơn. b/ Về tổng quan, CTM đƣợc phân loại nhƣ sau: °Phân loại theo nguồn nguyên liệu ban đầu là CTM từ thiên nhiên và các sản phẩm chế luyện; là CTM tổng hợp nhân tạo và các sản phẩm biến tính sau đó. °Phân loại theo trọng lƣợng phân tử (M) là dạng thấp phân tử OLIGOMER ( có M=100 —> 10.000 ), là dạng cao phân tử POLYMER ( có M> 10.000 ). °Phân loại theo cấu tạo POLYMER là dạng mạch thẳng, mạch nhánh và mạch 3 chiều ( tạo lƣới không gian 3 chiều ). °Phân loại theo thành phần hóa học là dạng Homopolymer ( trùng hợp đồng thể ) hoặc dạng Copolymer ( đồng trùng hợp ). °Phân loại theo sự biến đổi ( chuyển hóa ): không chuyển hóa hóa học sau khi tạo màng là dạng nhiệt dẻo ( Thermo Plastic ), hoặc dạng nhiệt rắn ( Thermosetting ) – dạng chuyển hóa hóa học. c/ Quá trình tạo màng sơn đƣợc tiến hành theo 2 cách chính là : °Sử dụng các chất tạo màng loại không chuyển hóa hóa học chỉ đơn thuần thực hiện tạo màng sau khi dung môi bay đi ( hoặc sau khi nóng chảy nếu là sơn bột ) bằng các lực liên kết vật lý. Màng sơn loại này bị nóng chảy và hòa tan trở lại do tác dụng của nhiệt hoặc dung môi. °Sử dụng chất tạo màng loại có chuyển hóa hóa học thì khi tạo màng khô có xảy các phản ứng hóa học làm tăng thêm trọng lƣợng phân tử của chất tạo màng hoặc tạo thành dạng lƣới 3 chiều của polymer tạo màng. Màng sơn loại này không bị nóng chảy do nhiệt độ và không bị dung môi hòa tan. d/ Độ bền của màng sơn khô phụ thuộc vào hang loạt yếu tố môi trƣờng sử dụng ( Ví dụ nhƣ Oxy không khí, nhiệt độ, nƣớc, tia tử ngoại, hóa chất, v.v…) làm màng sơn bị lão hóa nhƣ giảm độ bóng, bị phân hóa, bay màu, có vết nứt và bong tróc khỏi bề mặt sơn, v.v…, cuối cùng màng sơn bị phá hủy hoàn toàn. Để khắc phục hiện tƣợng này thƣờng sử dụng các chất phụ gia đặc biệt hoặc chọn dùng các chất tạo màng dạng lƣới 3 chiều. 4-1 CÁC CHẤT TẠO MÀNG TRÙNG NGƢNG (Polycondensed Resins) a/ Phản ứng trùng ngƣng là phản ứng kết hợp một số phân tử monomer kèm theo sự giải phóng các chất đơn giản nhƣ H2O, rƣợu, NH3, v.v… Quá trình phản ứng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

trùng ngƣng đựợc đặc trƣng bởi các hợp chất có chứa các nhóm chức (-OH), (COOH), (-NH2), v.v… Các nhóm chức này phản ứng với nhau tạo thành phân tử mới phức tạp hơn. b/ Nhựa trùng ngƣng đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp sơn vì từ CTM này ngƣời ta có thể sản xuất đƣợc rất nhiều loại sơn có các tính chất kỹ thuật khác nhau và có chất lƣợng rất cao theo yêu cầu sử dụng. c/ CTM gốc nhựa trùng ngƣng trong tài liệu này trình bày gồm các loại nhựa sau: 1. Nhựa Alkyd – ALKYD RESIN 2. Nhựa Polyester – POLYESTER RESIN 3. Nhựa Polyurethan – POLYURETHAN RESIN 4. Nhựa Amino – AMINO RESIN 5. Nhựa Phenol – PHENOLIC RESIN 6. Nhựa Silicon – SILICON RESIN 7. Nhựa Epoxy – EPOXY RESIN

m /+

ạy

Kè

4.1.1 NHỰA ALKYD ( ALKYD RESIN ) Nhựa Alkyd là loại Ester phân tử lƣợng thấp, đuợc tạo thành khi các rƣợu (Alcohol) đa chức phản ứng với các axít đơn chức hoặc đa chức. Tên gọi Alkyd là ghép của 2 chất Alcohol (rƣợu) và nhóm chức axít (acid= aKYD). Trên thực tế, nhựa Alkyd chỉ có ứng dụng trong ngành sơn khi sử dụng một hỗn hợp các chất phản ứng là axit béo đơn chức của dầu béo cùng với axít hữu cơ đa chức và rƣơu đa chức. Nhựa Alkyd này đƣợc gọi chính xác là Alkyd – biến tính dầu, đƣợc sử dụng trong sơn từ năm 1972. Nhựa Alkyd đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành sơn từ những năm 1920 và rất nhiều năm sau đó, nhựa Alkyd chiếm địa vị độc tôn trong ngành sơn công nghiệp.

A. PHÂN LOẠI CÁC LOẠI NHỰA ALKYD Có 3 cách phân loại các loại nhựa Alkyd mà ngƣời sử dụng cần phải biết để chọn dùng cho thích hợp với mục đích chế tạo sơn Alkyd, cụ thể nhƣ sau: A1. Phân loại theo kiểu rượu đa chức và axit (hoặc Anhydride ) đa chức dùng tổng hợp nhựa Alkyd. Có 2 loại nhựa chính là :  Gọi là nhựa GLYPHTAL: dùng Glycerine và Phtalic Anhydride. Nhựa Glyphtal có tính chất hòa tan rất tốt trong dung môi nhƣng tạo màng sơn không cứng lắm và kém bền nƣớc.  Gọi là nhựa PENTAPHTALIC: dùng trong Pentaerythriol và Phtalic Anhydride, nhựa PentaPhtalic có tính chất khô tạo màng sơn cứng, bền với ánh sáng.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

A2. Phân loại theo hàm lượng % dầu béo có trong nhựa Alkyd, có 3 loại là:  Nhựa Alkyd gầy (SHORT-OIL ALKYD) có 30 – 45% dầu béo (hoặc axít béo). Alkyd gầy lại chia thành phần loại khô đƣợc (DRYING) và loại không khô (NON-DRYING) đƣợc sử dụng khác nhau trong công nghiệp sơn.  Nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM-OIL ALKYDS) có 46 – 55% dầu béo (hoặc axit béo) là loại Alkyd có nhiều ứng dụng nhất trong các loại nhựa Alkyd dầu béo.  Nhựa Alkyd béo (LONG-OIL ALKYD) có chứa 56 – 70% dầu béo (hoặc axít béo) thƣờng đƣợc sử dụng làm lớp sơn phủ ngoài (Topcoat hoặc Finish ) trang trí cho các bề mặt kim loại, gỗ, v.v… bền với thời tiết mƣa nắng. Sơn Alkyd dầu béo là thành phần chủ lực trong hệ thống kiến trúc xây dựng. A3. Phân loại theo loại dầu béo, axít béo hoặc chất biến tính khác, gồm các loại chủ yếu là:  Alkyd biến tính với các loại dầu béo khô đƣợc, dầu béo bán khô có 3 nối đôi dể sản xuất nhựa Alkyd trung bình, nhựa Alkyd gầy khô đƣợc dùng làm sơn lót và sơn lót khô nhanh (ví dụ: dầu lanh, dầu trẫu, dầu hột cao su, v.v…)  Alkyd biến tính từ dầu béo bán khô có 2 nối đôi để sản xuất nhựa Alkyd béo dùng sơn trang trí với màng sơn ít bị vàng hóa (biến màu) ngoài khí quyển (ví dụ: dầu đậu nành, …)  Alkyd biến tính từ dầu béo là dầu thầu dầu khử nƣớc có 2 nối đôi, hoặc từ các a xít béo tổng hợp để sản xuất nhựa Alkyd gầy không khô dùng kết hợp với một số nhựa tạo màng khác làm sơn sấy, sơn đồ gỗ NC, v.v… có chất lƣợng cao hơn sơn Alkyd đơn thuần.  Alkyd biến tính từ dầu béo cùng với nhựa thông để sản xuất nhựa Alkyd Glyphtal và Pentaphtalic làm sơn dầu và sơn sấy AlkydAmino, v.v… Dựa trên cơ sở của 3 cách phân loại nhựa Alkyd nói trên, nhà sản xuất sơn có thể kết hợp lại để chọn dùng loại Alkyd thích hợp với mục đích sản xuất sơn Alkyd của mình. Ví dụ:  Để sản xuất sơn phủ Alkyd, có thể chọn loại nhựa Alkyd béo (LONG OIL ALKYD RESIN) gốc PENTAPHTALIC đi từ dầu đậu nành (SOYABEAN OIL).  Để sản xuất sơn lót (chống gỉ) Alkyd có thể chọn loại nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM OIL ALKYD RESIN) gốc PENTAPHTALIC đi từ dầu lanh hoặc axít béo không no, hoặc nhựa Alkyd gầy (SHORT OIL

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ALKYD RESIN) loại khô nhanh gốc GLYPHTAL đi từ dầu lanh hoặc axít béo dầu đậu nành, v.v…  Để sản xuất các loại sơn sấy Alkyd-Amino Resin hoặc sơn NC 2 thành phần cho đồ gỗ, đóng rắn bằng axít (ACID-CURING), có thể chọn loại nhựa Alkyd gầy không khô gốc GLYPHTAL đi từ dầu lanh hoặc axít béo tổng hợp hoặc dầu thầu dầu khử nƣớc (DCO)… B. SẢN XUẤT NHỰA ALKYD ( có liên hệ thực tế Việt Nam )

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

B1. Nguyên liệu và nguồn cung ứng ( loại phổ biến ): a/ Dầu béo :  Dầu lanh (LINSEED OIL): nhập khẩu  Dầu đậu nành (SOYABEAN OIL): nội địa (nhiều)  Dầu hột cao su (RUBBER SEED OIL): nội địa (nhiều)  Dầu trẫu (tƣơng đƣơng TUNG OIL): nội địa  Dầu thầu dầu (chƣa khử nƣớc): nội địa  Các axít béo khác : nhập khẩu b/ Axít đa chức:  P.A (Phtalic Anhydride): nhập  MA (Maleic Anhydride): nhập c/ Rƣơu đa chức :  Glycerol (Glycerin): nhập  P.E (Penta Erythriol): nhập d/ Dung môi:  Xylene: nhập  White Spirit: nhập B2. Thiết bị sản xuất nhựa Alkyd Thiết bị chính là nồi phản ứng (REACTOR) có thể sử dụng đa năng để sản xuất hầu hết các loại nhựa CTM kiểu trùng ngƣng, trùng hợp. Thể tích hồi phản ứng có thể lớn nhỏ khác nhau tùy theo nhu cầu sản xuất. Đối với các nhà sản chuyên nghiệp các chất tạo màng cung ứng làm nguyên liệu cho ngành sơn thƣờng lắp đặc các nồi phản ứng thể tích lớn 10 – 80m3. Đối với các nhà sản xuất nhỏ hơn thƣờng lắp đặt nồi phản ứng có thể tích phổ biến 5m3. Một số các hãng sơn sản xuất nhiều loại sơn dầu thƣờng lắp đặt các nồi phản ứng có thể tích 3 – 5m3, cũng có thể lắp đặt các nồi phản ứng có thể tích >= 1m3. Ở Việt Nam hiện nay các nhà sản xuất nhựa Alkyd chuyên nghiệp và bán chuyên nghiệp là:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

 Hãng NUPLEX từ Úc, 100% vốn nứơc ngoài sản xuất và cung ứng nhựa Alkyd theo công nghệ EU – nhà sản xuất Alkyd chuyên nghiệp.  Hãng sơn tổng hợp Hà Nội: sản xuất nhựa Alkyd từ dầu đậu nành, dầu hột cao su kết hợp với dầu lanh và dầu trẫu (nồi phản ứng 8m3), phục vụ nội bộ không bán ra ngoài.  Hãng sơn Cầu Diễn Hà Nội: sản xuất nhựa Alkyd tù dầu đậu nành, dầu cao su phối hợp với dầu trẫu (nồi phản ứng 4m3), phục vụ nội bộ là chính.  Hãng sơn Hải Phòng: sản xuất nhựa Alkyd từ dầu đậu nành, dầu cao su phối hợp với dầu lanh, dầu trẫu (nồi phản ứng 1,3m3), phục vụ nội bộ.

C. TÍNH CHẤT ỨNG DUNG CỦA CÁC LOẠI NHỰA ALKYD

m /+

ạy

Kè

Q uy

Bản chất ứng dụng nhựa Alkyd phụ thuộc chính vào hàm lƣợng % của dầu béo hoặc axít béo có trong nhựa, còn gọi là độ béo của Alkyd.  Nhựa Alkyd gầy ( SHORT OIL ALKYDS ) với độ béo hay dây dầu ( OIL-LENGTH ) chiếm tỷ lệ 30 – 45% gồm có 2 nhóm: khô và không khô ( Drying and Nondrying ). Nhựa Alkyd gầy có độ nhớt cao, chỉ hòa tan trong dung môi mạnh nhƣ Xylen, thƣờng đƣợc thi công bằng cách nhúng hoặc súng phun. Nhựa Alkyd gầy không khô đi từ dầu đậu nành hoặc axít béo đƣợc dùng làm chất hóa giải cho sơn NC hoặc phối hợp với nhựa Amino làm sơn sấy nóng chất lƣợng cao về: độ bám dính, độ cứng độ dẻo, độ bền màu, độ bền nƣớc axít yếu và kiềm.  Nhựa Alkyd gầy khô đƣợc đi từ đậu nành, dầu lanh, dầu thầu dầu khử nƣớc và một số axít béo, thƣờng đƣợc dùng sơn lót cho kim loại có tính chất khô nhanh và rất cứng. Nó cũng đƣợc phối hợp với nhựa Amino làm sơn sấy chất lƣợng cao.  Nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM OIL ALKYDS) với độ béo hay dây dầu (OIL-LENGTH) chiếm tỉ lệ 46 – 55% là loại nhựa có ứng dụng đa năng nhất trong gia đình Alkyd, và có thể thi công bằng cọ sơn, con lăn hoặc súng phun. Màng sơn từ nhựa Alkyd trung bình khô nhanh, rất bóng bền ,và dẻo. Nhựa Alkyd trung bình có ứng dụng rộng rãi dùng làm sơn sấy hoặc khô tự nhiên, trong nhiều lĩnh vực sơn công nghiệp cũng nhƣ sơn kiến trúc xây dựng.  Nhựa Alkyd béo (LONG OIL ALKYDS) với độ béo hay dây dầu chiếm 56 – 70% dầu béo. Nhựa Alkyd béo tan trong dung môi mạch thẳng (mineral spirit) và tƣơng hợp với nhiều loại chất tạo màng gốc dầu nhựa đƣợc sử dụng rộng rãi làm sơn kiến trúc xây dựng và phối hợp với một

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

số nhựa cao cấp khác làm sơn bảo vệ kết cấu thép, sơn tàu biển, v.v… Nhựa Alkyd béo đi từ đậu nành là thông dụng nhất. Tóm lại nhựa Alkyd gồm nhiều loại khác nhau, do đó giá cả cung khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu chất lƣợng sử dụng. Khi lựa chọn dùng nhựa Alkyd dầu béo cần chú ý đến các chỉ tiêu kỹ thuật ghi trong thông số kỹ thuật sản phẩm, đó là ; a/ Loại dầu béo, axít béo sử dụng và độ béo có trong nhựa b/ Chỉ số axít cao do PA còn dƣ làm mất bóng màng sơn sấy Amino Alkyd, hoặc tạo phản ứng với bột màu hoặc làm độ nhớt không ổn định, v.v… c/ Chỉ số [-OH]-Hydroxyl quá thấp hoặc quá cao có thể làm nhựa Alkyd không trộn lẫn với với một số loại nhựa tạo màng khác. d/ Hàm lƣợng % quá cao của MA ( Maleic Anhydride ) làm nhựa Alkyd chậm khô do hấp thụ các chất làm khô. e/ Độ nhớt quá cao có thể làm nhựa có độ nhớt không ổn định và làm nhựa đóng màng trên bề mặt.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 6. Nhựa Alkyd sử dụng làm sơn lót công nghiệp ( INDUSTRIAL PRIMERS )

Phạm vi sử dụng sơn Alkyd

Sơn nhôm

Lanh

Khô tự nhiên

18 35

50 50

Lanh, Trẫu (1) Lanh, Đậu nành

MS MS

Khô sấy

43 35

34 50

Lanh, đậu nành Lanh, đậu nành (2)

Xylene MS

Kết cấu thép

Lanh

Dụng cụ

43 35

Kè

Thành phần nhựa Alkyd % Loại Dầu béo dầu béo

Số TT

34 50

Lanh, đậu nành Lanh, đậu nành (2)

Xylene Xylene

Máy móc

Lanh, Đậu nành

NC lacquer

Đậu nành

Xylene

Kim loại (nói chung)

35 35

35 50

Lanh (1) Lanh, đậu nành (2)

Xylene Xylene

( 1) Biến tính với nhựa Phenolic ( 2 ) Alkyd 100% hoặc phối với 10 – 15% nhựa Amino

Loại dung môi Mineral Spirit (MS)

hơ

Q uy

ạy

D m /+

% PA

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 7. Nhựa Alkyd làm sơn phủ công nghiệp (INDUSTRIAL TOPCOATS)

27-34

60-51

Lanh Đậu nành, thầu dầu khử nƣớc

Sơn nhôm

Ghi chú

Loại dung môi

Loại dầu béo

% Dầu béo

hơ

% PA

Số TT

Thành phần nhựa Alkyd

Phạm vi sử dụng sơn Alkyd

Khô tự nhiên

Lanh, đậu nành

Khô sấy

Dừa, Đậu nành (1)

Dụng cụ

Q uy

Máy móc

NC Lacquer

ạy

Lanh

Lanh, đậu nành

Dừa, đậu nành

Xylene

35 43

50 35

Lanh, đậu nành (2) Dừa (1)

MS Xylene

Bơm dầu

17 35

44 50

Lanh, trẫu (3) Lanh, đậu nành

Xylene MS

Máy giặt

Đậu nành, Thầu dầu khử nƣớc (1)

Xylene

Phuy kim loại

Tàu biển

Kim loại

Xylene

m /+

Kết cấu thép

Dừa, đậu nành (1)

Kè

Xylene

(1): Phối với 2030% Amino

Đậu nành

(1)

Lanh, Đậunành

MS MS

(2): Alkyd 100% hoặc phối hợp với 10-15% Amino.

(3): biến tính với nhựa Phenolic

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 8. Nhựa Alkyd làm các loại sơn phủ công nghiệp khác (INDUSTRIAL FINISHES ) Thành phần nhựa Alkyd

Số TT

Phạm vi sử dụng sơn Alkyd

% PA

% Dầu béo

Thiết bị đƣờng sắt

20-35

70-50

Băng tải

Sơn nhăn

Lanh, trẫu

Toluen

Sơn vân búa

Lanh, đậu nành

Xylene

Phối với cao su Clo

25-32

65-55

Da và dây cáp

10 34 (4)

Q uy

Kè

ạy

m /+ 33 20

Lanh, Đậu nành, (DCO)

(1): Alkyd 100% hoặc phối 10 – 15% Amino.

hơ

Lanh, đậu nành Đậu nành, thầu dầu thử nƣớc (DCO) (1)

Ghi chú

Loại dung môi

Mực in

Loại dầu béo

(2): Biến tính Phenolic

Xylene

62 40

Thầu dầu (DCO) Thầu dầu (DCO)

Xylene Xylene

50 75

Đậu nành, DCO Lanh,đậu nành

MS MS

(3): Biến tính Styren

(4): Axít 2 nhóm chức mạch dài

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bổ sung Mục 4.1.1( CTM ALKYD)

-A – G – A – G – A - …...

ạy

Axít ( hoặc Anhydride ) Carboxylic ( ví dụ : Phatalic Anhydride ) Glycol 3 chức hoặc 4 chức rƣợu ( ví dụ: Penta Erythriol ) Axít béo của dầu béo sử dụng Oxy không khí – tác nhân oxy hóa trùng hợp mạch nhựa Alkyd

m /+

Trong đó: A: G: FA: O:

Kè

…..

hơ

Q uy

1. Cơ chế khô cụ thể của nhựa Alkyd – Dầu béo Cơ chế khô của nhựa Alkyd đƣợc quyết định bởi cơ chế khô của loại dầu béo ( dầu khô và dầu bán khô ). Đó chính là kết quả của quá trình trùng hợp tự oxy hóa tạo thành màng sơn có cấu trúc lƣới không gian 3 chiều. Cấu tạo của màng nhựa Alkyd rắn đƣợc hình dung theo sơ đồ sau: ….. - A – G – A – G – A - …..

Qúa trình khô của nhựa Alkyd đƣợc xúc tiến nhanh khi có mặt các chất làm khô. Khi sấy nóng, quá trình trùng hợp tự oxy hóa xảy ra kèm theo quá trình trùng hợp nhiệt và trùng hợp Ester hóa tại những vị trí có mặt các gốc nhóm chức tự do (Hydroxyl, Cacboxyl). 2. Giải thích cơ chế chi tiết về vai trò các chất làm khô đối với quá trình khô của nhựa Alkyd cho đến nay vẫn còn tranh luận chƣa dứt điểm. Tuy nhiên ngƣời ta tạm chấp nhận với nhau về cơ chế làm khô của các chất làm khô nhƣ đã tóm tắt trong phụ lục bài giảng về NHỮNG HIỂU BIẾT CẦN THIẾT VỀ NHỰA ALKYD của giáo trình này. Có thể tham khảo thêm các tài liệu sau đây: 2.1 INTRODUCTION TO PAINT CHEMISTRY AND PRINCIPLES OF PAINT TECHNOLOGY – G.PA. TUNNER. Third Edition 1988 Published in the USA by Chapman and Hall ( pages 159 – 160 ).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

2.2 THE CHEMISTRY OF ORGANIC FILM FORMERS – D.H.SOLOMON – Copyright 1967 by JOHN WILEY & SONS, INC. NEWYORK, LONDON, SYDNEY ( pages 50 – 54 ). 2.3 SURFACE COATINGS – VOLUME 1 Second revised edition 1983.. Published by THE NEW SOUTH WALES UNIVERSITY PRESS. ( pages 597 – 599 ).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHỤ LỤC: NHỮNG HIỂU BIẾT CẦN THIẾT VỀ NHỰA ALKYD DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP SƠN 1. Thành phần nguyên liệu của một số loại nhựa Alkyd phổ biến 1.1 Các loại Alkyd khô tự nhiên: ( dùng làm chất khô ) Bảng 9: Thành phần chủ yếu Alkyd khô tự nhiên

Loại rƣợu

Alkyd béo ( sơn phủ )

60 - 65

Đậu nành

Pentaerythriol

Alkyd Trung (sơn lót, phối Alkyd béo cho sơn phủ)

48 - 55

Alkyd gầy ( sơn lót nhanh khô )

38 30

Dung môi hòa tan

Q uy

White Spirit

PhtalicAnhydride ( PA )

WS Xylene

Glycerine Glycerine

P.A

Xylene

Hỗn hợp Polyol Pentaery Thriol (nt)

m /+

ạy

Kè

Đậu nành Axít béo khô đƣợc Lin Lin Axít béo dầu đậu nành

Loại dầu béo

Stt

Loại Axít Cacboxylic PhtalicAnhydride ( PA )

hơ

% Dầu béo

Loại Alkyd và ứng dụng

1.2 Các loại Alkyd 2 thành phần hoặc sấy nóng

Bảng 10: Thành phần chủ yếu của Alkyd gầy – không khô tự nhiên Phối với Isocyanat làm sơn PU đồ gỗ

Axít béo tổng hợp

Hỗp hợp Polyol

Xylene

Phối với Amino Resin làm dầu bóng Acid Curing (PTSA) (đồ gỗ)

Dầu béo no (bão hòa )

Hỗp hợp Polyol

Xylene

Phối với NC làm dầu bóng NC (đồ gỗ)

TOFA (TALL OIL FATTY ACID )

Hỗp hợp Polyol

Xylene

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Phối với AminoResin làm sơn sấy chất lƣợng cao (sơn công nghiệp)

DCO dầu thầu dầu khử nƣớc

Glycerine

hơ

2. Cơ chế phản ứng cấu tạo nhựa Alkyd điển hình 2.1 Nguyên liệu ° Dầu béo: là các Triglycerid:

Q uy

CH2 – O – COR CH – OCOR‟

Kè

CH – OCOR‟‟

°GLYCERIN:

ạy

HOCH2 – CH – CH2OH

m /+

HOH2C HOH2C – CH2OH CH2OH

°PENTAERYTHRIOL

°PHTALICANHYDRIDE

C6H4(CO)2O

Xylene

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

2.2 Phƣơng pháp chế tạo chủ yếu: ALCOL hóa (Rƣợu)

ạy

Qua 2 giai đoạn phản ứng:

m /+

a. Giai đoạn 1: Este hóa chuyển đổi giữa Triglycerid với rƣợu đa chức trong sự có mặt chất xúc tác (NaOH, PbO, CaO, v.v…) ở nhiệt độ 2200C – 2300C tạo thành các este chƣa hoàn chỉnh gồm monoglyceride (chiếm đa số ). Qúa trình phản ứng nhƣ sau: CH2OCOR CH2OH CH2OCOR CH2OCOR”

CHOCOR‟ + CHOH

CH2OCOR‟ (Triglycerid) Và: CH2OCOR

CHOCOR‟

CH2OH (Glycerin)

CH2OH (diglycerid)

CH2OH

CH2OCOR‟ + HOCH2 – C – CH2OH CH2OCOR‟‟

CH2OH

CHOH CH2OH (monoglycerid) CH2OCOR

CHOCOR‟ + HOCH2 – C – CH2OH

CH2OCOR‟‟

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

(Triglycerid)

(Pentacrythriol)

(monoglycerid)

(diglycerid) b. Giai đoạn 2: Phản ứng trùng ngƣng este hóa ở nhiệt độ 220 – 2500C giữa các este chƣa hoàn chỉnh trên với Phtalic Anhydride trong trong sự có mặt của chất xúc tác

axít nhƣ orthophosphoric hoặc để tăng cƣờng quá trình tạo nhựa có trong lƣợng phân tử và cấu trúc cần thiết có thể dùng thêm chất tăng cƣờng là Maleic Anhydride, v.v…

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Qúa trình phản ứng giai đoạn 2 nhƣ sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

b1. Nhựa Glyphtal: CH2OCOR CH2OCOR‟‟

CH2OCOR‟‟

CH2OCOR

CHOCOR‟ + C6H4(CO)2O + CHOH

CH2OCOC6H4COO – CH2 ( Nhựa GLYPHTAL)

CH2OH monoglycerid)

(Phtalic Anhydride)

CHOH + H2O

hơ

CH2OH (diglycerid của Gly)

CHOCOR‟

Kè

Q uy

b2. Nhựa PentaPhtalic: CH2OH CH2OCOR | | CHOCOR‟ + C6H4(CO)2O + HOCH2 – C – CH2OH | | CH2OH CH2OCOR‟‟ (monoglycerid) (Phtalic Anhydride) (diglycerid của Penta)

m /+

ạy

CH2OH | CHOCOR‟ CH2OCOR | | CH2OCOC6H4COOCH2 – C – CH2OH + | CH2OCOR‟ ( Nhựa

H2 O

PENTAPHTALIC )

3. Cơ chế khô màng sơn Alkyd của các chất làm khô °Qúa trình khô của màng sơn Alkyd khô tự nhiên và dầu béo có nối đôi liên hợp đƣợc hiện bằng cách bay hơi dung môi và phản ứng hóa học ( oxy hóa và trùng hợp hóa ) của các chất làm khô và oxi không khí °Phản ứng hóa học làm khô màng này xảy ra qua 4 giai đoạn chủ yếu là: a/ . Thời gian thâm nhập của O2 và màng sơn. b/. Giai đoạn tạo thành các peroxide

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

c/. Giai đoạn phân hủy các peroxide. d/. Giai đoạn kết hợp 3 chiều. Giai đoạn này làm màng sơn khô cứng hoàn toàn có thể xảy ra trong vài ngày đến vài tuần lễ tùy thuộc vào bản chất CTM. °Các chất làm khô cho sơn Alkyd thƣờng dùng là một số muối kim loại của axít Naphtenic gọi là các Naphtenat và của axít Octoic gọi là các Octoat. Ngày nay ngƣời ta ít dùng chất làm khô Naphtenat so với chất làm khô Octoat vì lý do giá các Naphtenat thƣờng cao hơn Octoate.

°Cho đến nay, cơ chế làm khô màng của các chất làm khô nói trên còn đang tranh

hơ

cãi chƣa thống nhất thành lý thuyết vì vậy ngƣời ta thừơng sử dụng một hỗn hợp các chấgt làm khô khác nhau để hoàn thiện sự khô của màng sơn ( xem bảng 11 ).

Q uy

° Ngƣời ta tạm thời thống nhất với nhau về „hoạt hóa‟ của từng chất làm khô nhƣ sau: a/. Chất làm khô Cobalt ( -Co ): là chất khô mặt (thƣờng đƣợc dùng kết hợp với một số chất làm khô khác nhƣ –Mn2+ , -Zr2+ , -Pb2+ , -Ca2+ , v.v…)

ạy

Kè

b/. Chất làm khô –Mn2+=: là chất khô mặt hoạt hóa hơn chất làm khô –Co2+ nhƣng lại kích hoạt giai đọan trùng hợp CTM khi sấy nóng và giảm hiện tƣợng đóng màng (skinning) với một số sơn Alkyd.

c/. Chất làm khô –Fe3+: là chất khô mặt, chỉ dùng trong sơn Alkyd màu đen và sơn sấy #130oC – màu sậm.

m /+

d/. Chất làm khô –Pn2+: là chất khô chân , tức là xuyên suốt màng sơn (dƣới lớp bề mặt ), chất làm khô –Pn2+ còn có một số tính chất quý giá khác trong vai tro tăng thêm tính thấm ƣớt, phân tán bột màu, tính chịu nƣớc chống gỉ, v.v…( thƣờng đƣợc dùng kết hợp với chất làm khô –Co2+ và Mn2+). Cũng cần chú ý: không dùng chất làm khô –Pn2+ trong sơn nhũ Al vì nó phá hủy tính nổi (leafing) bạc của Al. Chất làm khô –Pn2+ ngày nay đƣợc khuyến cáo hạn chế sử dụng vì lý do ô nhiễm môi trƣờng. e/. Các chất làm khô phụ trợ (Secondary Driers ) e1. Chất làm khô –Ba2+: chất khô “ chân” dùng thay chất làm khô –Pb2+ trong một số loại sơn “ cấm dùng Pb”. Ít dùng trong sơn nói chung vì chất làm khô –Ba2+ làm hại da của ngƣời sản xuất. e2. Chất làm khô –Ca2+ chỉ phát huy tác dụng hoạt hóa khi dùng chung với các chất làm khô chính, đặc biệt hợp với chất làm khô –Pb2+. e3. Chất làm khô Bismuth (Bi2+) là chất làm khô loại mới dùng thay chất làm khô –Pb2+ kết hợp với chất làm khô –Co2+.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

e4. Chất làm khô –Sr2+ là chất làm khô “chân” thay cho chất làm khô –Pb2+. e5. Chất làm khô –Zr2+ là chất khô “chân” đƣợc sử dụng rộng rãi nhất cho việc thay thế chất làm khô –Pb2+.

hơ

e6. Chất làm khô Zn2+ là chất khô “mặt” đƣợc dủng kết hợp với chất làm khô – Co2+ để chống hiện tƣợng “nhăn bề mặt” do có –Co2+ khi sấy nóng.

0,03 Co hoặc Mn

0,2 Zr, 0,1 Ca

0,04 Co

0,2 Zr, 0,1 Ca

Alkyd béo

0,05 Co

0,3 Zr, 0,2 Ca

Epoxy Este

0,03 Co

0,1 Ce (**)

Urethan Alkyd

0,02 Co hoặc Mn

0,1 Zr , 0,05 Ca

0,03 Co hoặc Mn

0,2 Zr, 01 Ca

Alkyd Trung

Sơn dầu

Polyeste

0,01 Co

Dầu dầu khô đƣợc

m /+

ạy

Kè

Q uy

Bảng 11: Tham khảo tỷ lệ sử dụng (%) trong một số loại sơn khi dùng kết hợp các chất làm khô (CLK) Tỉ lệ CLK chính Tỉ lệ CLK phụ STT Loại CTM % (* ) % (*)

Ghi chú: (*) Tỉ lệ % của kim loại tính theo chất tạo màng dạng rắn. (**) Chất làm khô –Ce2+ (kim loại đất hiếm) đƣợc coi là chất làm khô “chính”, ở đây dùng kết hợp chất làm khô Co2+ nhằm giải quyết “khô xuyên chân” màng sơn. 4.1.2 NHỰA POLYESTER ( POLYESTER RESIN ) [ 1, 2, 3 ]

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

Nhựa Polyester làm sơn chính là thế hệ thứ hai của nhựa Alkyd-biến tính dầu béo. Chất tạo màng Polyester – gọi chính xác hơn là Polyester-không có dầu béo hoặc Alkyd không biến tính dầu béo – đƣợc ứng dụng rộng rãi vào ngành sơn từ khoảng thập niên 1960 (trong khi CTM Alkyd-dầu béo đƣợc ứng dụng từ thập niên 1920). Nhựa Polyester thuộc họ hàng nhựa Alkyd nhƣng có tính năng tạo thành màng sơn đạt chất lƣợng cao hơn Alkyd. Nhựa Polyester đƣợc tạo thành khi cho các rƣợu đa chức (thƣờng là 2 nhóm chức) phản ứng với các axít hữu cơ 2 nhóm chức mạch thẳng hoặc mạch vòng. Tùy theo các nguyên liệu phản ứng ban đầu nhựa Polyeste chia thành rƣợu Polyeste no (bão hòa) hoặc nhựa Polyeste không no (không bão hòa) có các tính chất sử dụng khác nhau trong công nghiệp sơn ( Ví dụ: Polyeste bão hòa dùng chế sơn PU hoặc sơn sấy chất lƣợng cao cho xe hơi và sơn công nghiệp, v.v… Polyeste không bão hòa dùng cho sơn đồ gỗ chất luợng cao hoặc chế tạo vật liệu composite,v.v…)

A. NHỰA POLYESTE BÃO HÒA A1. Phương pháp chế tạo

m /+

ạy

Kè

° Dựa trên cơ sở phản ứng este hóa cuả 1 Glycol và 1 axít dicacboxylic, nhựa Polyeste có công thức tổng quát nhƣ sau: (n+1) HOGOH + nHOOCACOOH HO-G(OOC – A – COOG)n – OH + nH2O Trong đó: HOGOH là glycol HOOCACOOH là axit dicacboxylic Loại nhựa Polyeste này về bản chất là loại Polyme mạch thẳng không phân nhánh thƣờng đƣợc chọn dùng làm sơn có nhóm chức phản ứng là Hydroxy (-OH) với trọng lƣợng phân tử : 1.000 – 10.000, phản ứng với nhựa Epoxy, Amino và Polyisocyanat (PU).

°Trong thực tế, hầu hết các nhựa Polyeste có trị số axít (AV = Acid Value ) nằm ở khoảng 5 – 25 (mgKOH/g nhựa), nhằm mục đích: nhựa dễ thấm ƣớt bột màu, dễ đóng rắn, v.v… °Theo yêu cầu sử dụng sơn Polyeste cần đạt độ cứng, độ bền hóa chất, độ bền mài mòn, ngƣời ta có thể thay đổi tăng nhóm chức phản ứng của các nguyên liệu ban đầu, ví dụ chọn dùng các nguyên liệu sau: + Glycerin: 3 nhóm chức rƣợu + Pentacrythritol: 4 nhóm chức rƣợu + Trimellitic Anhydride: 3 nhóm chức axít cacboxylic, v.v… + Pyromellitic Anhydride: 4 nhóm chức axít cacboxylic,v.v…

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hoặc nếu cần sơn cần có độ dẽo cao thì chọn dùng nguyên liệu: + Glycol mạch thẳng dài là : 1,5 – Pentanediol HO(CH2)5OH 1,6 – Hexanediol HO(CH2)6OH + Axít dicaboxylic mạch thẳng: Adipic HOOC-(CH2)4COOH,v.v… Nhựa Polyeste bão hòa cũng dùng để sản xuất sơn công nghiệp gốc nƣớc hoặc sơn bột tĩnh điện (Powder Coating) (sẽ trình bày trong các phần sau của giáo trình này).

hơ

A2. Tính chất ứng dụng nhựa Polyeste bão hòa

m /+

ạy

Kè

Q uy

Polyeste bão hòa có tính chất ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực sau: - Chất hóa dẻo chất lƣợng cao cho các nhựa Ester Xenlulo, Polyvinyl Clorua, Copolyme Vinyl Clorua, v.v… - Chất hóa dẻo cho sơn bột gốc nhựa Amino. - Chế tạo sơn PU ( xem phần nhựa PU) - Ứng dụng nhiều nhất là nhựa Polyester bão hòa sấy nóng chế tạo sơn công nghiệp kiểu OEM (ORIGINAL EQUIPMENT MANUFACTURE: thiết bị nguyên chiếc) bao gồm xe ô tô, gắn máy, máy giặc, thiết bị văn phòng, thiết bị nhà cao tầng sơn trang trí kim loại, sơn cuộn, v.v… là các loại sơn yêu cầu chất lƣợng cao về độ bền và chịu hóa chất. - Polyeste bão hòa kiểu sấy nóng cũng đựợc ứng dụng nhiều trong sơn cách điện. Màng nhựa Polyeste bão hòa kiểu sấy nóng ở nhiệt độ cao sẽ chuyển thành dạng lƣới (3chiều) với sự có mặt của chất xúc tác đặc biệt hoặc một số loại nhựa khác nhƣ: Epoxy, Alkyd, Amino, v.v… Hƣớng phát triển sản xuất sơn gốc Polyester bão hòa nhằm vào mục tiêu thân môi trƣờng, không độc hại đó là các loại nhựa sơn Polyester bão hòa gốc nƣớc và ít dung môi.

B. NHỰA POLYESTE KHÔNG NO (KHÔNG BÃO HÒA) B1. Phương pháp chế tạo Nhựa Polyeste thu đƣợc từ phản ứng tác dụng của axít (Anhydride) cacboxylic không no (nhƣ: maleic, Acrylic) với các rƣợu 2 chức glycol (nhƣ Ethylen glycol, Diethylen glycol, Poropylen Glycol), cũng có khi sử dụng thêm các rƣợu đa chức hơn ( nhƣ Glycerin rƣợu 3 chức; hoặc Pentaerythriol rƣợu 4 chức ) hoặc có khi thêm rƣợu dơn chức (Ethanol) để giảm độ nhớt của nhựa.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Cấu trúc của nhựa Polyeste không no đi từ rƣợu 2 chức và Maleic Anhydride và Axít Acrylic nhƣ sau: HC = = CH | | O=C C=O + HOROH

-H2O

O O O O || || || || H-[-ORCCH=CHCOROCCH=CHC-]n-OH

O (Maleic Anhydride) (Glycol)

hơ

(Polyestemaleinat)

O O O O || || || || CH2=CHCO-[ROCRCO-]n - ROCCH=CH2 (Polyesteacrylat)

Q uy

-H2O

Và :

Kè

CH2=CHCOOH + HOROH (Acid Acrylic ) (Glycol)

m /+

ạy

Polyeste có cấu trúc nhƣ trên thƣờng có độ dẻo cao và độ nhớt thấp, để tăng độ cứng của màng nhựa ngƣời ta thƣờng thêm vào phản ứng 1 lƣợng nhỏ Phtalic Anhydride. Các Polyeste không no do có nối đôi nên có khả năng trùng hợp hoặc đồng trùng hợp (Copolyme) với các hợp chất không no khác tạo thành các nhựa tạo màng sơn cao cấp (xem phần B2).

B2. Tính chất ứng dụng nhựa Polyeste không no

B2.1. Tính chất tạo màng sơn của Polyeste không no thực hiện bằng cách dùng một chất phản ứng (monome) không no, không bay hơi, đóng vai trò dung môi có tác dụng đồng trùng hợp với Polyeste không no, tạo mạch lƣới 3 chiều tạo màng sơn có những tính chất quý giá đồng thời có thể thi công 1 lớp sơn đạt chiều dày 150 – 300µm ( do có hàm lƣợng chất không bay hơi < 10% trọng lƣợng sơn ). Thực tế sử dụng chủ yếu là Polyeste không no dạng Polyestemaleinat ( có dùng một lƣợng nhỏ Phtalic Anhydride khi trùng ngƣng nhựa ban đầu ) có trọng lƣợng phân tử không lớn lắm (khoảng 1.000 – 2.000 ) ở dạng chất lỏng nhớt hoặc dạng chất rắn có nhiệt độ chảy mềm thấp. B2.2. Polyeste không no khi phản ứng với các monomer không no (đóng vai trò dung môi ) cần có sự xúc tác của chất kích hoạt và chất xúc tiến

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

phản ứng hoặc của tia tử ngoại (UV) với sự có mặt của chất kích thích hoạt quang hóa, v.v… Tùy thuộc vào bản chất Polyeste không no monomer không no các chất xúc tác mà ta thu đƣợc các loại sơn khô tự nhiên hoặc khô sấy nóng có các tính chất khác nhau. B2.3. Loại monomer không no đƣợc dùng phổ biến nhất là Styren và Triethylen Glycol Dimetacrylat ( viết tắt là TGM-3). Trong đó cần chú ý rằng : a/ Do Styren ít tƣơng hợp với nhiều loại Poyeste không no nên ở nhiệt độ thấp sơn bị tách lớp và dễ bị bốc hơi ở nhiệt độ thƣờng. b/. Ngƣợc lại với Styren, TGM-3 tƣơng hợp rất tốt với Polyeste không no, tạo thành hỗn hợp trộn có tính ổn định nhƣng khả năng phản ứng kém ở nhiệt độ thƣờng, cần nâng cao nhiệt độ lên 600C mới có phản ứng tạo màng sơn. B2.4. Một số thành phần khác trong sơn Polyeste không no tuy chỉ đóng vai trò phụ gia nhƣng hết sức cần thiết không thể bỏ qua đƣợc đó là: a/ Chất kích hoạt phản ứng thƣờng là các peroxide hữu cơ (chiếm khoản 1 – 5% trọng lƣợng sơn ) phân hủy ở 800 – 1000C, vì vậy đối vối cácsơn Polyeste không no khô tự nhiên cần đƣa vào các chất xúc tiến là naphtenatcobalt pha trong dung dịch Styren hoặc Toluen (tỉ lệ khoảng 0,01 – 0,1% Cobalt kim loại so với trọng lƣợng sơn). b/ Chất ổn định nhằm ngăn cản khả năng trùng hợp của sơn trong quá trình bảo quản thƣờng dùng Hydroquinone với tỉ lệ 0,01 – 0,03% trọng lƣợng sơn, thời gian bảo quản khoảng 4 tháng. B2.5. Các Polyeste không no cũng chia thành 2 loại: a/ Loại có chứa paraffin dƣới dạng dung dịch 3% trong Styren (chiếm tỷ lệ o,1 – 0,3 trọng lƣợng sơn ) nhằm tạo lớp bề mặt bảo vệ chống tác dung oxi không khí khi bảo quản, lớp bảo vệ này sẽ đƣợc mài mòn bỏ đi khi sơn đã đóng rắn tọa màng để đạt độ bóng trang trí trên bề mặt sơn. b/ Loại không chứa paraffin đối với các Polyeste không no đi từ nguyên liệu ban đầu là Trtrahydrophtalic Anhydride, các este diallylic của Trimethylpropan hoặc mono-allylic của glycerin. B2.6. Một số ứng dụng quan trọng của Polyeste không no a/ Polyeste maleinat ( với Styren : khô tự nhiên hoặc với TGM-3: khô ở 600C) tạo màng sơn bám dính cao, rất cứng và rất bóng, bền với tác

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

4.1.3. Nhựa POLYURETHAN (PU) [ 1, 2, 3 ]

Q uy

hơ

dụng của nƣớc, axít vô cơ và nhiều loại dung môi, loại Polyete này đƣợc ứng dụng rộng rải trong ngành đồ gỗ thay thế cho Nitroxenlulo với chất lƣợng rất cao. b/ Polyeste acrylat có ứng dụng chủ yếu trong sản xuất loại sơn bằng tia phóng xạ ( ví dụ: vecni cho ván sàn ) – có khả năng tạo đƣợc màng sơn mỏng với chất lƣợng bảo vệ trang trí cao, khắc phục nhƣợc điểm của loại Polyeste Maleinat chỉ chế tạo đƣợc màng sơn dầy (150 – 500mm). c/ Polyeste không no đặc biệt đƣợc ứng dụng chế tạo nhựa kết dính cho vật liệu Composite. Loại polyester không no này dùng các nguyên liệu dùng các nguyên liệu đầu khác với các Polyester thông thƣờng là : C1: Dicacboxylic Anhydride: Orthophtalic và isophtalic. C2: Glycol: NPG (neopentylglycol) C3: Monome : methyl methacrylat. C4: Các chất phụ gia khác, v.v…

ạy

A. GIỚI THIỆU CHUNG

A.1 / Các Polyme đƣợc gọi là PU đều có chứa nhóm chức cơ bản là:

m /+

Nhóm chức Urethane

-N–C–O– | || H O

Polyurethan đựoc sản xuất đầu tiên tại Đức từ năm 1937 và ngay lập tức đã chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực sơn công nghiệp. Từ ngữ PU thực ra đƣợc dùng lúc đầu để gọi sản phẩm tạo thành từ Polycol và dicsocyanat. Nhƣng hiện nay từ PU đƣợc dùng rộng rãi cho sản phẩm ứng dụng giữa nhóm Isocyanat (-NCO ) với Hydro hoạt động (-H) của rƣợu đa chức (Polyol), amin, urê, amid, este, ête… A.2 / Sơn gốc PU có những tính chất vƣợt trội hơn nhiều loại sơn khác nhƣ: - Độ chịu mài mòn cao. - Các tính chất trang trí tuyệt hảo - Bền với khí quyển, nƣớc, dung môi và nhiều loại hóa chất. - Tính chất cách điện cao.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

B. PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO

Q uy

hơ

- Độ bám dính chắc vào nhiều loại vật liệu bề dày khác nhau nhƣ kim loại đen, kim loại màu, gỗ, da, chất dẻo, bê tông, vôi vữa,v.v… A.3 / Phân loại PU: Tùy theo thành phần nguyên liệu dầu và khả năng đóng rắn, sơn PU chia thành phần các loại sau: - PU 2 thành phần đóng rắn nguội. - PU 1 thành phần đóng rắn nóng - PU 1 thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm không khí. - Urethan Alkyd 1 thành phần khô tự nhiên. - Urethan Alkyd gốc nƣớc, khô sấy nóng 1 thành phần. Trong đó đặc biệt PU 2 thành phần và PU 1 thành phần đóng rắn nóng là dùng để chế tạo các loại sơn công nghiệp chất lƣợng cao có độ bền sử dụng lâu dài ( giáo trình này sẽ trình bày chi tiết ) và loại Urethan Alkyd gốc nƣớc là một loại sơn thân môi trƣờng có triển vọng phát triển trong tƣơng lai gần (xem phần CTM gốc nƣớc.)

m /+

ạy

B.1/ Các chất (RNCO) khác nhau đều có chứa nhóm chức NCO phản ứng với Hydrogen hoạt động của một số chất khác tạo thành các loại Polyme Urethan khác nhau nói trên. Các hợp chất Isocyanat đuợc sử dụng phổ biến nhất làm nguyên sản xuất PU có thể kể nhƣ sau:

°Các Isocyanate mạch thẳng ( ALIPHATIC ) là: HDI : Hexamethylene Di Isocyanate. IPDI : Isophorone Di Isocyanate HMDI : Methylene – bis (4-4‟-cyclohexyl isocyanate) CHDI : Cyclohexyl – 1-4 Di Isocyanate trimethyl [ 2 ] Hexamethylene Diisocyantane

Các

Isocyanate

mạch

thẳng

(ALIPHATIC/AROMATIC) gồm: XDI : Xylene Di Isocyanate TMXDI : Tetramethyxylena Diisocyanate °Các Isocyanate mạch vòng (AROMATIC ) gồm: TDI: Tolylene Diisoante MDI: Diphenyl methane – 4-4‟ Diisocyanate

mạch

vòng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

OCN – (CH2)6 – NCO

HDI:

Q uy

hơ

1,4 – Diisocyanate Benzene 1,5 – Diisoanate Naphatalene 4,4‟,4‟‟ – triphenyl methane Diisocyanate Tuy nhiên trong lĩnh vực sơn PU các Diisocyanate đƣợc dùng nhiều nhất là các chất: TDI

m /+

ạy

Kè

MDI:

và

IPDI:

Thực tế các Diisocyanate TDI, HDI và IPDI thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng Polyisocyanate (do độ bay hơi cao ở nhiệt độ thƣờng gây độc hại cho ngƣời sử dụng). Ví dụ:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

° HDI sử dụng dƣới dạng Polyisocyate Biurethane:

°TDI sử dụng dƣới dạng DGU (DiethylenglycoUrethane:

m /+

ạy

Kè

° IPDI sử dụng dƣới dạng trùng hợp đóng vòng: Isocyanurate (cũng gọi là IPDI tam phân)

°Trong số các loại isocyanate nói trên, IPDI và các dẫn xuất Polyisocyanate của nó đựơc chọn dùng các loại sơn PU chất lƣợng cao và rất cao, không bị vàng hóa do tác dụng khí quyển. IPDI rất đắt tiền so với các isocyanat khác. Đối với sơn PU thông dụng thƣờng dùng các isocyanate mạch thẳng HDI, có độ bền ánh sang ( khí quyển ) cao hơn TDI, có giá trị cao hơn TDI nhƣng thấp hơn IPDI. Còn TDI thƣờng dùng chế tạo các sơn PU lót có giá trị thấp nhất trong các isocyanate nhƣng ít bền ánh sang khí quyển, màng sơn PU rất dễ bị vàng hóa.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

B.2/ Sơn PU 2 thành phần: Polyisocyanate + Polyme – OH ( Polyme dƣ nhóm OH ) B2.1 Phổ biến nhất là sơn PU đi từ phản ứng với Polyeste: ~ O – CH2 –R – CH – CH2 ~ + OCN – R‟ – NCO | (Polyeste bão hoà) OH (Diisocyanate)

Q uy

hơ

~O – CH2 – R – OH – CH – CH2 ~ | O – C – N – R‟ – N – C – O ~ || | | || O H H O (Polyurethan)

m /+

ạy

Kè

(Các Polyester bão hòa này thƣờng chọn từ các monomer là axít Adipic và Phtalic với rƣợu đa chức là các Glycol nhƣ Glycerin, Trimethylol – propan [ C2H5C (CH2OH)3 ], v.v… Các Polyeste này ở dạng dung dịch 50% trong dung môi Cyclohexanone có chỉ số Hydroxyl (-OH) khác nhau tùy theo tỷ lệ các chất phản ứng ban đầu – cần chú ý rằng chỉ số [-OH] càng cao thì màng sơn càng cứng nhƣng độ dẻo lại càng giảm đi). Các Polyeste Polyol thƣơng mại có chỉ số [OH] = 1,3 – 8,6. Tính toán lƣợng phản ứng giữa Polyisocyanate và Polyol của Polyeste tính theo công thức: 42 x %OH Gram Polyisocyanate = 1g Polyol 17 x %NCO (Trong đó 42: đƣơng lƣợng gram của [NCO] 17: đƣơng lƣợng gram của [OH] %OH: hàm lƣợng [OH] của Polyeste %NCO : hàm luợng [NCO] của Polyisoyanate ) B2.2 Sơn PU đi từ các Acrylic Polyol thƣờng là các Polyacrylat Polyol phản ứng với các Polyisocyanate mạch thẳng có chất lƣợng cao vì màng sơn cứng, rất dẻo và bền chắc: các Polyacrylat Polyol này pha trong hỗn hợp dung môi Butyl Acetat/Xyles có chỉ số [OH] trong khoảng 1 – 3,1.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

BLOH

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

B2.3 Sơn PU đi từ các Olygomer Polyether Polyol phản ứng với polyisocyanate tuy có độ cứng không cao nhƣng rất bền với nƣớc và kiềm. Các Olyme Plyether Polyol thƣơng phẩm qua dung môi có chỉ số [OH] trong khoảng rộng: 1 – 22. B2.4 Sơn PU cũng đƣợc chế tạo từ Polyisocyanate với các polyol khác ít thông dụng hơn đi từ epoxy, vinyl, Cellulosis, polyvinyl clorua copolymer, poly Keton, dầu thầu dầu và nhựa Silicon hoặc từ nhựa phối hợp polyester – polycacbonate, v.v… B2.5 Trong sơn PU 2 thành phần nói chung cần chú ý đến 1 số yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ đóng rắn màng sơn và thời gian sống của hỗn hợp trộn nhƣ độ ẩm không khí và thành phần hỗn hợp dung môi sử dụng. Ngoài ra để tăng cƣờng nhanh quá trình đóng rắn màng sơn, phải dùng đến một số chất xúc tác thông dụng là Triethylamin và muối hữu cơ kim loại nhƣ octoat kẽm,v.v… B.3/ Sơn PU một thành phần đóng rắn ( cũng gọi là sơn PU cộng hợp khóa mạch một thành phần – ONE-PACK BLOCKED ADDUCT URETHANE Cơ chế của phản ứng tạo PU 1 thành phần đóng rắn nóng là khóa nhóm chức phản ứng isocyanate, (-NCO) bằng “chất khóa mạch” rồi trộn với các polymer-polyol (ROH). Ở điều kiện nhiệt độ thông thƣờng, phản ứng tạo PU không xảy ra vì nhóm (-NCO) đã bị khóa mạch. Ở nhiệt độ cao ( 160 – 1900C ) tùy theo điều kiện phân hủy của chất khóamạch, nhóm chức (-NCO) đƣợc giải phóng ra và ngay lập tức phản ứng PU xảy ra và sơn PU đƣợc tạo thành. Cơ chế phản ứng đƣợc tóm tắt nhƣ sau: t0 R – NH – CO – BL + R‟OH R – NH – CO – R‟ + xúc tác (Polyisocyanate bị khóa mạch)

(PU)

(chất khóa mạch)

Cơ chế phân hủy khóa mạch phụ thuộc vào loạt yếu tố nhƣ bản chất của khóa mạch, Polyme Polyisocyanate, chất xúc tác, nhiệt độ, v.v… Các chất khóa mạch polyisocyanat nói trên đƣợc dùng phổ biến ở thị trƣờng là: Caprolactam “khóa mạch” tạo liên kết [C – N]

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

Ketoxime “khóa mạch” tạo liên kết [C – O] Malonate “khóa mạch” tạo liên kết [C – O] Phe nol “khóa mạch” tạo liên kết [C – O ] Tại thị trƣờng PU Việt Nam đã có rất nhiều loại “Polyisocyanate – khóa mạch” của hàng BAYER (Đức) đƣa sang cung ứng. Trong đó có loại DESMODUR – BL3175 là dạng Diisocyanate khóa mạch kiểu HDI – Butanonoxime kết hợp với Polyeste bão hòa Alkynol 1665 SN/IB (do BAYER sản xuất ) sử dụng làm PU COILCOATING (sơn cuộn tôn lợp nhà ) chất luợng cao, thời gian khô, không xúc tác 7‟ ở 2000C hoặc có xúc tác (là chất Dibutyl DilaurateDBTL) kéo dài 7‟ ở 1750C.

Q uy

B.4/ Sơn PU một thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm không khí ( ONEPACK MOISTURE CURE URETHANES )

m /+

ạy

Kè

Các Prepolymer (TIỀN POLYMER) đi từ các polyisocyanate dạng TDI, MDI, HDI, IPDI và các Polyeher Polyol hoặc Polyester Polyol: các Prepolymer này có chỉ số [NCO] chiếm khoảng 3 – 16% hàm lƣợng rắn, chúng phản ứng với hơi ẩm không khí tạo thành màng 3 chiều Polyure Polyuethane. Các Prepolymer này đƣợc gọi là PU 1 thành phần đóng rắn bang hơi ẩm. Các Prepolymer gốc Polyether polyol chịu hóa chất tốt hơn nhƣng độ bền thời tiết (khí quyển) kém hơn trong khi đó các Prepolymer gốc Polyeste Polyol chịu thời tiết tốt hơn nhƣng chịu hóa chất kém hơn. Các phân tử mạch thẳng chuỗi dài tạo thành PU có độ dẻo cao, các phân tử mạch nhánh chuỗi ngắn tạo thành PU có độ cứng hơn và chịu hóa chất tốt hơn. Các Prepolymer đi từ polyisocyanate mạch vòng tạo màng sơn khô nhanh hơn nhƣng dễ bị vàng hóa trong khi đó các Prepolyme đi từ polyisocyanate mạch thẳng tạo màng sơn đƣợc tia tử ngoại nhƣng khô chậm hơn. Một loại Prepolymer khác cũng đƣợc thƣờng dùng đi từ thầu dầu PERESTER hóa (ester hóa chuyển đổi với các glycol) và TDI, khi khô tạo màng PU có chứa nhóm Urethane và Carbamide có độ bám dính cao và chịu mài mòn.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Các Prepolymer đƣợc hòa tan sẵn trong hỗn hợp dung môi Keton, Acetate, Hydrocacbua mạch vòng,v.v… có khả năng tạo màng khi độ ẩm tƣơng đối nằm ở khoảng 65 – 85%. Ở Việt Nam cũng có 1 số Prepolymer PU của hãng BAYER giới thiệu đó là: + DESMODUR E21, E2190: là Prepolymer PU đi từ MDI dùng trong sơn sàn công nghiệp. + DESMODUR E23: là Prepolymer PU đi từ MDI dùng trong sơn chống ăn mòn khô nhanh,v.v… + DESMODUR E3265: là Prepolymer PU đi từ HDI dùng trong sơn PU độ bóng cao và chịu thời tiết. + DESMODUR Z4370: là Prepolymer PU đi từ IPDI: dùng trong sơn PU chịu thời tiết, không vàng hóa và có thể đóng vai trò chất pha thêm vào nhựa Alkyd làm sơn tân trang xe hơi,v.v… B.5/ URETHANE ALKYD – Sơn PU một thành phần khô tự nhiên Cũng có thể gọi theo tên khác là dầu Urethane ( URETHANE OILS ), cơ chế phản ứng tạo thành Urethane Alkyd tƣơng tự nhƣ phản ứng tạo thành Alkyd từ dầu béo, chỉ khác là ở giai đoạn phản ứng 2, axít Cacboxylic đƣợc thay bằng một Diisocyanate (theo phản ứng cộng hợp không tách H2O )

Các nhóm Hydroxyl tự do [OH] phản ứng với Diisocyanate theo tỉ lệ 1.NCO/1.OH

R(NCO)2 + 2R‟OH

R‟ – O – CO – NH – R – NH – CO – O – R‟ Urethane Alkyd Các urethane Alkyd tạo màng khô giống nhƣ Alkyd nghĩa là dựa trên sự oxihóa các nối đôi của axít béo.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Urethane Alkyd đi từ Diisocyanate mạch vòng tạo màng dễ bị vàng hóa khi tạo màng khô, còn đi từ Diisocyanate mạch thẳng thì tạo màng khô bền với thời tiết hơn và không khí bị vàng hóa. So với sơn Alkyd, sơn Urethan Alkyd khô nhanh hơn, bóng và bền màu hơn, chịu nƣớc tốt hơn, dễ phân tán bột màu hơn và điều chỉnh độ nhớt dễ hơn. C. Các ứng dụng chủ yếu của CTM-PU trong công nghệ sơn

C.1/ PU 2 thành phần (PU2K) đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp . Ví

hơ

dụ:

PU 2 thành phần dùng sơn tân trang xe hơi gồm các loại PU đi từ Acrylic Polyol dùng sơn lót và sơn phủ.

ạy

Kè

Q uy

PU 2K dùng sơn xe hơi OEM ( đóng mới) cho lớp sơn phủ và sơn cho các bộ phận xe hơi bằng Plastic PU 2K dùng cho dầu bóng lót ván sơn gỗ, dùng sơn lót, đệm, phủ cho đồ gỗ nội thất. PU 2K dùng tạo lớp bóng trang trí cho các mặt tiền công trình xây dựng (cao ốc, khách sạn,v.v…) PU 2K dùng làm lớp phủ chịu hóa chất, nƣớc biển và tử ngoại cho sàn công

m /+

nghiệp, tàu biển, giàn khoan dầu khí, v.v… PU 2K gồm 3 lớp lót, đệm, phủ chất lƣợng cao chống ăn mòn xâm thực của môi trƣờng. C.2/ PU 1 thành phần đóng rắn nóng ( PU-ADDUCT ) hay còn gọi theo tên công nghiệp là PU-BLOCKED đƣợc sử dụng chủ yếu làm sơn cách điện, sơn cuộn tôn ( coil-coating ), sơn can ( can-coating ). C.3/ PU 1 thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm gọi theo tên công nghiệp là PUPrepolymer đƣợc sử dụng chủ yếu trong 3 lĩnh vực sơn công nghiệp là: đồ gỗ, bê tong và bảo vệ chống ăn mòn. C.4/ Urethan Alkyd – 1 thành phần dùng thay cho sơn Alkyd khi cần yêu cầu: khô nhanh hơn chịu nƣớc tốt hơn, bóng hơn và bền màu hơn.

4.1.4 NHỰA AMINO ( AMINO RESINS ) [ 1, 2, 3 ]

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

B. PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO

Kè

Q uy

hơ

A. GIỚI THIỆU CHUNG Nhựa Amino là một nguyên liệu quan trọng của ngành hóa chất đƣợc ứng dụng trong công nghiệp sơn và nhiều ngành công nghiệp khác (ví dụ: chất dẻo, keo dán gỗ,v.v…). Nhựa Amino đƣợc ứng dụng ngay từ những năm 1920 trong một số ngành công nghiệp, nhƣng trong công nghiệp sơn thì mãi mãi đến năm 1936 mới sử dụng nhựa Ure Formaldehyde Butanol hóa, sử dụng nhựa Melamine Formaldehyde Butanol hóa năm 1946, sử dụng nhựa BenzoguanamineFormaldehyde năm 1960 và tiếp theo đó là sự xuất hiện của nhựa MelamineFormaldehyde Methanol hóa ứng dụng làm sơn có những tính năng ƣu việt hơn các loại nhựa trên, và đặc biệt gần đây các loại nhựa Amino đi từ hỗn hợp các ête của Methanol, Ethanol và Butanol bắt đầu đƣợc sử dụng trong công nghiệp sơn với tính năng đặc biệt hơn. Trong công nghiệp sơn, cho đến nay nhựa Amino đƣợc sử dụng rộng rãi nhất là loại Urea Resins (Ure-Formaldehyde), Melamine Resins (MelamineFormaldehyde).

m /+

(nhựa UF = Ure Formaldehyde, MF = Melamine Formaldehyde ) B.1 Nguyên liệu 1. H2N C = O (Urea) H2 N N C – NH2 (Melamine)

2. H2N – C

N C NH2

H C=O H

(Formaldehyde)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH3CH2CH2CH2OH (C4H9OH )

(Butalnol)

B.2 Chế tạo B2.1 Phản ứng cộng hợp của nhóm chức amide của Ure và melamine với formaldehyde xảy ra nhƣ sau: NHCH2OH

NHCH2OH

+HCHO

+HCHO C=O

C=O

NH2

NH2 Monomethylolurea

hơ

C=O

NHCH2OH Dimethylolurea

m /+

ạy

Kè

Q uy

NH2

CH2OH

C N

N CH2OH

HOCH2

C– N

C N

CH2OH

HOCH2 Hexamethylol melamine

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

N – CH2O – CH2N -CH2O

NCH2 OH +H OCH2N

Q uy

-H2O

Kè

hơ

B2.2 Sản phẩm cộng hợp có nhóm chức methylol không bền vững, sẽ tiếp tục xảy ra phản ứng trùng ngƣng giữa các nhóm methylol hoặc nhóm Methylol với H hoạt động của nhóm chức khác, cụ thể xảy ra nhƣ sau:

H2 O

ạy

NCH2 OH + H N

m /+

CH2OH

NCH2N CH2O

B2.3 Dƣới tác dụng của nhiệt và a xít, các liên kết methylene ether đƣợc sắp xếp lại tạo cầu nối methylen bền vững hơn, cụ thể nhƣ sau: ( Nhựa UF )

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

Tuy nhiên các polymer methylol của nhựa UF và MF nói trên do tính chất ít tan trong nƣớc, không tan trong dung môi hữu cơ và kém ổn định nên chỉ đƣợc sử dụng một cách đơn giản làm keo dán ( chiếm tỉ trọng 74% lƣợng sử dụng các loại nhựa Amino trong công nghiệp ) hoặc các tấm palastic cho nội thất,v.v… Trong ngành sơn thƣờng sử dụng rộng rãi các nhựa Amino biến tính với Butanol, tức là đƣa các nhóm ether vào theo phản ứng:

ạy

Kè

Q uy

(Chú ý: Nếu Butanol hóa, các nhựa UF và MF sẽ bền và tan trong các dung môi hữu cơ, còn nếu Methanol hóa thì các nhựa UF và MF lại tan trong H2O). Các nhựa Amino biến tính kiểu này đƣợc sử dụng làm chất nối mạng Polymer (Crosslinking Agent) có nhóm chức Hydroxyl (-OH) làm cơ sở cho các loại sơn sấy chất lƣợng cao. Mức độ Butanol hóa không những phụ thuộc vào lƣợng Butanol sử dụng mà còn phụ thuộc vào tốc độ tách H2O từ phản ứng trùng ngƣng. Các nhựa UF, MF có mức độ Butanol hóa khác nhau sẽ có các tính chất ứng dụng khác nhau trong ngành sơn.

m /+

C. TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG ( của nhựa Amino – butanol hóa )

C.1 Nhƣ đã nói trên, nhựa Amino đƣợc dùng làm chất kết nối mạng (tạo lƣới) cho hàng loạt polymer tạo màng có nhóm chức Hydroxyl. Cơ chế nối mạng là kiểu phản ứng trùng ngƣng, đƣợc thúc đẩy do nhiệt và axít, cụ thể nhƣ sau:

C.2 Tính chất của màng sơn sấy Amino resin phụ thuộc vào kiểu nhựa Amino ( UF và MF ) có thể so sánh nhƣ sau: Bảng 12: So sánh tính chất sơn UF và MF

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đi từ nhựa UF

STT Hạng mục tính chất

Đi từ nhựa MF

Độ bóng

Độ bám dính

Độ bền hóa chất

Độ bền thời tiết

Độ bền nhiệt

Đóng rắn ở T0 phòng

Gía cả

hơ

m /+

ạy

Kè

Q uy

Ghi chú (+): kết quả tốt hơn C.3 Tính chất đóng rắn (cơ chế kết nối mạng) của nhựa UF và MF phụ thuộc vào sự có mặt của số nhóm Methylol (-CH2OH) và nhóm Butoxyl (C4H9O-) (butanol hóa UF và MF). Nhựa đƣợc Butanol hóa càng nhiều thì việc đóng rắn càng khó do khả năng phản ứng thấp của nhóm Butanol. Thông thƣờng có thể chọn lựa: - Mức độ butanol hóa ít : có thể đong rắn ở nhiêt độ <= 1000C hoặc đóng rắn nguội với xúc tác axít. Mức độ butanol hóa trung bình: có thể đóng rắn ở nhiệt độ 120 – 1300C Mức độ butanol hóa nhiều : có thể đóng rắn ở nhiệt độ > 1300C. Các polymer thƣờng đƣợc sử dụng phối hợp với nhựa Amino làm sơn sấy công nghiệp chất lƣợng cao là: - Nhựa Alkyd – dầu béo - Nhựa Acrylic - Nhựa Epoxy - Nhụa Polyester bão hòa. Trong số đó, nhựa Alkyd dầu béo đƣợc sử dụng nhiều nhất. Đặc biệt là sơn UF-Alkyd dầu béo cho đồ gỗ nội thất, đóng rắn bằng axít ở nhiệt độ thƣờng. Sơn MF-Alkyd dầu béo (loại gầy hoặc trung bình) có chất lƣợng cao dùng cho kim loại. C.4 Phạm vi ứng dụng của sơn sấy UF và MF (phối hợp với các polymer thích hợp khác) rất rộng rãi cho các ngành công nghiệp nhƣ: xe hơi đồ gia dụng, coilcoating (sơn tôn cuộn), trang trí kim loại, đồ gỗ và các loại sơn công nghiệp khác.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

C.5 Nhựa Amino UF và MF có thể đƣợc methanol hóa để sản xuất các loại CTM – gốc nƣớc dùng cho sơn công nghiệp sẽ đƣợc trình bày trong phần khác của giáo trình này: chất tạo màng nhựa tổng hợp gốc nƣớc).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHỤ LỤC Cơ chế phản ứng tạo nhựa UF và MF Butanol hóa

Kè

Q uy

hơ

A. Nhựa UF butanol hóa qua 3 giai đoạn 1. Tạo thành mono và Dimethylol Ure trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu:

m /+

ạy

2. Phản ứng trùng ngưng monomethylol Ure ở 50 – 900C tạo thành polymer mạch thẳng: (UF)

(với dimethylol Ure thì tạo thành polymer có cấu tạo vòng)

3. Butanol hóa nhựa UF tạo polyme (UFB):

B. Nhựa MF butanol tiến hành theo các giai đoạn phản ứng sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

1. Cho phản ứng melamin với formaldehyde trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm yếu, cả 2 nguyên tử H của 3 nhóm NH2 đều đƣợc thay thế bởi các nhóm methynol (CH2OH) từ mono đến hexa, trong đó quan trọng nhất là Trimethylol melamin và Pentamethylol melamin theo phản ứng:

2. Tiếp theo tiến hành Butanol hóa và trùng ngƣng Pentamethylol melamin tạo thành polymer có cấu tạo nhƣ sau:

4.1.5 NHỰA PHENOL FORMALDEHYDE (PF) [ 1, 2, 3 ] A. GIỚI THIỆU CHUNG Nhựa PF là sản phẩm phản ứng trùng ngƣng của Phenol và Formaldehyde. Nhựa PF bắt đầu đƣợc đƣa vào sản xuất công nghiệp từ năm 1910 phục vụ cho cả ngành sơn và ngành chất dẻo.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nhựa PF đƣợc chủ yếu ứng dụng sản xuất các loại sơn dầu có tính chất rất bền với nƣớc và một số hóa chất. Hiện nay nhựa PF vẫn đƣợc phối hợp với các chất tạo màng khác để sản xuất các loại sơn bảo vệ khác nhau. (Ví dụ: sơn tàu biển và sơn chịu hóa chất, giá rẻ hơn so với các loại sơn bảo vệ khác). B. CHẾ TẠO CÁC LOẠI NHỰA PF THƢỜNG ĐƢỢC SỬ DỤNG

Q uy

hơ

Các loại nhựa PF thƣờng đƣợc sử dụng trong công nghiệp sơn là: B.1 Nhựa PF nhiệt dẻo ( gọi là nhựa NOVOLAC )

m /+

ạy

Kè

Phản ứng trùng ngƣng các monomethylol Phenol tạo thành các Polyme mạch thẳng có tính nhiệt dẻo:

B.2 Nhựa PF nhiệt rắn : Nhựa RESOL và PF biến tính B2.1 Nhựa Resol đi từ 1 Phenol với 3 Formaldehyde Phản ứng trùng ngƣng tạo Polyme mạch lƣới từ các Trimethylol Phenol này xảy ra ở nhiệt độ 160 – 1700C, cụ thể nhƣ sau:

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

Kè

Nhựa RESOL đi từ Phenol này ít đƣợc ứng dụng vào công nghiệp sơn là do tính chất khó hòa tan trong các dung môi thông dụng và rất khó tƣơng hợp với các loại chất tạo màng khác cho nên phải thay thế Phenol bằng các dẫn xuất khác của Phenol để khắc phục các nhƣợc điểm vừa nói.

m /+

B2.2 Nhựa Resol đi từ Phenol có nhóm thế là Alkydphenol ( ví dụ: n. TriButyl Phenol) với Formaldehyde trong môi trường kiềm, theo phản ứng:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Nhựa Phenol 100% cũng còn gọi là nhựa Phenol 100% tan trong dầu (OIL-SOLUBLE 100% PHENOLIC RESINS). Từ kiểu phản ứng này có thể điều chế:  Loại nhựa NOVOLAC ( từ Alkyd Phenol ) biến tính với dầu tung hoặc dầu chẫu ( có nhiều nối đôi liên hợp nhau trong mạch dầu ) để tạo thành chất tạo màng sơn chịu nƣớc biển , kiềm, v.v… cũng gọi đó là nhựa Phenol 100% biến tính dầu chất lƣợng không cao.  ( NON – OIL – REACTIVE 100% PHENOLICRESIN): loại nhựa RESOL ( từ Alkyd Phenol ) biến tính với dầu tung hoặc dầu chẫu tạo thành chất tạo màng sơn có chất lƣợng cao hơn hẳn loại Novolac biến tính dầu nói trên, đặc biệt là tính chất cách điện và bền hóa chất, cũng gọi đó là nhựa Phenol 100% biến tính dầu loại cao cấp (OIL – REACTION 100% PHENOLICRESIN) B2.3 Nhựa Resol biến tính nhựa thông Đây cũng là loại nhựa Phenol tan trong dầu béo có nhiều ứng dụng trong ngành sơn. Phản ứng xảy ra giữa axít nhựa thông với nhóm Hydroxyl (OH) của nhóm methylol kết hợp với nối đôi của axít nhựa thông, sau đó cho thực hiện tiếp phản ứng este hóa bằng glyxerin hoặc Pentacrythiol nhóm chức (-COOH) của axít nhựa thông nhằm tăng cƣờng độ bền nƣớc của nhựa Phenol biến tính nhựa thông. Phản ứng xảy ra nhƣ sau:

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ạy

Nhựa Phenol biến tính nhựa thông este hóa

m /+

B2.4 Nhựa Phenol biến tính Butanol Nhằm tạo cho nhựa Resol tƣơng hợp dễ dàng trong dầu thực vật chế tạo ra các loại sơn bền với xăng dầu và có tính cách điện tốt, cần tiến hành phản ứng butanol hóa Resole:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

C. TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CÁC LOẠI NHỰA PHENOLIC C.1 Nhựa PF NOVOLAC: Thƣờng có trọng lƣợng phân tử <=700 chỉ hòa tan tốt trong Alcohol (rƣơu), đƣợc sử dụng trộn chung với nhựa cánh kiến ( tan trong rƣợu ) làm vecni đồ gỗ. C.2 Nhựa PF – RESOLE:

Q uy

C.3 Nhựa Phenol – 100% ( đi từ Alkyd Phenol ):

hơ

Đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành sơn, thƣờng có trọng lƣợng phân tử <=1.000, nóng chảy ở 60 – 900C, hòa tan tốt trong ethanol và Acetone. Màng sơn gốc Resole đóng rắn bằng xúc tác axít sấy nóng ở 160 – 1700C, có độ cứng rất cao, bóng và bền hóa chất, kém dẻo dòn gẫy. Nhựa Resole rất khó trùng hợp với dầu béo và các chất tạo màng khác.

m /+

ạy

Kè

Có tính hòa tan rất tốt trong các dung môi thông dụng và tƣơng hợp với nhiều loại chất tạo màng khác. Nhựa Resole 100% đi từ Phenol có nhóm thế đƣợc chú ý nhất vì có chứa các nhóm (-CH2OH ) dễ phản ứng với các chất tạo màng khác trong quá trình đóng rắn. Nhựa Phenolic 100% thƣờng đƣợc pha thêm vào dầu béo, vào nhựa Alkyd nhằm tăng cƣờng độ cứng và độ bền hóa chất. C.4 Nhựa Phenolic biến tính nhựa thông:

Đƣợc sử dụng làm chất pha thêm vào lac NC, Alkyd và các loại nhựa tổng hợp khác nhằm tạo cho màng sơn cứng hơn và chiu hóa chất tốt hơn.

C.5 Nhựa Phenolic biến tính Butanol:

Có tính chất bền với xăng, dầu ở nhiệt độ cao và có tính cách điện tốt nên thƣờng đƣợc pha vào nhựa Alkyd để sản xuất các loại sơn có tính chất nói trên. Nhựa Phenolic biến tính Butanol cũng đƣợc dùng sản xuất sơn cho đồ hộp thực phẩm.

4.1.6 NHỰA SILICON (POLYME CƠ-SILIC) [ 1, 2, 3 ] A. GIỚI THIỆU CHUNG Hợp chất cơ-silic (Silicon) đƣợc nghiên cứu từ năm 1828 do BERZELINS khởi đầu và đƣợc tiếp nối bởi các ông FRIEDEL và KRAFTS. Từ 1899 – 1944, KIPPING tổ chức thực hiện nghiên cứu thực hiện một cách có hệ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

thống. Từ 1950, các trƣờng hợp chất Silicon đƣợc tăng cƣờng sản xuất và có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Nhựa silicon có thể coi là một loai polymer lai tạo ( Hybrid Polymer ) có liên kết nối giữa nguyên tố hữu cơ và vô cơ, do đó nhựa Silicon có đƣợc cả hai đặc tính nguốn gốc vô cơ (Silicon và Silicate ) bền nhiệt, bền hóa chất, và nguồn gốc hữu cơ với tính chất hòa tan , mềm dẻo, có khả năng phản ứng theo nhóm chức,v.v… Theo cấu tạo mạch Polyme, nhựa Silicon có thể chia thành loại Polyorgano Siloxan ( mạch …Si – O – Si - … ), Polyorgano Silazan (mạch …Si – N – Si - …) và Polyelemento – organoSiloxan (mạch cơ bản gồm Si, O, Al hoặc Titan ). Trong đó ứng dụng quan trọng nhất là các Polyorgano Siloxan cũng là dại diện cho loai chất tạo màng Silicon.

B. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ( TÓM TẮT )

Kè

B.1 Điều chế Silicone SiO2 + C

ạy

m /+

rất cao B.2 Điều chế các Silan theo phản ứng trực tiếp CH3SiCl3 Methyl Tricloro Silan Cu, 300 C (CH3)2SiCl2 Dimethyl Dicloro Silan Si + CH3Cl (CH3)3SiCl Methyl Hydrogen (CH3)3SiCl Trimethylcloro Silan SiCl4 Tetracloro Silan B.3 Điều chế các Silanol ( phản ứng thủy phân Sian ) R3SiCl H 2O R3SiOH (đơn chức M) R2SiCl2 HCL + R2Si(OH)2 (hai nhóm chức D) RSiCl3 RSi(OH)3 (ba nhóm chức T)

Tƣơng ứng cấu trúc đơn vị mạch thẳng Polymer PolySiloxan là:

nhoùm chöùc 3 (T)

nhoùm chöùc ñôn (M) nhoùm chöùc ñoâi (D)

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

(Q)

nhoùm chöùc 4

B.4 Phản ứng trùng ngƣng các Silanol để tạo ra các PolySiloxan

ạy

Kè

Tùy theo tỷ lệ các đơn vị mạch Polyme M, D, T và Q mà có các sản phẩm Silicon khác nhau là: - Silicon Oil MDxMX < 2000 - Silicon gum MDx Mx > 2000 - Nhựa Silicon MDT ( là phổ biến ) hoặc kết hợp MDTQ

m /+

C. CÁC ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG CỦA NHỰA SILICONE

C.1 Sơn chịu nhiệt: cụ thể là: - Tới 1000C: dùng nhựa silicon biến tính. - 100 – 3000C: sơn Silicon biến tính và bột nhũ bạc (Al) hoặc Silicon với bột màu bền nhiệt. - 300 – 4000C: sơn Silicon biến tính và bột Al hoặc nhựa Silicon với bột màu đen và xám. - 400 – 6000C: nhựa Silicon với bột nhũ bạc. C.2 Sơn chống thấm: Dùng dạng nhũ tƣơng Silicon hoặc dạng bột trên chung với vữa xây dựng hoặc dạng dung dịch nhựa Silicon không màu làm lớp phủ chống thấm cho vật liệu xây dựng gốc vô cơ. C.3 Sơn chống thấm dạng thẩm thấu: Thƣờng là hợp chất Siliconat đậm hoặc pha loãng với nƣớc và rƣợu (thƣờng dùng Siliconat Na hoặc Siliconat K ).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.1.7 NHỰA EPOXY ( EPOXY RESIN ) [ 1, 3, 4 ] A. GIỚI THIỆU CHUNG Nhựa Epoxy là tên gọi của các Polyme có chứa các nhóm chức Epoxy HC

CH OH

Q uy

hơ

và Hydroxyl trong mỗi phân tử. Các nhóm chức này có khả năng phản ứng khác nhau với các chất đóng rắn hoặc chất tạo màng khác thích hợp ở nhiệt độ thƣờng hoặc nhiệt độ cao nhằm tạo màng sơn có cấu tạo 3 chiều bền vững; chất lƣợng cao. Nhựa Epoxy đƣợc công bố tìm ra từ những năm đầu của 1940, và đến đầu những năm 1950, nhựa Epoxy đƣợc ứng dụng vào công nghiệp sơn chất dẻo. Do có tính chất bền cao với hóa chất và khả năng tƣơng hợp với rất nhiều chất tạo màng khác, nhựa Epoxy ngày càng đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sơn.

B. PHÂN LOẠI NHỰA EPOXY VÀ SƠN EPOXY

m /+

ạy

Kè

B.1 Phân loại theo trọng lượng phân tử và cách đóng rắn Epoxy trọng lƣợng phân tử thấp (EMW = Epoxy molar weight) EMW = 300 – 900, Epoxy trọng lƣợng phân tử trung bình EMW = 1000 – 2000 và Epoxy trọng lƣợng phân tử cao EMW = 2000 – 3000 (cá biệt có loại Epoxy dạng Phenoximol có EMW = 25.000 – 27.000 và có khi đạt tới EMW = 200.000. Epoxy có trọng lƣợng phân tử thấp thƣờng (có nhiều nhóm Epoxy hơn) dùng với chất đóng rắn riêng chế tạo các loại sơn Epoxy 2 thành phần khô ở nhiệt độ thƣờng. Epoxy có trọng lƣợng phân tử trung bình (thƣờng có một nhóm Epoxy ứng với 2 nhóm (-OH) đƣợc dùng biến tính dầu béo chế tạo Epoxy Este 1 thành phần khô kiểu nhựa Alkyd. Epoxy có trọng lƣợng phân tử cao (thƣờng có nhóm (-OH) là chủ yếu, rất ít nhóm Epoxy) đƣợc phối với nhựa Phenolic biến tính hoặc nhựa Amino chế tạo các loại sơn 1 thành phần khô bằng sấy nóng, có chất lƣợng cao. B.2 Phân loại theo loại sơn Epoxy và dung môi sử dụng: gồm 4 loại chính là: - Sơn Epoxy gốc dung môi hữu cơ (Epoxy solvent based) - Sơn Epoxy không dung môi (Epoxy Solvent-free) - Sơn Epoxy gốc dung môi là H2O (Epoxy water based) - Sơn Epoxy gốc H2O và bột (sẽ trình bày trong phần chất tạo màng gốc H2O và sơn bột), riêng loại Epoxy gốc hữu cơ lại chia ra thành : + Sơn Epoxy 2 thành phần dùng chất đóng rắn là các Amin, Polyamide, Isocyanate.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ Sơn Epoxy 1 thành phần khô bằng sấy nóng gồm các loại: Epoxy Phenol, Epoxy melamine, Epoxy Urea, Epoxy Ester melamine. + Sơn Epoxy Ester 1 thành phần khô tự nhiên. C. ĐIỀU CHẾ CÁC NHỰA EPOXY ( với các đặc tính sử dụng khác nhau ) C.1 Cho đến nay các loại nhựa Epoxy thƣơng phẩm đều đƣợc chế tạo theo phản ứng giữa DiPhenyl Propan (DPP) và Epichlohydrin(ECH) trong môi trƣờng kiềm cụ thể nhƣ sau: O CH2

CH3 C

CH2

OH 2 NaOH

CH2

+ 2 NaCl + 2 H2O

Kè

CH2

Q uy

(DPP)

OH 2 Cl

n OH

CH3

(ECH)

hơ

H2C

2Cl

CH3

ạy

CH3

m /+

CH2

CH3

CH2

(Diglycidil ether của DPP)

CH3

Theo phản ứng trên lƣợng dƣ ECH sẽ làm tăng tỉ lệ Diglycidil ether của DPP đồng thời làm tăng thêm trọng lƣợng phân tử của Polymer. C.2 Các loại nhựa Epoxy thương phẩm có cấu tạo hóa học đặc trưng như sau:

O CH2 CH

CH2 O

CH3 C

CH3

CH2 CH CH2 O

CH3 C

CH3

CH2

O CH CH2

Chỉ số [n] phản ánh trọng lƣợng phân tử cũng nhƣ một số trạng thái vật lý đặc trƣng của các loại nhựa Epoxy thƣơng phẩm. - Với n = 0, là trạng thái tinh thể rắn của Diglycidil ether của DPP. - Với n # 0,2, là nhựa Epoxy lỏng thƣơng phẩm có độ nhớt thấp.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

- Với n # 2, là nhựa Epoxy rắn thƣơng phẩm có nhiệt độ chảy thấp. - Với n =<13, là nhựa Epoxy rắn thƣơng phẩm có nhiệt độ chảy cao (tham khảo bảng 12 dƣới đây ) Các loại nhựa Epoxy thƣơng phẩm đƣợc đặc trƣng một số chỉ số phản ánh các tính chất chủ yếu của chúng đó là: C2.1 Hàm lƣợng nhóm Epoxy (EGC = Epoxide Group Content), Đƣơng lƣợng gam Epoxy (EEW = Epoxy Equivalent Weight) hay còn gọi là Trọng lƣợng khối phân tử (EMM = Epoxy Molar Mass) EGC = m mol/kg = số milimol nhóm Epoxy trong 1 Kg nhựa. EMM = g/mol = số gam trong 1 mol Epoxy. Sự chuyển đổi EGC từ EMM đƣợc tính theo công thức: 1.000 x 1.000

EGC (m mol/kg) =

EMM (g/mol)

m /+

ạy

Kè

Trong đó EMM là chỉ số đƣơng lƣợng gram Epoxy (EEW) C2.2 Hàm lƣợng nhóm OH (Hydroxyl) Biểu thị số milimol của nhóm [OH] trong 1 kg nhựa (m mol/kg). Khi tiến hành chế tạo nhựa Epoxy Este cần phải chon nhựa Epoxy sao cho cứ có chứ 1 nhóm Epoxy thì ứng với 2 nhóm Hydroxyl. C2.3 Độ nhớt Thƣờng biểu thị bằng đơn vị : Pa.s (Giây Pascal) hoặc bằng Poise (1 poise = 0,1 Pa.s) Độ nhớt thƣờng đƣợc đo ở 250C với 100% Epoxy lỏng (độ nhớt thấp) dung dịch 70% trong glycol ether với nhựa Epoxy đƣợc sử dụng với chất đóng rắn chế tạo sơn 2 thành phần khô ở nhiệt độ thƣờng, loại Epoxy có trọng lƣợng phân tử cao, lƣợng nhóm [OH] chiếm ƣu thế và phản ứng tạo màng xảy ra có chọn lựa ở 2 nhóm chức Epoxy HC

CH O

và Hydroxyl nhằm tiến hành trùng hợp tiếp và kết nối mạng 3 chiều. Hệ sơn Epoxy kiểu này thƣờng cần sấy nóng ở nhiệt độ cao để kết nối mạng. BẢNG 10: Tính chất và một số chỉ tiêu phân loại Nhựa Epoxy

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chæ tieâu tính chaát vaät lyù cuûa nhöïa Epoxy S

Troïng

Giaù

Traïng

löôïng

trò n

thaùi

phaân

EEW (EMM)

EGC

Ñöông

To noùng

löôïng

chaûy

Ñoä nhôùt

Este hoaù

(DURAN

CP 25oC

(*)

)

töû TB

Shell Epikot e

Dow DE R

Loûng

350

140 – 165

5100 – 5600

500-900

815

334

0,2

Loûng

380

175 – 210

5200 – 5420

1000015000

828

331

Quaùnh

470

225 – 290

3800 – 4250

100

20 -30 (**)

834

337

Raén

900

450 – 525

2000 – 2200

130

64 – 76

1001

661

3,7

Raén

1400

870 – 1025

1020 – 1180

175

95 – 105

1004

664

8,8

Raén

2900

1650 – 2050

600 – 820

190

125 – 132

1007

667

Raén

3800

2400 – 4000

360 – 570

1009

hơ

Q uy

Kè

240

80 – 170 (III) 430 – 690 (***) 1700 – 2700 (***) 3600 – 9950 (***)

140 – 155

m /+

ạy

Ghi chú: (*) đƣơng lƣợng Este hóa: là lƣợng nhựa tính bằng gram (g) cần thiết để Este hóa 1 phân tử axit đơn chức (khi điều chế nhựa Epoxy Este). (**) hàm lƣợng nhựa rắn 70% trong butylcacbitol (***) hàm lƣợng nhựa rắn 40% trong butylcacbitol (hoặc diethylene glycol monobutyl ether). C.3 Điều chế nhựa Epoxy Ester Các nhóm Epoxyl và Hydroxyl trong nhựa Epoxy đều có thể tham gia phản ứng với axit Cacboxylic để tạo thành các Ester. Phản ứng xảy ra nhƣ sau: Thƣờng sử dụng nhựa Epoxy có EEW # 870 – 1205 và các axit béo của dầu béo nhƣ Lanh, đậu nành , thầu dầu khử nƣớc, v.v… Độ béo có thể khác nhau tùy theo yêu cầu sử dụng. Thƣờng độ dầu gầy (30 – 50% đƣơng lƣợng Este hóa) dùng làm sơn trang trí khô tự nhiên. D. TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG VÀ CÁC LOẠI SƠN EPOXY Theo cách phân loại nhựa Epoxy trên, tính chất ứng dụng của nhựa Epoxy có thể kể ra 3 loại chủ yếu là :  Sơn bảo vệ chất lƣợng cao (Heavy-Duty Protection) hai thành phần: A: sơn gốc Epoxy, B: chất đóng rắn (HARDENER) – (bao gồm cả 2 loại có dung môi và không có dung môi).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

 Sơn Epoxy 1 thành phần đóng rắn ở nhiệt độ cao .  Sơn Epoxy Este khô tự nhiên và khô sấy nóng riêng 2 loại sơn Epoxy gốc nƣớc và Epoxy bột sẽ trình bày ở chƣơng chất tạo màng gốc nƣớc và chất tạo màng cho sơn bột. D.1 Sơn Epoxy 2 thành phần dùng chất đóng rắn Thƣờng đƣợc sử dụng nhiều trong sơn tàu biển và sơn bảo vệ chống ăn mòn (bảo dƣỡng công trình) D1.1 Nhựa Epoxy đƣợc sử dụng là loại Epoxy lỏng ( có EEW = 190 – 210 ) và Epoxy rắn (có EEW = 350 – 550). Việc dùng loại nhựa Epoxy nào thƣờng do yêu cầu sử dụng sơn. Ví dụ: nhự Epoxy lỏng đƣợc chọn dùng chế tạo các loại sơn không dung môi (Solvent-free, solventless) hoặc rất ít dung môi (high build, high solid) có tính chất bền với hóa chất hoặcdung môi. Nhựa Epoxy rắn đƣợc chọn dùng để chế tạo các loại sơn khô nhanh hơn và có độ dẻo hơn so với sơn đi từ Epoxy lỏng. Hiện nay 85% số lƣợng sơn bảo vệ (bảo dƣỡng công trình) gốc Epoxy đƣợc chế tạo từ nhựa Epoxy rắn có trọng lƣợng phân tử thấp (350 – 550). D1.2 Chất đóng rắn cho nhựa Epoxy thƣờng đóng vai trò kết nối mạng do nhóm chức phản ứng với nhóm chức Epoxy tạo thành Polymer 3 chiều rất bền vững (Thermoset-polymers). Chất đóng rắn đƣợc dùng phổ biến trong sơn Epoxy khô ở nhiệt độ bình thƣờng là các amin đa chức và Polymer Polyamine phân tử thấp. Tùy theo bản chất đóng rắn mà sơn Epoxy có các tính chất sử dụng khác nhau. Phản ứng đóng rắn điển hình xảy ra giữa các nhóm chức amin của Polyamine và nhóm chức Epoxy của nhựa Epoxy xảy ra nhƣ sau

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

Đó cũng là phản ứng đặc trƣng của Hydrogen hoạt động của các nhóm amin bậc 1 và bậc 2 với các nhóm Epoxy. Tỷ lệ chất đóng rắn dùng với Epoxy tính theo đƣơng lƣợng Hydro hoạt động và EEW theo công thức sau: AHEW x 100

ạy

PHR =

EEW

m /+

PHR: % trọng lƣợng chất rắn so với nhựa Epoxy. AHEW: Active Hydrogen Equivalent Weight, đƣơng lƣợng Hydrogen hoạt động của chất đóng rắn (đƣợc ghi rõ trong thông số kỹ thuật).

EEW: ñöông löôïng Epoxy ( ñöôïc ghi roõ trong thoâng soá kó thuaät). Ghi chú: + Khi sử dụng hỗn hợp một số loại nhựa Epoxy thì tính toán EEW của hỗn hợp các loại nhựa Epoxy nhƣ sau: (ví dụ 2 loại nhựa Epoxy E1 và E2) + Phần trọng lƣợng E1 + E2 = 100%

+ Khi sử dụng hổn hợp đóng rắn thì công thức tính toán AHEW nhƣ sau: (ví dụ cho 2 chất đóng rắn H1 và H2)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

+ Các chất đóng rắn thông dụng dùng cho sơn Epoxy là: a. ALIPHATIC AMINE ADDUCTS (các Amin mạch thẳng cộng hợp) ƣu điểm so với Polyamin là giảm tốc độ đục màng sơn, tỉ lệ trộn với Epoxy ở khoảng rộng, thời gian dẫn phản ứng ngắn hơn và ít bay hơi hơn. Amine Adduct dùng cả cho cả Epoxy lỏng và rắn, cho sơn gốc dung môi, sơn có hàm lƣợng rắn cao và sơn không dung môi. b. POLYAMIDES Ƣu điểm sử dụng: không hạn chế tỉ lệ trộn với nhựa Epoxy, phát nhiệt thấp, ít độ hại do ít bay hơi, đặc biệt có độ bền nƣớc rất cao khi màng sơn đã đóng rắn xong. Polyamide đƣợc sử dụng rộng rãi trong sơn Epoxy lót giàu kẽm (Zinc.Rich Epoxy Primer) vì có tính chất phản ứng không đáng kể với kẽm kim loại. Sơn Epoxy-Polyamide cũng đƣợc dùng làm lớp phủ cho vùng mớn nƣớc tàu biển, cho thiết bị khoan dầu khí và các bề mặt cần đƣợc bảo vệ sự mài mòn theo chu kỳ ƣớt/khô. Nhƣợc điểm của Polyamide là sẫm màu, độ nhớt cao, kém bền hóa chất và kém chịu nhiệt độ cao. c. AMIDO AMINE ( chất đóng rắn theo cơng nghệ mới) cĩ chứa mạch axit béo dài so với polyamide, AMIDO AMINE CÓ TỈ LỆ TRỘN CAO HƠN VỚI EPOXY tạo cho màng sơn có độ dẻo cao và chịu đƣợc ẩm. Tốc độ đóng rắn nhanh hơn Polyamide và chậm hơn Polyamine. Amido Amine loại độ nhớt thấp có ứng dụng đặc biệt cho việc chế tạo loại sơn Epoxy không dung môi bám dính đƣợc lên bề mặt ẩm ƣớt và bề mặt kim loại còn rỉ sét. d. Các CYCLO ALIPHATIC AMINES (các amin mạch thẳng đóng vòng) Thực tế các Cyclo Aliphatic Amines có ứng dụng hạn chế do phải chịu nhiệt hoặc xúc tác để đóng rắn Epoxy. Nhƣng các Cyclo Aliphatic Amine biến tính (cũng nhƣ các Amine Aliphatic biến

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

tính) lại có ứng dụng rất đặc biệt để chế tạo các loại sơn Epoxy không dung môi tự tráng phẳng cho sơn sàn công nghiệp.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

D.2 Sơn Epoxy 1 thành phần đóng rắn ở nhiệt độ cao  Loại Epoxy có trọng lƣợng phân tử cao đƣợc sử dụng dùng sơn bảo vệ (bean trong và bên ngoài) các lon chứa thực phẩm và tôn cuộn ( có tên gọi là CAN COATING và COIL COATINGS) yêu cầu nhiệt độ đóng rắn khoảng 200oC.  Epoxy chọn dùng có chỉ số [n] = 5 – 30 thƣờng sử dụng Epoxy rắn có n = 8,8 – 12; trọng lƣợng phân tử trung bình: 2900 – 3800 (vd: nhựa EPIKOTE 1007 VÀ 1009).  Chất đóng rắn nối mạng ở nhiệt độ cao là: a. Nhựa PF, To đóng rắn =< 150oC (là nhiệt độ cần có để đảm bảo “ tiệt trùng”) dùng tráng bên trong đồ hộp thực phẩm, fuy chhứa và sơn lót cho các đồ dùng gia dụng bằng kim loại. b. Nhựa MF, chọn dùng khi cần giải quyết màng sơn có độ bền cao với dung môi, chất tẩy rửa, bảo vệ màu sắc của bề mặt vật liệu bảo vệ (vd: lon bia, nƣớc giải khát). c. Nhựa UF, đƣợc dùng nhằm mục đích giảm giá thành sơn có nhiệt độ đóng rắn thấp hơn đồng thời màng sơn có độ dẻo cao và bám dính chặt vào các lớp sơn Epoxy khác.  Các thành phần khác trong sơn Epoxy đóng rắn ở nhiệt độ cao cần đƣợc chọn dùng thích hợp, sao cho tạo đƣợc màng sơn bảo vệ vừa có vẻ mỹ quan vừa có chất lƣợng cao theo yêu cầu sử dụng. Các thành phần đƣợc chọn dùng nhằm vào: hỗn hợp dung môi thích hợp, chất xúc tác đóng rắn, bột màu và các chất phụ gia cao cấp. D.3 Sơn Epoxy Ester 1 thành phần khô tự nhiên  Sơn Epoxy Ester do có độ dẻo cao, độ bền hoá chất cao hơn sơn Alkyd có độ bám dính bền chắc vào các bề mặt kim loại, khô nhanh dễ sử dụng (ở dạng 1 thành phần hoặc sơn sấy với amino resin), vì vậy nó đƣợc ứng dụng rộng rãi làm sơn bảo vệ thay thế cho nhựa Alkyd, polyester và các loại nhựa sơn dầu.  Thông thƣờng Epoxy Ester gầy (có độ béo 30 – 50%) đƣợc ứng dụng làm sơn khô tự nhiên hoặc sơn sấy khi phối với Amino Resin (tham khảo công thức sơn trang 189 – Surface coating Vol1).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4-2 CÁC CHẤT TẠO MÀNG (POLYMERISATION RESINS)

TRÙNG

HỢP

GỐC

DUNG

MÔI

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

 Giới thiệu chung Các loại chất tạo màng là các polymer thu đƣợc bằng các phản ứng trùng hợp các monomer đơn giản có nhiều ứng dụng trong công nghiệp sơn. Một số loại polymer trùng hợp là các loại nhựa nhiệt dẻo (Thermoplastic) – tạo màng sơn khô bằng cách bay hơi dung môi một số loại nhựa nhiệt dẻo này có khả năng biến tính hoá học hoặc phối trộn với một số loại nhựa polymer trùng ngƣng (nói ở phần 1) trở thành các loại nhựa khô bằng chuyển hoá hoá học (không phải loại nhiệt dẻo nữa) [2] Các loại nhựa trùng hợp có ứng dụng phổ biến trong sơn là nhựa gốc Vinyl, Acrylic Copolymer, Cao su clo hoá [1] 4.2.1 Các loại nhựa Vinyl (Vinyl Resins) và Styren – Copolymer Các loại nhựa Vinyl là các loại nhựa có chứa gốc: [CH2 = CH - x] Trong đó x có thể là các chất Clorua [Cl-], Acetate [-O-COCH3] hoặc Butyral [C3H7-] Các loại nhựa Vinyl đƣợc nghiên cứu từ những năm giữa 1920 nhƣng đến năm 1936 các loại nhựa Vinyl mới có ứng dụng trong sơn và ngày càng phát triển trong công nghiệp sơn công nghiệp cho ngành bao bì và bảo vệ công trình kim loại [3] Phân loại và ứng dụng các loại nhựa Vinyl: Các loại nhựa Vinyl gồm có:  Poly Vinyl Clorua (PVC)  Vinyl Clorua – Vinyl Acetate Copolymer  Poly Vinyl Acetate (PVA)  Vinyl Clorua – Vinylidene Clorua Copolymer  Vinyl Clorua – Vinyl Izo Butyl Ether Copolymer  Vinyl Clorua – Acrylic Ester Copolymer  Poly Vinyl Acetate - Poly Vinyl Alcohol Resin  Vinyl Acetate – Ethylen Copolymer  Vinylidene Clorua – Acrylonitrile Copolymer  Poly Vinyl Butyral (PVB)  Poly Styrene  Styrene – Butadiene Copolymer  Vinyl Toluen – Butadiene Copolymer

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

 Vinyl Toluen – Acrylic Copolymer Các loại nhựa Vinyl có nhiều ứng dụng trong sơn là:

4.2.1.1 Nhựa Copolymer Vinyl Clorua Acetate [2,4] Có công thức cấu tạo tổng quát là:

Thƣờng có tỷ lệ phối hợp:

ạy

Kè

Q uy

hơ

85% Vinyl Clorua và 15% Vinyl Acetate Trọng lƣợng phân tử của nhựa M = 12.000 – 50.000 Nhựa Vinyl Clorua – Acetate Copolymer rất bền với tác dụng của kiềm, axit vô cơ, rƣợu, dầu mỡ vv… hoà tan trong hỗn hợp dung môi mạnh là keton/hydrocarbon thơm với hàm lƣợng rắn #20%, đƣợc dùng trong sơn tàu biển và mực in trên bề mặt Vinyl Plastic, sơn cho bê tông, kim loại vv… [ Hãng Union Carbide có sản xuất các loại dung dịch nguyên liệu Vinyl thƣơng phẩm cho ngành sơn là các loại nhựa Vinyl Clorua – Vinyl Acetate không biến tính và có biến tính với các nhóm chức phản ứng Carboxyl, Epoxy và Hydroxyl nhằm nâng cao chất lƣợng của sơn].

m /+

4.2.1.2 Nhựa Vinyl Clorua – Izo Butyl Ether Copolymer [4] Có công thức cấu tạo thổng quát là:

Hoà tan đƣợc trong các dung môi Hydrocarbon thơm hoặc hỗn hợp của dung môi Hydrocarbon thơm và mạch thẳng, nhựa Copolymer này đƣợc sản xuất với nhiều loại có độ nhớt khác nhau (tuy có cùng giá trị trọng lƣợng phân tử) và có các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực sơn, keo, mực in vv… Nhựa Copolymer này có các tính chất bền với tác dụng của nƣớc, nƣớc biển, hoá chất đƣợc sử dụng làm sơn bảo vệ cho nhiều loại bề mặt khác nhau nhƣ kim loại, hợp kim, nhôm, kẽm, chất dẻo, bê tông, xi măng vv…

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

Màng sơn đi từ loại nhựa này phối với các chất hoá dẻo gốc Phtalat (1025%) theo trọng lƣợng nhựa sẽ đạt độ dẻo cần thiết, hoặc phối hợp với nhựa Alkyd (trung bình hoặc béo) có độ bóng đạt yêu cầu, hoặc phối hợp với các loại nhựa gốc keton-formaldehyde làm sơn có độ bền hoá chất và bền nƣớc vv… [ Hãng BASF có các nhựa thƣơng phẩm gốc Vinyl Clorua – Vinyl Izo Butyl Ether mang tên là Laroflex MP (25, 35, 45) rất nổi tiếng ứng dụng trong việc sản xuất các loại sơn tàu biển, sơn chống hà, sơn bảo vệ chống ăn mòn hoá chất, sơn chống thấm hồ bơi, hồ chứa nƣớc thải, nƣớc sinh hoạt vv…]

Kè

Q uy

4.2.1.3 Nhựa Vinyl Clorua – Acrylic Ester Copolymer [4] Là sản phẩm copolymer của Vinyl Clorua và Methyl Methacrylate:

m /+

ạy

Hoà tan trong hỗn hợp dung môi keton và hydrocarbon thơm có độ bền tuyệt hảo với tia tử ngoại, trộn lẫn đƣợc với rất nhiều loại nhựa khác để sản xuất các loại sơn có độ bền cao với nƣớc và thời tiết, không bị vàng hoá khi sơn ngoài trời. [Hãng Rhome – Poulene có loại nhựa thƣơng phẩm nổi tiếng với tên gọi: RHODOPAS ACVX tiêu biểu cho loại nhựa Vinyl này thƣờng dùng với 20-25% chất hoá dẻo Dioctyl Phthalate (DOP) dùng sản xuất các loại sơn trang trí và bảo vệ kim loại chất lƣợng cao].

4.2.1.4 Nhựa Poly Vinyl Butyral (BVP) [2,4] Là sản phẩm Butyrat hoá (từ Butyraldehyde) từng phần các Polyvinyl Acohol, có công thức cấu tạo nhƣ sau:

+ Butyraldehyde

PVB )

( Polyvinyl Acohol

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

Nhựa PVB điển hình có thành phần 17-21% Polyvinyl Acohol và 7580% PVB và 1 lƣợng nhỏ Polyvinyl Acetate. Nhựa này có các tính chất rất bền với thời tiết, cứng và chịu va đập. Trọng lƣợng phân tử MPVB ≈ 30.000-150.000. Nhựa PVB tan hoàn toàn trong dung môi rƣợu và pha loãng bằng dung môi hydrocarbon thơm. PVB đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sơn kiến trúc và sơn lót cho tàu biển, đặc biệt dùng sơn cho các bề mặt có tính đàn hồi và co dãn nhƣ nhôm lá và giấy. [ Hãng CHANCHUN PETRO CHEMICAL CO., Ltd – Taiwan có bán ở thị trƣờng các loại PVB ký hiệu B-17 đến B12TL, trong đó có các loại PVB có chứa các nhóm chức kết nối đƣợc với 1 số loại nhựa khác nhƣ: Phenolic, Epoxy, Urethane, Amino, NC vv… dùng sản xuất các loại sơn có chất lƣợng cao]

4.2.1.5 Nhựa Copolymer Styren

Styren Monomer có công thức cấu tạo kiểu gốc Vinyl là:

Các Polymer và Copolymer của Styren đƣợc đƣa vào nhóm nhựa Vinyl. Polymer Poly Styren đi từ đơn thuần Monomer Styren cũng có ứng dụng hạn chế trong sơn (dạng lacquer) lót cho bề mặt bề tông và lót cho kim loại kiểu sơn giàu kẽm.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Các copolymer của Styren với Butadien, với Acrylic vv… lại có ứng dụng rộng rãi trong sơn chịu hoá chất (dạng lacquer) [ Hãng Goodyear có sản xuất các loại Copolymer Styren này với các tên gọi Piolites, Piolite VTL, AC-L và VTAC-L để sản xuất các loại sơn chịu hoá chất với giá cả chấp nhận đƣợc so với một số loại sơn gốc nhựa khác] 4.2.2 Các loại nhựa Acrylic (Acrylic Resins)

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

 Giới thiệu chung và phân loại: Các loại Acrylic Resin đƣợc sử dụng trong ngành sơn ngay từ những năm 1930 và thực sự phát triển ứng dụng rộng rãi từ những năm 1960-1970 cho đến nay. Sở dĩ nhƣ vậy là do nhựa Acrylic vừa có giá rẻ hơn một số loại nhựa có ứng dụng tƣơng tự, vừa vƣợt trội khi sử dụng ngoài trời. Có 5 loại nhựa Acrylic là [3] a. Nhựa Acrylic nhiệt dẻo dạng latex (sẽ nói rõ ở phần nhựa gốc nƣớc) b. Nhựa Acrylic nhiệt dẻo dạng dung dịch (trùng hợp trong dung môi) c. Nhựa Acrylic nhiệt rắn dạng dung dịch (nt) d. Nhựa Acrylic dạng nƣớc (Aqueous Solution) e. Nhựa Acrylic dạng phân tán trong dung môi không nƣớc (là dung môi, hoặc chất tạo màng sơn) thƣờng gọi tắt là Non – Aqueous Dispersion – NAD Các loại Acrylic Resin có ứng dụng nhiều nhất trong ngành sơn là Acrylic Emulsion (latex), Acrylic nhiệt dẻo (Thermo Plastic Solution Acrylic Resin) và Acrylic nhiệt rắn (Thermo Setting Solution Acrylic Resin) Nội dung bài này nói chi tiết về loại nhựa Acrylic Solution (nhiệt dẻo và nhiệt rắn). Các loại nhựa Acrylic Solution có ứng dụng trong sơn ở dạng: Oligomer, Polymer và Copolymer từ các nguyên liệu monomer là Axit Acrylic, AxitMeta-Acrylic và các dẫn xuất của chúng là các Ester, Amide, Nitril vv…, tuỳ theo các nguyên liệu sử dụng và phƣơng pháp công nghệ các sản phẩm thu đƣợc là Acrylic nhiệt dẻo hoặc nhiệt rắn có các tính chất vật lý rất khác nhau. 4.2.2.1 Nhựa Acrylic nhiệt dẻo: [3] (Thermo Plastic Acrylic) 4.2.2.1.1 Lựa chọn monomer: Là các Ester của các Axit Acrylic (CH2=CH-COOH) và Axit Methacrylic (CH2=C(CH3)COOH). Các Polymer Eter này có tính chất đƣợc quyết định bởi các Alcohol dùng điều chế Ester. Thƣờng chọn dùng các monomer có độ phân cực nhằm Polymer hoà tan đƣợc trong dung môi, ví dụ: các

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Polymer Ester Acrylic từ các rƣợu bậc thấp hơn dễ tan trong các dung môi hydrocarbon thơm, các ester, ketone, hydrocarbon clo hoá, từ các rƣợu có mạch dài polymer lại tan đƣợc trong các dung môi ít phân cực nhƣ là White

hơ

4.2.2.1.2 Tính chất và ứng dụng (i) Tính chất: - Tạo màng nhựa trong suốt, không màu - Kém phản ứng với bột màu

Spirit, Naphta. Nói chung các nhựa Acrylic càng phân cực thì càng bền với dầu mỏ, trong khi đó các nhựa Acrylic càng kỵ nƣớc sẽ càng bền với nƣớc.

ạy

Kè

Q uy

- Trộn lẫn đƣợc với nhiều loại chất tạo màng khác dùng trong sơn - Bền với tác dụng của nƣớc và hoá chất (ii) Ứng dụng: Đƣợc sử dụng rộng rãi trong sơn ở nhiều lĩnh vực - Lĩnh vực sử dụng chính là sơn tân trang xe hơi và thay thế hoàn toàn cho các loại sơn NC lacquer trong xe hơi chế tạo mới OEM - Ngoài ra đƣợc chọn sử dụng trong sản xuất sơn và mực in dùng cho các bề mặt plastic, màng mềm và lá kim loại - Cũng đƣợc sử dụng làm lớp phủ sơn sàn chống trƣợt, chống thấm

m /+

cho ngói lợp nhà bằng xi măng vv…

4.2.2.2 Nhựa Acrylic nhiệt rắn: [3] (Thermo Setting Acrylic) 4.2.2.2.1 Lựa chọn monomer: Có nhiều loại monomer đƣợc sử dụng. Thƣờng Acrylic nhiệt rắn có chứa monomer và một hoặc một số monomer có chứa các nhóm chức phản ứng nhƣ Amide, Carboxyl, Hydroxyl và Epoxy, các nhóm chức này có khả năng kết nối kiểu đóng rắn làm Acrylic có tính chất nhiệt rắn với chất lƣợng cao. 4.2.2.2.2 Tính chất: Nhựa Acrylic nhiệt rắn khác với nhựa Acrylic nhiệt dẻo là tạo đƣợc màng sơn có dạng lƣới (3 chiều) với chất lƣợng sử dụng cao hơn hẳn. Chúng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các loại sơn công nghiệp, tạo đƣợc màng sơn cao cấp dƣới tác dụng đóng rắn bằng nhiệt. Tính chất vƣợt trội của Nhựa Acrylic nhiệt rắn so với nhựa Acrylic nhiệt dẻo là:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

- Trọng lƣợng phân tử thấp hơn do đó có hàm lƣợng rắn cao hơn ở độ nhớt thi công - Sử dụng dung môi rẻ tiền hơn - Sau khi sấy, màng sơn khô bóng hơn và đẹp hơn - Bền hơn với tác dụng của hoá chất, dung môi axit, kiềm 4.2.2.2.3 Phân loại và ứng dụng (i) Nhựa Acrylic nhiệt rắn từ Acrylamide Copolymer [3,5] Các monomer đƣợc lựa chọn là styren hoặc methyl-methacrylate, ethyl-acrylate và acrylamide để tạo thành copolymer có nhóm chức acrylamide (-CONH2). Thƣờng chọn dùng styren với tỷ lệ cao để giúp copolymer hoà tan dễ hơn và trộn lẫn đƣợc với nhiều loại nhựa tạo màng sơn khác. Nhựa Acrylamide Copolymer nhiệt rắn phối hợp với 1 lƣợng nhỏ Bis-Phenol A Epoxy đƣợc sử dụng rộng rãi trong sơn phủ cho đồ gia dụng, yêu cầu sấy ở 150oC – 30 phút. Nhựa Acrylamide Copolymer phối với nhựa melamineformaldehyde dùng cho lớp phủ sơn xe hơi chịu mài bóng rất tốt, hoặc đƣợc dùng rộng rãi cho sơn can và coil coating. Nhựa Acrylamide Copolymer có trị số axit cao đƣợc trung hoà bằng amine có thể dùng cho sơn công nghiệp gốc nƣớc.. (ii) Nhựa Acrylic nhiệt rắn dạng Axit Carboxyl Copolymer [3,5] Các monomer đƣợc chọn dùng là methacrylic axit và mono alkyl maleate. Copolymer tạo thành không có khả năng tự đóng rắn bằng nhiệt thƣờng phối với nhựa Epoxy, tuy nhiên cần đóng rắn ỡ nhiệt độ cao với xúc tác có tính kiềm và không ổn định chất lƣợng khi lƣu kho vì vậy thƣờng sử dụng theo kiểu 2 thành phần riêng biệt, đóng rắn nguội. Nhựa Acrylic Carboxyl Copolymer phối với các nhựa aminoformaldehyde, sấy ở nhiệt độ cao cho màng sơn bóng có chất lƣợng cao. Nhựa Acrylic Carboxyl Copolymer đƣợc ứng dụng làm sơn phủ xe hơi, sơn đồ gia dụng, coil coating và sơn thùng phuy, nhƣng không phổ biến bằng nhựa Acrylic nhiệt rắn copolymer từ acrylamide và copolymer hydroxy. (iii) Nhựa Acrylic – Hydroxy Copolymer - nhiệt rắn [3] Là loại nhiệt rắn ở nhiệt độ thấp 120oC – 30 phút khi phối với các loại nhựa amino formaldehyde. Các monomer đƣợc chọn có chứa nhóm hydroxy (-OH), ví dụ:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

Q uy

hơ

Hoặc điều chế từ copolymer acrylic chỉ chứa nhóm carboxyl sau đó cho tác dụng với các phoxide gốc ethylene, propylene hoặc butylene để tạo ra copolymer acrylic carboxyl – hydroxy có cấu tạo nhƣ sau:

m /+

ạy

Nhựa nhiệt rắn Copolymer Acrylic – Hydroxy không có khả năng tự đóng rắn mà cần phối trộn với nhựa amino sấy ở nhiệt độ thấp hơn (120oC – 30 phút) hoặc chế tạo sơn 2 thành phần với chất đóng rắn là các isocyanate adducts. Nhựa nhiệt rắn Copolymer Acrylic – Hydroxy phối với nhựa melamine formaldehyde (MF) đƣợc sử dụng rộng rãi trong sơn xe hơi có tính vƣợt trội hơn hệ sơn Alkyd/MF về độ bền màu và chịu thời tiết.

Bảng 13: Các loại nhựa nhiệt rắn Acrylic và các chất phối hợp tạo khả năng đóng rắn. Loại nhựa Copolymer Acrylic có nhóm chức

 Acrylamide  Carboxylic Acid  Hydroxy

Loại Monomer sử dụng

Chất phối hợp đóng rắn

Acrylamide hoặc Methacrylamide Acrylic hoặc Methacrylic Acid Hydroxy Ethyl hoặc Propyl Methacrylate

Nhựa Epoxy tự đóng rắn Nhựa Epoxy Nhựa MF, UF, Isocyanate

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.2.2.3 Nhựa Acrylic dung dịch nƣớc (Aqueous Solution Crylic) Cũng là loại lai chất tạo màng sơn kiểu hoà tan trong nƣớc (Water Reducible) sẽ nói chi tiết hơn ở phần III trong giáo trình này.

Q uy

hơ

4.2.2.4 Nhựa Acrylic dạng phân tán trong dung môi không nƣớc, viết tắt là Nhựa NADs (Non – Aqueous Dispersion): Là kiểu polymer acrylic phân tán không phải trong môi trƣờng nƣớc mà phân tán trong dung môi hữu cơ hoặc dung dịch nhựa tạo màng. Trọng lƣợng phân tử của nó nằm giữa giá trị M của polymer acrylic dung môi và Acrylic Latex (H2O). Ứng dụng quan trọng của nhựa Acrylic NADs là cho phân tán trong nhựa Acrylic nhiệt rắn thông thƣờng, qua vòi phun màng sơn sẽ đƣợc tạo thành, sau đó cho qua sấy, sơn này sau khi khô có độ bóng rất cao sử dụng cho lớp phủ cho sơn xe hơi OEM.

Kè

Bảng 14: So sánh tính chất của các loại Nhựa Acrylic dung dịch và Acrylic phân tán

ạy

Acrylic dung dịch

Nước

Nước (latex)

NADS

Trung bình

Thấp

Rất cao

Cao

Đƣợc

Kém hơn

Đƣợc

Kém hơn

Dung môi

m /+

Các tính chất  Trọng lƣợng phân tử

 Độ bóng

 Tính bền cơ học

 Độ dễ dàng xây dựng công thức

Acrylic phân tán

Thƣờng phức tạp

 Độ dầy màng sơn

Có độ màng lý tƣởng

Độ dầy của sơn high build

 Độ chịu nƣớc

Đƣợc

Kém

Có thể điều chỉnh

Chậm

Thông thƣờng đơn giản

 Tốc độ khô màng

Đƣợc Chậm

Có thể điều chỉnh

Các nhà phân phối và sản xuất các loại nhựa Acrylic đƣợc chấp nhận ở Việt Nam về giá cả và chất lƣợng là:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

 SYNTHESE MALAYSIA: 6 loại Acrylic nhiệt rắn thông thƣờng 15 loại Acrylic Polyol (có nhóm OH) dùng cho PU, 2 loại Acrylic có nhóm chứa amine và epoxy dùng cho sơn Acrylic Epoxy, 2 loại Acrylic NADS.  ETERNAL CHEMICAL Co., Ltd – TAIWAN: Nhựa Acrylic nhiệt dẻo 10 loại cho sơn trang trí thông dụng, 3 loại cho sơn plastic – Nhựa Acrylic nhiệt rắn: 7 loại cho sơn can, coil coating, 24 loại Acrylic Polyol cho sơn PU.  BAYER: Các loại Acrylic Polyol (nhóm OH) cho sơn PU.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

4.2.3 Nhựa cao su Clo Hoá (Chlorinated Rubber Resin) Cao su clo hoá là loại nhựa tạo màng dạng rắn có màu trắng đƣợc điều chế từ phản ứng thế clo hoá dung dịch cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp trong dung môi (Cl4: [6] (C10H16)n + 2n Cl2 (C10H11Cl7)n + 2n HCl Cao su Isoprene Cao su clo hoá Sản phẩm cuối cùng có chứa 65-68% [Clo], có trọng lƣợng phân tử nằm trong khoảng 3500-20000 [5] hoặc có thể cao hơn. Cao su clo hoá đƣợc Công ty Engelhard phát minh ra từ năm 1857 sản phẩm thƣơng mại hoá chỉ bắt đầu từ 1918, nhƣng ứng dụng rộng rãi trong ngành sơn (lacquer) đƣợc thực hiện từ sau 1960 [4] Cao su clo hoá có tỉ trọng 1630-1660 kg/m3, nhiệt độ hoá mềm 70oC, khi đun nóng đến 180-200oC phân huỷ sinh ra HCl, hoà tan trong các dung môi hydrocarbon thơm và hydrocarbon có chứa Clo, các acetate, ketone. Không tan trong dung môi hydrocarbon mạch thẳng và các rƣợu, thƣờng sử dụng hỗn hợp các dung môi có giá rẻ hơn các dung môi hydrocarbon mạch thẳng. Sơn cao su clo hoá thƣờng có thêm các thành phần là chất hoá dẻo, dung môi, chất phụ gia, bột màu và phối với một số nhựa khác nhƣ Alkyd và Acrylic. Sơn caosu clo hoá đƣợc dùng nhiều trong sơn tàu biển, chịu hoá chất, có thể sơn lên các bề mặt có tính kiềm nhƣ bê tông và các vật liệu xây dựng khác [3; 1,2]. Ở Việt Nam có 2 dòng sản phẩm thƣơng mại cao su clo hoá chất lƣợng ổn định là:  BAYER: tên thƣơng mại PERGUT với 5 loại có trọng lƣợng phân tử 60.000-180.000 có độ nhớt (trong dung dịch toluen) từ 6-100 mPa.s. Có các ứng dụng khác nhau trong sơn, mực in và keo.  CLORTEX® và CHLORUB® cùng có 5 loại cao su clo hoá thƣơng phẩm giống BAYER, có các ứng dụng khác nhau trong sơn, mực in, keo. Đặc biệt có giới thiệu CLORTEX® làm sơn cho gỗ, cho ngành giấy và dệt, và các loại keo đặc biệt cho các bề mặt khó dính.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

4.2.4 Nhựa Coumarone – Indene [2,4] Nhựa Coumarone – Indene có 3 loại là: loại mềm (To = 50-60oC), loại trung bình (To = 65-130oC), loại cứng (Tomềm = 130-150oC), Nhựa Coumarone – Indene là hỗn hợp nhựa trùng hợp các chất lỏng sản phẩm phụ của quá trình chƣng luyện than cốc bao gồm 2 thành phần chủ yếu là:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

và

H2 C HC = CH (Indene)

HC = CH (Coumarone)

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Trong thành phần nhựa Coumarone – Indene còn chứa các hỗn hợp copolymer, homopolymer của các Indene, Coumarone, Styren và các đồng đẳng. Oligomer loại này có trọng lƣợng phân tử khoảng 700-1500. Nhựa có màu từ vàng chanh đến nâu sậm, hoà tan tốt trong các dung môi toluen, dầu thông, acetone, acetate và hydrocarbon có chứa clo, khó trộn lẫn với các nhựa khác ở nhiệt độ thấp. Sơn gốc nhựa Coumarone – Indene có tính chịu nhiệt tới 300oC, có tính cách điện, bền nƣớc, bền axit, kiềm, kém bền ánh sáng. Nhựa Coumarone – Indene có nhiều ứng dụng trong sơn tàu biển (đáy tàu) khi phối với nhựa Epoxy, nhựa Bitum vv…, hoặc ứng dụng trong sơn bảo vệ thiết bị cho nhà máy chế biến cao su, sản xuất vật liệu xây dựng.

4.3 CHẤT TẠO MÀNG GỐC DUNG MÔI LÀ CÁC LOẠI DẦU NHỰA THIÊN NHIÊN VÀ CÁC DẪN XUẤT CỦA CHÚNG

 Giới thiệu chung Chất tạo màng sơn gốc dầu nhựa thiên nhiên và các chất dẫn xuất có thể kết hợp với nhau hoặc kết hợp với 1 số loại nhựa tổng hợp khác dùng sản xuất các loại sơn lacquer (nhiệt dẻo) và khô màng bằng cơ chế hoá học. Dầu béo và axit béo có nhiều ứng dụng trong sơn dùng tổng hợp nhựa Alkyd, nhựa Epoxyester (đã nói ở phần nhựa tổng hợp) làm sơn chất lƣợng cao hoặc đƣợc dùng sản xuất sơn dầu (oleo resinous) có chất lƣợng thấp hơn và rẻ tiền hơn. Nhựa thiên nhiên có rất nhiều loại và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong ngành sơn có 2 loại nhựa thiên nhiên đƣợc dùng nhiều nhất là nhựa thông cùng các dẫn xuất của nó và Nitro cellulose.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.3.1

DẦU BÉO VÀ CÁC AXIT BÉO (OILS AND FATTY ACIDS) [4,5]

4.3.1.1 Thành phần Dầu béo có công thức cấu tạo: CH2 – OCO – C16HnCH3 CH – OCO – C16HnCH3 (Triglyceride)–(n có thể = 32,30,28 hoặc

CH2 – OCO – C16HnCH3

hơ

26)

ạy

Kè

Q uy

 Axit béo có công thức cấu tạo: COOH - R (R là gốc axit béo no hoặc không no)  Thành phần dầu béo là hỗn hợp các Triglyceride tức lá các ester glycerol của các axit béo monocarboxylic mạnh dài (thƣờng là C18). Bản chất hoá học và thành phần cấu tạo của các axit béo có tính quyết định đến tính chất ứng dụng của các loại dầu béo trong công nghiệp sơn. Bảng 15 và Bảng 16 cho biết thành phần và cấu tạo của một số dầu béo, axit béo thƣờng đƣợc sử dụng trong sơn.

m /+

Bảng 15: Thành phần của một số loại dầu béo dùng trong sơn (%) [5] [4]

Loại dầu béo (phổ biến Axit béo dùng ở Việt Nam) không no

175

1. Trẩu (# Tung)

Axit béo Oleic (1 nối đôi)

Axit béo Axit béo Linoleic Linolenic (2 nối đôi (3 nối đôi C9-12) C9,12,15)

Axit béo có nối đôi liên hợp Eleo Stearic

180

2. Lanh (Lin)

20-24

14-19

48-54

130

3. Đậu nành

22-28

52-55

5-9

138

4. Dầu cao su (*)

7-10

21-24

38-41

20-23

5. Dầu thầu dầu (Castor Oil)

2-4

90-92

3-6

Trị số Iode (IV)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trị số Iode (IV)

Loại dầu béo (phổ biến Axit béo dùng ở Việt Nam) không no

6. Dầu thầu dầu khử nƣớc (Dehydrated C.O)

7.Dầu Tall

Axit béo Axit béo Linoleic Linolenic (2 nối đôi (3 nối đôi C9-12) C9,12,15)

Axit béo có nối đôi liên hợp Eleo Stearic

2-4

6-8

48-50

40-42 (**)

30-35

35-40

2-5

10-15

80-94

6-8

0-2 36

105

10. Dầu hột cải

108

11. Dầu bông vải

135

12. Dầu hƣớng dƣơng

Kè

ạy

9. Dầu lạc (đậu phộng)

100

Q uy

81-91 8. Dầu dừa

hơ

Axit béo Oleic (1 nối đôi)

Dầu mỏ trong sản xuất và đời sống – Chu Phạm Ngọc Sơn (NXB TpHCM năm 1983). (**) Thực ra là Axit Ricinoleic.

m /+

(*) Số liệu lấy từ sách:

Công thức cấu tạo

1. Lauric không nối đôi 2. Stearic không nối đôi 3. Oleic một nối đôi 4. Linoleic 2

Công thức tổng quát C12H24O2

CH3 – (CH2)10 – COOH

Loại axit béo

Bảng 16: Thành phần cấu tạo của các Axit béo có trong các dầu béo [2,5]

C18H36O2

CH3 – (CH2)16 – COOH

C18H34O2

CH3 – (CH2)7 – CH10 = 9CH – (CH2)7 – 1COOH

C18H32O2

CH3 – (CH2)4 – CH = 12CH – CH2 – CH = 9CH – (CH2)7 – 1COOH

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

C18H36O2

CH3(CH2)3 – CH = 13CH – CH2 = 11CH – 9CH = CH – (CH2)7 – 1COOH

hơ

C18H30O2

CH3 – (CH2) – CH = 15CH – CH2 – CH = 12CH – CH2 – CH = 9CH – (CH2)7 – 1 COOH

Q uy

CH3(CH2)5 – CH – CH2 – CH = 9CH – (CH2)7 – 1COOH C18H30O3

m /+

ạy

Kè

4.3.1.2 Các tính chất cơ bản và phân loại các loại dầu béo a. Căn cứ theo tính chất tạo màng sơn, dầu béo đƣợc chia thành 3 loại với giá trị của trị số Iode nhƣ sau: (IV) - Dầu béo không khô: có IV <120, ví dụ dầu hột bong vải (cottonseed), dầu dừa (coconut), dầu hột cải (rapeseed), dầu thầu dầu (castor). - Dầu béo bán khô: có IV <120-150, ví dụ dầu hƣớng dƣơng (sun flower), dầu hột thuốc lá (tobacoseed), dầu đậu nành (soyabean), dầu cao su (rubberseed) vv… - Dầu béo khô đƣợc: có IV >150, ví dụ: dầu lanh (lin seed), dầu trẩu (tungoil) vv… b. Ngoài ra dầu béo cũng đƣợc phân loại thành dầu tạo màng bị vàng hoá (có thành phần axit linoleic >10%) và không bị vàng hoá (có thành phần axit linoleic <10%). Các loại dầu béo không khô và bán khô (ngoại trừ dầu hột cao su có hàm lƣợng axit linoelic #40%) thƣờng là loại dầu béo không vàng hoá có ứng dụng làm chất hoá dẻo cho các loại sơn phủ màu trắng hoặc sáng màu. c. Theo tính chất sử dụng trong thực tế, dầu béo cũng chia thành 2 loại là dầu ăn (ví dụ: dầu dừa, dầu đậu phụng vv…) dầu công nghiệp (ví dụ: lanh, trẩu, cao su, thầu dầu vv…) và dầu béo dùng cho cả 2 mục đích này (ví dụ: đậu nành, hột cải vv…)

nối đôi (C9,C12) 5. Linolenic 3 nối đôi (C9-12-15) 6. Eleo Stearic 3 nối đôi liên hợp (C9-11-13) 7. Ricinoleic (1 nối đôi - 1 nhóm OH)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

d. Các tính chất đặc trƣng của dầu béo: [2,4] - Các axit béo đặc trƣng của dầu thầu dầu: là axit ricinoleic có 1 nối đôi ở C9 và 1 nhóm OH ở C12 tuy là loại dầu không khô nhƣng nếu khử nƣớc (làm mất nhóm OH) lại biến thành dầu khô đƣợc và sản phẩm tạo màng chế biến từ nó có chất lƣợng cao hơn hẳn các loại dầu thông thƣờng, hoặc có thể sử dụng nhóm chức OH để chế tạo sơn PU dầu béo chất lƣợng cao. - Các axit béo đặc trƣng của dầu thẩu, dầu tung: là axit eleostearic (3 nối đôi liên hợp) làm chất tạo màng sơn có độ bóng, cứng và bền nƣớc, khô nhanh vv… - Trị số Iode (IV): thể hiện bằng x gIode/100g dầu béo - Trị sồ Acid (AV): thể hiện bằng y mgKOH/g dầu béo - Trị số xà phòng hoá (AS) thể hiện bằng Z mgKOH mgKOH/g dầu béo (AS cho biết chiều dài mạch axit béo của dầu béo)

m /+

ạy

Kè

4.3.1.3 Các ứng dụng chính của dầu béo [4,5] Các loại dầu béo ứng dụng trong sản xuất chất tạo màng sơn đều đi từ các loại dầu béo đã tinh chế (refinning oil) qua quá trình chế biến khác nhau để có các sản phẩm thích hợp. Cụ thể là: a. Làm nguyên liệu chính cho 1 số loại nhựa tổng hợp Alkyd, PU và Epoxy Ester (nhƣ đã nói ở phần I.1) b. Dầu béo – Maleic hoá: đi từ dầu béo có chứa axit béo không no, quá trình maleic hoá xảy ra theo phản ứng Diels-Alder với nối đôi liên hợp, và theo phản ứng Ene và Diels-Alder với nối đôi không liên hợp. Dầu béo Maleic hoá đƣợc sử dụng trực tiếp làm chất tạo màng tan trong nƣớc cho sơn và mực in. c. Dầu thầu dầu khử nƣớc (Dehydration of Castor Oil – DCO): có nhiều ứng dụng trong sơn Alkyd sấy và nóng. Dầu thầu dầu hydro hoá (Hydrogenated Castor Oil – HCO): dùng tổng hợp nhựa Alkyd phối với nhựa MF làm sơn sấy nóng. d. Stand-Oils: là quá trình trùng hợp dầu béo có nối đôi liên hợp dầu trẩu, dầu tung, hoặc dầu thầu dầu khử nƣớc (DCO), sản phẩm có trị số Acid (AV) thấp (#3), sáng màu và khô nhanh bóng dùng sản xuất dầu bóng cho đồng, thép không rỉ và sơn nhũ bạc.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q uy

hơ

e. Sơn dầu (Oleoresinous Media): Đƣợc điều chế bằng cách đun nóng hỗn hợp dầu béo với nhựa thiên nhiên hoặc nhựa tổng hợp thƣờng ở nhiệt độ cao >240oC, nhựa thành phẩm có độ trong suốt. Chất tạo màng Oleoresinous đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành sơn và mực in để sản xuất dầu bóng, sơn lót, sơm đệm, sơn nhũ bạc và sơn tàu biển. Dầu béo đƣợc sử dụng là loại bán khô hoặc khô có chứa nhiều nối đôi (không no). Nhựa thiên nhiên đƣợc sử dụng là nhựa thông, nhựa đƣờng, nhựa cánh kiến vv… Nhựa tổng hợp đƣợc sử dụng là các dẫn xuất nhựa thông, nhựa phenol, nhựa epoxy vv…

m /+

ạy

Kè

4.3.2 CÁC LOẠI NHỰA THIÊN NHIÊN (NATURAL RESINS)  Giới thiệu chung - Nhựa thiên nhiên là các chất nhựa có màu sắc và độ trong suốt khác nhau và có nguồn gốc thực vật (ngoại trừ nhựa cánh kiến có nguồn gốc động vật). - Nhựa thiên nhiên đƣợc chia thành 2 loại theo thành phần đặc trƣng vƣợt trội có trong nhựa đó là:  Gốc axit nhựa: ví dụ nhựa thông có trị số axit #170 (có nhiều ở Việt Nam)  Gốc nhựa Rezenic: ví dụ nhựa dầu chai cục và nhựa đƣờng tan trong dầu và nhựa cánh kiến tan trong rƣợu. - Các loại nhựa thiên nhiên (ở Việt Nam) đƣợc sử dụng nhiều nhất trong sơn là nhựa thông và các dẫn xuất, nhựa đƣờng, ngoài ra nhựa chai và nhựa cánh kiến cũng đƣợc sử dụng làm sơn có tính chất đặc biệt. 4 loại nhựa này sẽ đƣợc trình bày cụ thể trong phần II.2 này.

Nhựa thông có 2 loại là:  Nhựa thông chế từ gốc rễ cây thông gọi là Wood Rosin có điểm chảy mềm thấp hơn và có xu hƣớng kết tinh lại trong dung môi hoà tan nó;  Nhựa thông chế từ mủ cây thông gọi là Gum Rosin có điểm chảy mềm cao hơn Wood Rosin. [Ở Việt Nam, sản phẩm thƣơng mại có chất lƣợng tin cậy do công ty Thông Quảng Ninh sản xuất, thuộc loại tốt WW-X là hạng tốt nhất về chất lƣợng nhựa thông theo tiêu chuẩn quốc tế] Thành phần chủ yếu của nhựa thông là axi abietic (axit nhựa) C20H30O2.

4.3.2.1 Nhựa thông và các dẫn xuất nhựa thông (Rosin)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Nhựa thông rất ít khi đƣợc sử dụng đơn thuần làm chất tạo màng cho sơn (ngoại trừ làm chất chiết tách độc tố chống hà trong sơn chống hà chất lƣợng thấp cho thuyền gỗ). Các dẫn xuất của nhựa thông có nhiều ứng dụng trong sơn là: a. Nhựa Maleic: (còn gọi là Adduct Nhựa thông ester hoá) - Xảy ra phản ứng cộng hợp maleic hoá với axit abietic của nhựa thông: C19H19COOH + C4H2O3 C23H31O3 – COOH Nhựa thông MA Adduct Nhựa thông - Tiếp tục ester hoá Adduct nhựa thông với Penta Erythriol (Penta G.) [C5H8(OH)4] + C23H31O3 – COOH Maleic Resin (Adduct nhựa thông) (Penta – G) - Tuỳ theo phƣơng pháp chế tạo đƣợc kiểm soát, có thể sản xuất ra 4 loại nhựa maleic khác nhau có ứng dụng khác nhau trong ngành sơn-mực in nhƣ sau:  Nhựa Maleic có AV cao, khi trung hoà bằng NH4OH (hoặc amine), tan đƣợc trong các dung môi glycol sử dụng trong sơn và mực in gốc nƣớc có chất lƣợng không cao, rẻ tiền.  Nhựa Maleic có AV trung bình tan đƣợc trong các dung môi sơn thông dụng làm dầu bóng hoặc nhựa mực in Flexo, Gravue.  Nhựa Maleic có AV thấp (12-15), tan đƣợc trong các dung môi hydrocarbon vòng thơm, có điểm chảy (105-1150C) có nhiều ứng dụng trong sơn và mực in Gravue.  Nhựa Maleic có AV thấp, điểm chảy thấp hơn (90-95oC), tan đƣợc trong dung môi hydrocarbon mạch thẳng, có ứng dụng trong sơn dầu chất lƣợng không cao. b. Resinat (còn gọi là Resinat kẽm-Calcium) Là sản phẩm chế biến từ nhựa thông, vôi cục (CaO) và Oxit kẽm (ZnO), nhựa thông chiếm tỷ lệ >90%, các resinat thƣờng có AV#10-12, không tan trong rƣợu, tan đƣợc trong các dung môi hydrocarbon (mạch vòng và thẳng). Đƣợc dùng trong sơn dầu và mực in Gravue do giá rẻ. c. Ester Gum (còn gọi là Ester nhựa thông) - Là sản phẩm chế biến từ nhựa thông (<90%) với Glycerine và Penta Erythriol (Penta). - Ester Gum có điểm chảy >80oC, AV <10, hoà tan tốt trong dầu béo và hầu hết các loại dung môi hữu cơ ngoại trừ rƣợu. Đƣợc sử dụng trong sơn dầu và mực in Typro, Litho rẻ tiền. [(i) Maleic Resin dạng lỏng đã có ở Việt Nam có 2 loại:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

 Loại tan trong dung môi hydrocarbon mạch thẳng do Công ty cổ phần hoá chất Sơn Hà Nội sản xuất, có điểm chảy thấp. màu sậm có thể dùng trong sơn dầu chất lƣợng thấp.  Loại tan trong dung môi hydrocarbon vòng thơm, có điểm chảy cao (105-110oC) do Đài Loan cung ứng dùng làm nhựa cứng cho sơn N/C, sơn Alkyd primer vv… (ii) Maleic Resin dạng rắn từ nguồn nhập khẩu:  Đài Loan – Tên thƣơng mại: Beckacite 1126 tan đƣợc trong dầu hoả, ứng dụng nhƣ dạng lỏng nói trên.  Đài Loan – Tên thƣơng mại: Beckacite 1111 chỉ tan trong Xylen, Toluen, ứng dụng nhƣ dạng lỏng cùng loại nói trên.  Trung quốc – Tên thƣơng mại: M2000A giống nhƣ Beckacite 1126 nhƣng rẻ hơn, dùng nhiều trong sơn kẻ đƣờng. (iii) Ngoài ra hãng Arakawa Chemical Industries., Ltd Nhật cũng giới thiệu ở thị trƣờng Việt Nam hàng loạt các sản phẩm từ nhựa thông biến tính làm sơn nhƣ sau:  Ester Gum: có 11 loại có AV=7-10-12, To chảy mềm = 68110oC dùng cho sơn, keo, mực in.  Malkyd: là các loại nhựa Maleic, có 9 loại khác nhau có AVmin = 25oC, AVmax = 230oC và To chảy mềm = 120oC min và 185oC max dùng cho sơn, mực in.] 4.3.2.2 Nhựa đƣờng (Bitumen) [2] - Các chất dạng nhựa Resin (chất tạo màng) có màu đen đƣợc gọi là nhựa đƣờng Bitum về bản chất bao gồm hỗn hợp của các nhựa Asphalt, nhựa Hydrocarbon cũng nhƣ các sản phẩm oxy hoá và trùng hợp hoá của chúng. - Nhựa đƣờng có 3 loại:  Nhựa đƣờng Asphalt khai thác từ thiên nhiên có thành phần chủ yếu là nhựa Asphalt.  Nhựa đƣờng Bitum là nhựa đƣờng nhân tạo chủ yếu lấy từ phần bã chƣng chất, cracking, chiết tách hoặc oxy hoá dầu mỏ vv…  Nhựa đƣờng Bitum loại đặc biệt chủ yếu là phần bã của quá trình chƣng cất than đá hoặc nhiệt phân gỗ. Trong ngành sơn, mực in chủ yếu sử dụng 2 loại nhựa đƣờng là Nhựa Asphalt lấy từ thiên nhiên và Nhựa đƣờng Bitum loại đặc biệt gọi tên riêng là nhựa đƣờng than đá (nhựa PEK hoặc nhựa Coaltar Pitch)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gilsonite là 1 loại Asphalt có nhiệt độ chảy mềm To = 70-150oC, tan đƣợc trong các dung môi sơn hydrocarbon mạch thẳng và vòng thơm, CS2 và hydrocarbon clo hoá đƣợc ứng dụng nhiều trong sơn và mực in rẻ tiền. - Coaltar Pitch là loại Bitum từ than đá, gỗ vv… có điểm chảy mềm To = 6090oC, tan đƣợc trong các dung môi thông thƣờng nhƣ trên, và rất dễ dòn gãy. Thƣờng đƣợc phối trộn với các nhựa tổng hợp Epoxy, Phenolic, Polyurethane dùng cho sơn tàu biển, chống thấm, chịu hoá chất vv… nhƣng kém bền với nhiệt và ánh sáng và có màu sậm. [Ở Việt Nam, các loại nhựa đƣờng đều từ nhập khẩu. Ngành sơn chống hà, chống thấm, chịu nƣớc biển thƣờng sử dụng loại nhựa đƣờng Asphalt số 10/20, chất lƣợng không cao nhƣng rẻ tiền, và loại nhựa PEK hoặc Coaltar cho sơn Epoxy-Coaltar cho ngành sơn tàu biển và chống thấm, sơn Epoxy-Coaltar có chất lƣợng cao cho mục đích sử dụng này và hạ đƣợc giá thành sản xuất so với sơn Epoxy thông thƣờng]. 4.3.2.3 Nhựa cánh kiến (Shellac) [2,7] - Nhựa cánh kiến có nguồn gốc động vật khai thác từ thiên nhiên, nhựa cánh kiến sau khi đƣợc tinh chế thành sản phẩm thƣơng mại có ứng dụng trong ngành sơn và mực in. - Theo tài liệu của Hội đồng khuyến khích xuất khẩu Shellac Ấn Độ [7], thành phần của nhựa cánh kiến là hỗn hợp các axit Shelloic, Aleuritic, Kerrolic, Butolic, các Wax dạng ester, các ester axit polybasic, các chất tự nhiên chƣa xác định đƣợc. - Nhựa cánh kiến có AV=80, OHV=200-280, IV=15-25, To chảy mềm # 80120oC, màng nhựa có độ bền cơ học mài mòn cao, bám đƣợc vào nhiều loại bề mặt khác nhau, tuy nhiên không chịu nƣớc. - Nhựa cánh kiến đƣợc dùng chế tạo loại Vecni chà bóng cho đồ gỗ, các loại sơn gốc rƣợu và mực in gốc nƣớc, gốc rƣợu vv… 4.3.2.4 Nhựa chai (Dammar Resin) [2,8] a. Nhựa Dammar là tên gọi chung cho các loại nhựa cây chai (Shorea) và cây trám (các loại canarium của họ cây Burseracca) gọi chung là nhựa chai (hoặc chai cục). Theo tuổi của cây chai, nhựa tự chảy ra khỏi thân cây thành tảng lớn giống nhƣ thạch nhữ trong hang động, gãy ra và rơi xuống thành các cục nhựa rắn có màu vàng đục mềm (loại nhựa chai chất lƣợng kém) hoặc có màu vàng đen, vàng trong, rất cứng (loại nhựa chai già tuổi, chất lƣợng cao). Ở Việt Nam có rất nhiều nhựa chai đƣợc khai thác từ Quảng Bình trở vào phía Nam.

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CÁC LOẠI NHỰA ESTER DERIVATIVES RESINS) [2,4]

CELLULOSE

(CELLULOSE

4.3.3

Q uy

hơ

b. Nhựa chai thƣơng phẩm có chứa khoảng 3-8% sesquiterpen phần còn lại là các triterpen, có To chảy mềm #75oC, AV#70, hoà tan đƣợc trong dầu thông và hydrocarbon vòng thơm. Các triterpen có 2 loại nhựa chính là α. Rezen tan đƣợc trong các dung môi có cực và các kerton, ester, ß. Rezen lai tan trong dung môi vòng thơm, mạch thẳng, không tan trong các dung môi kerton, ester ether vv… c. Nhựa chai thƣơng phẩm loại tốt (trong suốt, cứng) đƣợc dùng nhiều trong sơn dầu và mực in litho offset chất lƣợng thấp, giá rẻ. Nhựa chai thƣơng phẩm loại kém (vàng đục, dòn gãy) dùng phối hợp với dầu rái (cùng họ với nhựa chai) xảm tàu thuyền gỗ Nhựa chai khử Wax (Dewaxed Dammer Resin) tách bỏ phần ß. Rezen, chỉ lấy phần α. Rezen dùng với sơn NC nhằm làm tăng độ bóng và chịu thời tiết.

m /+

ạy

Kè

 Giới thiệu chung - Cellulose thuộc nhóm polysaccharide bậc cao, là các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên, có thể coi nó là loại polymer glucose. - Cellulose nguyên chất ở dạng sợi màu trắng, không mùi vị, không hoà tan trong các dung môi hữu cơ và các dung dịch kiềm hoặc các dung dịch pha loãng các axit vô cơ. Nó giống nhƣ rƣợu có thể tham gia tƣơng tác hoá học với axit vô cơ đậm đặc axit hữu cơ đậm đặc để tạo thành các ester cellulose làm chất tạo màng sơn. - Các ester cellulose đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp sơn là các chất tạo màng rắn dạng vô cơ định hình gồm các loại sau:  Cellulose Nitrat hay Nitro Cellulose (NC)  Cellulose Acetate  Cellulose Acetate Butyrate (CAB)  Cellulose Acetate Propionate (CAP)  Ethyl Cellulose (EC)  Ethyl Hydroxy Ethyl Cellulose (EHEC) 4.3.3.1 Nitro Cellulose (NC) a. Các NC cũng còn gọi là Nitrat Cellulose đƣợc phát minh ra từ năm 1846 nhƣng đến sau năm 1918 nó mới đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành sơn dƣới dạng NC có độ nhớt thấp.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

b. NC đƣợc chế tạo từ phản ứng ester hoá cellulose với axit HNO3 theo phản ứng sau:

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Tuỳ theo hàm lƣợng Nitơ có trong NC chia thành 3 loại sản phẩm nhƣ sau:  Coloxilin NC: có chứa 11-12% Nitơ  PyroColodion NC: có chứa 12-12,5% Nitơ  PyroXilin NC: có chứa 12,5-13,5% Nitơ Trong ngành sơn, mực in thƣờng dùng loại NC Coloxilin có chứa 11-12% Nitơ [2] c. NC hoà tan trong dung môi ester, amide, ketone, nitroparafine và hỗn hợp ethyl – ether alcohol. Độ hoà tan của NC phụ thuộc vào hàm lƣợng Nitơ, các dung môi pha loãng (diluent) là các hydrocarbon mạch thẳng hoặc vòng thơm. Màng sơn NC kém bền (vàng hoá) với thời tiết, với nhiệt độ, bền với nƣớc, axit,kiềm. Bột NC khô (không có thấm ƣớt bằng rƣợu) rất dễ bốc cháy, và gây nổ, vì vậy nhựa NC thƣơng phẩm đã đƣợc thấm ƣớt trƣớc bằng các hỗn hợp alcohol gồm ethanol với propanol hoặc butanol thƣởng có chứa 70% nhựa NC nguyên chất. Nhựa NC thƣơng phẩm có 2 dạng: dạng xơ (fibre) viết tắt là F và dạng phiến mỏng hình vuông (dense) viết tắt là D. Trong ngành sơn và mực in thƣờng sửng dụng loại NC-D [7]. Nhựa NC thƣơng phẩm có nhiều loại khác nhau với trọng lƣợng phân tử khác nhau thể hiện bằng độ nhớt khác nhau, ví dụ NC độ nhớt ¼ giây có trọng lƣợng phân tử (MW) = 10500-18500, độ nhớt 1/2 giây có MW = 21000-26400, độ nhớt 1 giây có MW = 26400-29000, độ nhớt 20 giây có MW = 55900-76500 [7]. Nhựa NC có độ nhớt cao rất dẻo chủ yếu dùng cho sơn da và vải, nhựa có độ nhớt thấp dùng cho loại sơn lacquer hàm lƣợng rắn cao và màng sơn dày [5] d. Thành phần Sơn NC: d.1 Dung môi gồm 3 loại là:  Dung môi chính: là dung môi hoà tan hoàn toàn nhựa N/C phân loại theo điểm sôi nhƣ sau:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Dung môi điểm sôi thấp <100oC: đƣợc dùng nhiều, có tác dụng làm giảm độ nhớt và tăng độ khô của sơn N/C, ví dụ: acetone, ethyl acetate, MEK (methyl ethyl ketone). - Dung môi có điểm sôi trung bình (100 ~ 140oC): có tác dụng làm tăng độ tráng phẳng và tính mỹ quan của màng sơn N/C, ví dụ: butyl acetate, ethyl glycol, MIBK (methyl izo butyl ketone). - Dung môi có điểm sôi cao (140 ~ 170oC): có tác dụng làm tăng độ bám dính của sơn và tính tráng phẳng hoàn hảo của màng sơn N/C, ví dụ: ethyl acetate, diacetone alcohol, ethyl glycol acetate. - Dung môi có điểm sôi rất cao (> 170oC): có tác dụng ngăn ngừa màng sơn bị đục do hút ẩm.  Dung môi hỗ trợ (cosolvent): Chủ yếu là các alcohol nhƣ ethanol, butanol, IPA (izo-propanol), nhằm làm tăng độ hoà tan các chất hoá dẻo vào nhựa NC, các cosolvent này còn làm tăng độ tan của NC vào dung môi chính mặc dù bản thân nhựa NC rất ít ttan trong cosolvent.  Chất pha loãng (Diluents): Chủ yếu là các dung môi toluene, xylem, naphtha (bản thân các dung môi này không hoà tan đƣợc NC) có thể trộn lẫn với các dung môi chính của NC nhằm làm giảm giá sơn NC vì giá của các dung môi chính đắt hơn. d.2 Các chất hoá dẻo: gồm 2 loại chính là  Các chất hoá dẻo có tính chất dung môi: Là loại thích hợp hơn ví dụ DOP (dioctylphthalate) làm sơn NC dó độ dẻo cao, hoặc DBP (dibutylphthalate) tuy có độ bay hơi nhiều hơn DOP nhƣng lại đóng vai trò dung môi cho NC hơn DOP.  Các chất hoá dẻo không có tính chất dung môi: Thƣờng dùng cho các loại sơn lacquer cho da có độ dẻo cao, ví dụ: thầu dầu dầu thô hoặc oxi hoá. d.3 Các loại nhựa dùng với NC: Nhằm làm tăng độ bóng, độ cứng, độ bám và 1 số tính chất khác theo yêu cầu sử dụng, cụ thể là các loại nhựa sau đây:  Nhựa Alkyd gốc thầu dầu và dầu dừa  Ester Gum và Ester Gum biến tính maleic  Amino UF, MF  Nhựa chai Dewaxed

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

 Vinylclorua – Acetate copolymer  Acrylic d.4 Các thành phần khác: nhƣ bột màu, chất phụ gia vv… giống nhƣ dùng cho sơn thông thƣờng.

hơ

4.3.3.2 Acetate Cellulose - Chế tạo từ Acid Acetic và Cellulose có độ nhớt thấp (2-4 giây) - Kén chọn dung môi hoà tan và các nhựa tạo màng khác - Chỉ có ứng dụng hẹp trong ngành sơn máy bay, dây cable…

ạy

Kè

Q uy

4.3.3.3 Cellulose Acetate Butyrate (CAB) - Là hỗn hợp các Ester, loại có chứa 37% ester gốc Butyryl và 13% gốc Acetyl có độ nhớt 20 giây đƣợc sự dụng nhiều trong sơn lacquer, có độ tan cao nhất và rất dễ tƣơng hợp với các chất hoá dẻo và các nhựa khác. - Dung môi hoà tan là: Aceton, MEK, EthylAcetate (EA) và ButylAcetate (BA), chất pha loãng là L Xylene, Toluene. - Các loại nhựa phối hợp là: Acrylic, Alkyd Shortoil, Silicone, Epoxy, nhựa thông … - CAB đƣợc dùng chế tạo dầu bóng lacquer cho gỗ, nhôm, đồng, máy bay và dây cable, xe ôtô…

m /+

4.3.3.4 Cellulose Acetate Propionate (CAP) - Là hỗn hợp Este chứa 2-4% Ester gốc Acetyl và 40 - 46% Ester gốc Propionyl. - Là chất tạo màng dùng đơn thuần cho sơn máy bay hoặc cho bao bì chịu dầu mỡ.

4.3.3.5 Ethyl Cellulose (EC) - Là dạng Ester có chứa 44,5 - 49% gốc Ethoxyl. - Có độ hoà tan tốt hơn NC trong các dung môi rẻ tiền hơn nhƣ: Hydrocarbon thơm và hỗn hợp của dung môi: Hydrocarbon thơm với rƣợu – Ít bốc cháy hơn NC. - Rất dễ tƣơng hợp với các nhựa khác. - EC đƣợc sử dụng rộng rãi trong sơn giống nhƣ NC tuy nhiên kém bám hơn. 4.3.3.6 Ethyl Hydroxy Ethyl Cellulose (EHEC) - Là hỗn hợp Ether mới đƣợc ứng dụng cho các sơn Lacquer đặc biệt vì độ hoà tan tốt trong các dung môi Hydrocarbon chỉ chứa 30% vòng thơm, trong dung môi Hydrocarbon mạch thẳng phối với 10% rƣợu, tƣơng hợp với nhiều loại nhựa khác.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

EHEC đƣợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất mực in và sơn trang trí xây dựng.

ạy

Kè

Q uy

hơ

4-4 CÁC CHẤT TẠO MÀNG GỐC NƢỚC (EMULSION – LATEX RESINS VÀ WATER – REDUCIBLE RESINS)  Giới thiệu chung Các loại chất tạo màng gốc nƣớc (Water – Born Resins) để sản xuất sơn gốc nƣớc cùng với 3 loại sơn khác là: sơn không dung môi (hoặc rất ít dung môi), sơn đóng rắn bằng UV (tia tử ngoại) và sơn bột tĩnh điện (Powder Coatings) là các loại sơn thân thiện môi trƣờng (Friendly Environment) đƣợc rất nhiều nƣớc trên thế giới khuyến khích sản xuất và sử dụng. Chất tạo màng gốc nƣớc chia làm 2 loại là chất tạo màng Latex - Emulsion (nhũ tƣơng) trong dung môi nƣớc thƣờng các nhựa phân tán dạng đục huyền phù kiểu sữa (milky) tạo thành màng sơn kiểu nhiệt dẻo (Thermoplastic) đƣợc sử dụng trong sơn nƣớc trang trí xây dựng, ví dụ sơn nƣớc gốc Acrylic Vinyl vv.. Loại thứ 2 là chất tạo màng hoà tan đƣợc trong nƣớc hoặc có thể phân tán trong nƣớc nhờ các nhóm chức ái nƣớc (hydrophilicity) hoặc tan đƣợc vào nƣớc hoặc nhờ các chất hoạt động bề mặt, khi màng sơn khô thì các nhóm chức này bị phá huỷ không ảnh hƣởng đến mặt sơn. Để dễ phân biệt, gọi tên tổng quát là nhựa nhũ tƣơng (Emulsion hoặc Latex Resin) và nhựa gốc nƣớc Water Born Resin (hoặc Water Reducible Resin)

m /+

4.4.1. EMULSION – LATEX RESINS – NHỰA LATEX 4.4.1.1 Emulsion Polymer hay còn gọi là Latex Resin là quá trình trùng hợp dạng nhũ tƣơng các monomer trong tƣớng nƣớc với sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt và tác dụng của các chất kích hoạt tan trong nƣớc để tạo thành các hạt nhựa rất mịn phân tán ổn định trong nƣớc thành nhũ tƣơng với kích thƣớc 0,1-05 µm, 1 lít nhũ tƣơng có thể chứa 1016 số lƣợng hạt tƣơng ứng với diện tích bề mặt 2000m2 [5]. 4.4.1.2 Các nguyên liệu để chế tạo nhựa Latex [4] a. Các monomer: (cấu tạo tổng quát là: CH2 = Cx1x2 gọi tên chung là gốc Vinyl-x1x2 là các loại nhóm thế) cụ thể là: O    

Vinyl Acetate: CH2 = CH – O – C – CH3 Vinyl Chloride: CH2 = CHCl Styren: CH2 = CH – C6H5 Methyl Methacrylate: CH2 = C – C – OCH3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

CH3 O b. Các chất hoạt động bề mặt (surfactant) Là các chất có cấu tạo 1 đầu ái nƣớc hƣớng vào tƣớng nƣớc và 1 đầu kỵ nƣớc hƣớng vào monomer, các hạt polymer. Các chất hoạt động bề mặt có các loại anionic, cationic và non-ionic, nhựa latex tạo thành cũng có các loại tƣơng ứng. c. Các chất kích hoạt (initiators) Thƣờng là các gốc tự do để kích hoạt ban đầu quá trình trùng hợp, tan đƣợc trong nƣớc, tiêu biểu là các peroxide, persulfate. Các gốc tự do sản sinh ra trong quá trình phản ứng chịu ảnh hƣởng của nhiệt độ, chất oxi hoá khử (redox) nhƣ NaHSO3, Na2S2O5 vv… d. Các thành phần khác: nhƣ dung dịch đệm duy trì độ pH của phản ứng trùng hợp. chất chuyển mạch làm giảm trọng lƣợng phân tử của polymer. 4.4.1.3 Các tính chất ứng dụng của nhựa Latex: - Nhựa latex tổng hợp đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong ngành sơn trang trí xây dựng gốc nƣớc, có thể nói chiếm tỷ trọng lớn nhất về sử dụng ở Việt Nam so với các loại nhựa khác và có tốc độ tăng trƣởng trung bình 15-20% năm (đến năm 2020). - Nhựa latex làm sơn nƣớc xây dụng chủ yếu là các loại nhựa emulsion gốc: ester acrylict, styrene acrylate ester, vinyl copolymer vv… - Các monomer tƣơng ứng dùng sản xuất nhựa latex sẽ có ảnh hƣởng chính đến chất lƣợng sử dụng của sơn nƣớc thành phẩm cụ thể nhƣ sau: a. Vinyl Acetat: nhựa polyme latex kém bền nƣớc, nhƣng nhựa copolymer với Acrylate lại có chất lƣợng cao chịu nƣớc, chịu kiềm, bền thời tiết. b. Vinyl Clorua: nhựa polyme latex đƣợc trùng hợp với kỹ thuật đặc biệt để giảm tối đa mức dƣ của monomer tự do, đặc tính rất bền kiềm và chịu nƣớc. c. Styren: Thƣờng copolymer với các este acrylater hoặc với butadien tạo thành các loại nhựa latex rất bền nƣớc và kiềm. d. Acrylic 100% (Pure Acrylic): đi từ các monomer là Ester methacrylate và Ester của Acid Acrylic. Nhựa latex Acrylic 100% rất bền kiềm, dung môi và thời tiết. 4.4.1.4 Các loại nhựa Latex thƣơng mại phổ biến [5] a. Gốc VinylAcetate: a1. Vinyl Acetate – homopelymer dùng DBP hóa dẻo ngoài. a2. Vinyl Acetate – Vinyl Ester Copolymer

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kè

Q uy

hơ

a3. Vinyl Acetate – Ethylen Copolymer giống dạng Tespolymer với Vinyl Clorua. a4. Vi nyl Acetate – Acrylate Copolymer b. Gốc Styrene b1. Styrene Homopolymer thƣờng hóa dẻo bằng DBP hoặc Tricresyl phosphate. b2. Styrene – Butadien Copolymer b3. Styrene – Acrylate Copolymer dùng monomer hóa dẻo là butyl Acrylate hoăc Ethyl hexyl Acrylate c. Gốc Acrylic 100% Đi từ methyl methacrylate có 1 loạt các ester Acrylic Acid và Este methacrylic acid. [Ở Việt Nam, có 2 nhà sản xuất 100% vốn nƣớc ngoài là: Nuplex – Newzealand với các loại nhựa latex có chất lƣợng ổn định là Acropol (Copolymer Vinyl Acrylic), Acrylic 100% Cty Best – South Đài Loan có nhựa latex Styren copolymer chất lƣợng tốt và ổn định đƣợc chấp nhận sử dụng cho các nhà sản xuất sơn nƣớc Việt Nam. Ngoài ra còn rất nhiều thƣơng hiệu khác của nƣớc ngoài nhập vào Việt Nam đƣợc chấp nhận giá cả và chất lƣợng]

m /+

ạy

4.4.2 NHỰA GỐC NƢỚC LÀM SƠN CÔNG NGHIỆP (WATER BORN RESIN WATER - REDUCIBLERESINS) (1) Nhựa gốc nƣớc làm sơn công nghiệp cũng là loại chất tạo màng sản xuất sơn dùng dung môi là nƣớc giống nhƣ nhựa latex là chất tạo màng sản xuât sơn nƣớc xây dựng. Nhƣ đã nói ở phần giới thiệu chung phần chất tạo màng gốc nƣớc (dùng nƣớc thay thế chung môi hữu cơ) để dễ phân biệt thƣờng gọi tên 2 loại nhựa này là latex resin (hay Emulsion Resin) cho sơn nƣớc xây dựng và Water – Born Resins (hay water Reducible Resins) cho sơn nƣớc công nghiệp (Industry water born coatings) (2) Nhựa sơn nƣớc công nghiệp là các polymer trùng ngƣng đƣợc gắn sẵn vào mạch polymer các nhóm ái nƣớc (hydrophilic) trong quá trình chế tạo polymer. Các nhóm ái nƣớc này làm Polymer có thể hòa tan hoặc phân tán (dispersing) vào nƣớc và các co – solvents (dung môi hỗ trợ). (3) Các water – born Polymer này thƣờng đƣợc gắn sẵn khi chế tạo các nhóm axit hoặc amine khi thêm vào chúng các axit hoặc amine dễ bay hơi chúng sẽ tan hoặc khuyếch tán vào nƣớc dƣới dạng các muối ionic làm cho các polymer này giảm đi tính nhạy cảm với nƣớc và nếu có tác dụng của các chất nối mạng

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

(4)

(5)

(cross linking) với các nhóm chức polymer, màng sơn sẽ đƣợc đảm bảo yêu cầu giống nhƣ các polymer cùng loại hệ dung môi (solvent born). Nói chung, cần chú ý rằng các polymer water – born đƣợc chế tạo dƣới dạng phân tán dạng keo sữa hoặc mixen (phân tán cực min) đƣợc ƣa chuộng hơn vì dung dịch phân tán có chứa hàm lƣợng rắn cao và độ nhớt thấp [5] Các loại nhựa sơn nƣớc công nghiệp và tính chất ứng dụng.

hơ

4.4.2.1 Dầu béo Maleic hóa: [4] - Chế tạo: Dầu béo không no + Ahydride Maleic  Adductmaleic. Adduct maleic (dƣ nhóm axit - COOH) đƣợc trung hòa bằng amin tạo dầu maleic tan trong nƣớc. - Ứng dụng: Làm chất tạo màng cho sơn điện di (Electrodeposition)

m /+

ạy

Kè

Q uy

4.4.2.2 Nhựa Alkyd – Phân tán (ALKD RESIN DISPERSION) – ARD a. Chế tạo: a1. Cách 1: - Chế tạo dầu béo mabic hóa (To= 210-240oC) - Dầu béo maleic hóa + axit Dicarboxylic + Polyol sao cho đạt trị số axit AV =40-60 (To= 175-200oC) - Làm nguội, pha loãng bằng cosolvent ái nƣớc - Tiếp tục cho phản ứng ester hóa ở To < 200oC và kết thúc khi bảo đảm còn dƣ nhóm chức (-COOH) để trung hòa vì hòa tan với nƣớc. a2. Cách 2: Giống nhƣ tăng hợp nhựa Alkyd bình thƣờng nhƣng sao cho sản phẩm cuối cùng có AV = 40-60 dƣ nhóm chức (-COOH) theo nguyên tắc trên. a3. Nguyên liệu: Giống nhƣ cho nhựa Alkyd thêm maleic amine. b. ARD chậm khô hơn so với AR gốc dung môi và cần dùng chất làm khô dạng phân tán trong nƣớc đắt tiền hơn. Thƣờng khắc phục nhƣợc điểm này bằng cách dùng Copolymer với các monomer, styrene, Methyl methacrylate hoặc Vinyl Toluen – Tính chất ứng dụng của ARD, giống nhƣ AR gốc dung môi. 4.4.2.3 Nhựa Alkyd phân tán gốc nƣớc: biến tính Acrylic (*) Nhựa ARD biến tính Acrylic khác với nhựa ARD không biến tính ở các tính chất ứng dụng sau đây. (a) Các ƣu điểm: (so với ARD) a1. Cải thiện độ khô ban đầu a2. Cải thiện độ bền nƣớc ngay từ ban đầu a3. Cải thiện độ chống vàng hóa

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

a4. Cải thiện độ cứng a5. Cải thiện độ bóng và duy trì độ bóng theo thời gian. (b) Các nhƣợc điểm: (So với ARD) b1. Độ bám kém hơn b2. Màng dễ dòn gẫy khi phơi ngoài trời b3. Thời gian bảo quản lƣu kho ngắn hơn b4. Khó thấm ƣớt bột màu hơn b5. Độ dàn trải và láng mặt kém hơn. Các nhƣợc điểm này có thể khắc phục đƣợc bằng cách lựa chọn các monomer sử dụng.

Kè

Q uy

4.4.2.4 Polyeste gốc nƣớc dạng phân tán (PES - D) [4] (1) Các monomer đƣợc chọn là axit Adipic có mạch carbon dài và các polyol thích hợp nhằm tạo Polymer có độ dẻo cao. (2) Tính chất sử dụng: tạo màng sơn chất lƣợng cao bằng cách sấy ở nhiệt độ cao khi phối với nhựa Melamin Formaldehyd gốc nƣớc Nhƣợc điểm: Kém phân tán bột màu, kém thấm ƣớt bề mặt. Vì vậy, cần chú ý khắc phục bằng cách xây dựng công thức phù hợp.

m /+

ạy

4.4.2.5 Nhựa phân tán gốc nƣớc Polyester và Alkyd biến tính Silicone. (1) Nhằm mục đích cải thiện tính chất chịu nhiệt và bền với điều kiện sử dụng ngoài trời. (2) Nguyên tắc chế tạo là chọn dùng nhựa Alkyd có dƣ nhóm (-OH) hoặc tiền Polymer Polyeste (Prepolymer) cho phản ứng với Silicone thích hợp ở giai đoạn trung gian, sau đó gắn vào mạch polymer biến tính này gốc axit kiềm Trimellic Anhydride (các nhóm chức COOH) để tạo độ nhớt và độ axit thích hợp sau đó tiến hành phân tán vào nƣớc giống nhƣ Alkyd gốc nƣớc.

4.4.2.6 Nhựa Acrylic phân tán gốc nƣớc (PAC - D)[4] (1) Nhựa PAC – D nhiệt dẻo và nhiệt rắn đều đƣợc ứng dụng làm sơn công nghiệp. Nguyên tắc chế tạo giống nhƣ nhựa Polymer Acrylic gốc dung môi. Do tính chất đa dạng của các monomer có liên kết không no kiểu ethylenic nên sản phẩm tạo ra cũng có 2 dạng là Anionic Polymer và Cationic Polymer và có các tính chất phù hợp với yêu cầu sử dụng là: a. Cải thiện độ bền và độ hòa tan b. Cải thiện các tính khô ngay từ đầu c. Cải thiện độ bền nƣớc ngay từ đầu d. Đƣa các nhóm chức vào polymer để có khả năng kết nối với nhựa khác.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

e. Cải thiện độ bền màu và hàng loạt các ƣu điểm khác. (2) Anionic PAC – D thƣờng đƣợc chế tạo bằng copolymer hóa các monomer có nhóm chức nhƣ Maleic Anhydride, methacrylic axit Acrylic acid hoặc Itaconic acid với các monomer kết hợp khác, sau đó dùng NH4OH hoặc amine trung hòa các nhóm chức acid cacboxylic để tạo Polymer gốc nƣớc. (3) Cationic PAC – D đƣợc chế tạo bằng cách dùng các Dialkyl – Amino methacrylate hoặc Acrylate hoặc dùng nhóm epoxy của glyciclyl metha crylate hoặc nhóm acid phản ứng với Dialkyl amino Alcohol

Q uy

hơ

4.4.2.6.1 PAC – D nhiệt dẻo: (1) Màng nhựa PAC – D nhiệt dẻo khô bằng cách bay hơi nƣớc, cosolvent các amine nên chỉ dùng sản xuất loại sơn không chịu tác dụng của nƣớc. Muốn cải thiện độ bền nƣớc cần chọn lựa monomer thích hợp và dùng thêm 1 tỉ lệ nhỏ của 1 loại monomer có nhóm chức kết nối. (2) Nhựa PAC – D nhiệt dẻo thƣơng phẩm có chứa cosolvent với hàm lƣợng rắn 25-40%

m /+

ạy

Kè

4.4.2.6.2. PAC – D nhiệt rắn: [4] (1) Phƣơng pháp chế tạo thông dụng nhất loại PAC – D nhiệt rắn là tạo ra Polymer đƣợc hòa tan bằng cách trung hòa với các amine. Nhóm chức kết nối thƣờng ở dạng (-OH) của monomer Hydroxy propyl metha crylate, hdroxy propyl acrylate hoặc hydroxy ethyl metha crylate. Nhóm chức (-OH) này có thể phản ứng với N – methylol hoặc N – methylol ether của các loại nhựa amino thích hợp, phản ứng cũng có thể xảy ra với nhóm (-COOH) của mạch acrylic polymer. Các nhóm chức monomer khác cũng có thể từ glycidyl metha crylate và acrylamide. Nhóm chức (-OH) cũng có khả năng kết nối với các isocyanate hoặc polyisocyanate gốc nƣớc. (2) Nhựa PAC – D có ứng dụng chủ yếu trong các loại sơn công nghiệp gốc nƣớc thân môi trƣờng, ví dụ: sơn sấy PAC – D/ Aminoresin sơn 2 thành phần PU gốc nƣớc.

4.4.2.7 Nhựa MFD (Melamire Formaldehyde phân tán gốc nƣớc) (1) Là loại nhựa gốc nƣớc có ứng dụng nhiều nhất trong số các nhựa Amin gốc nƣớc làm sơn công nghiệp (chú ý nhựa gốc nƣớc UFD chỉ dùng làm keo dán, hồ vải sợi)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

(2) Nhựa MFD dùng làm sơn thƣờng có mức độ ether hóa cao và mức độ trùng ngƣng thấp phân tử. Trong thực tế ngành sơn phổ biến nhất là dùng loại nhựa gốc nƣớc và gốc dung môi đi từ melamine – hexamethoxy methyl. (3) Chế tạo nhựa MFD theo kiểu polymer hóa một phần của phản ứng ether hóa với methyl – ethyl + isopropyl – Butyl Alcohol. Polymer này không tan hoàn toàn trong nƣớc nhƣng có thể tƣơng hợp với các loại nhựa khác dùng nƣớc và cosolvent. (4) Nhựa MDF có ứng dụng làm sơn chất lƣợng cao trong lĩnh vực sơn xe hơi, sơn cuộn (Coilcoating) và sơn điện di.

ạy

Kè

Q uy

4.4.2.8 Nhựa PFD (Nhựa Phenol Formaldehyde phân tán gốc nƣớc) (1) Nhựa PFD dùng làm sơn công nghiệp đƣợc chế tạo bằng cách [2] - Tiến hành trùng ngƣng nhựa PF cùng với axit salycilic (dùng phenol có nhóm thế) để tạo nhóm chức (-COOH) - Trung hòa nhóm (-COOH) bằng NH4OH hoặc triethylamine để dễ tan vào nƣớc. (2) Nhựa PFD đƣợc dùng làm chất biến tính hoặc chất kết nối với các nhựa gốc nƣớc khác có nhóm (-OH) ví dụ: Alkyd (ARD) hoặc dầu béo maleic hóa sản xuất các loại sơn có chất lƣợng cao.

m /+

4.4.2.9 Nhựa Epoxy gốc nƣớc (WATER–BORN EPOXY EMULSION EPOXY) (1) Nhựa Epoxy gốc nƣớc đƣợc chế tạo theo nguyên tắc chung là. Trong quá trình tổng hợp Polymer đƣa vào các nhóm acid và basic sao cho sau khi trung hòa có thể tan (hoặc phân tán vào nƣớc) rồi sau đó tiến hành tạo màng theo bản chất nhóm chức polymer. (2) Nhựa Epoxy gốc nƣớc gồm 2 loại là: - Nhựa Epoxy ester biến tính dầu béo loại khô đƣợc và anhydride phthalic sao cho có AV # 40-60, sau đó trung hòa bằng Triethanolamine và hòa tan trong hỗn hợp nƣớc và Butylcellosolve. Nhựa Epoxy Ester gốc nƣớc dùng chế tạo các loại sơn 1 thành phần sấy nóng có chất lƣợng cao [2]. - Nhựa Epoxy gốc nƣớc 2 thành phần có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp thay thế hoàn toàn cho sơn Epoxy gốc dung môi. Vì vậy trong phần nhựa Epoxy gốc nƣớc này trình bày các vấn đề cụ thể về tính chất ứng dụng của loại nhựa này. * Nhựa Epoxy gốc nƣớc – 2 thành phần [10] (1) Về nguyên tắc cần phải có nhựa Epoxy gốc nƣớc và chất đóng rắn Epoxy gốc nƣớc.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

(2) Lịch sử phát triển nhựa (và chất đóng rắn) Epoxy gốc nƣớc có thể tóm tắt nhƣ sau: - Những năm 1960: a. Nhũ hóa Epoxy từ bên ngoài nhƣợc điểm kém bền nƣớc và hóa chất không thực hiện đƣợc với loại Epoxy rắn. b. Đƣa nhóm acid acetic, phosphoric, hydrocloric vào chất đóng rắn polyamide. Nhƣợc điểm: không ổn định, độ nhớt cao, cần sử dụng song song dung môi ái nƣớc, đóng rắn chậm, tính chất cơ lý hóa của màng sơn không cao. c. Dùng dung môi ái nƣớc trộn với chất đóng rắn Polymide. - Những năm 1970 Chất đóng rắn “tự nhũ hóa” (self - emulsifier) - Nhựa Polyamide có chứa nhóm hydrocacbon rất kỵ nƣớc và nhóm chức amine ái nƣớc nằm dọc theo mạch phân tử của polymer có chức năng tự nhũ hóa khi trộn lẫn với nƣớc, isopropanol (IPA) và phát huy tác dụng đóng rắn với nhựa Epoxy lỏng (EEW # 190250) - Chất đóng rắn tự nhũ hóa “Polyamide dùng với nhựa Epoxy lỏng” chủ yếu đƣợc ứng dụng trộn với xi măng tạo thành polymercement dùng chống thấm cho các công trình xây dựng, có thể bám vào về mặt ẩm ƣớt, có nhƣợc điểm là độ nhớt rất cao, hàm lƣợng rắn thấp và thời gian sống rất ngắn sau khi trộn 2 thành phần với nhau để sử dụng. - Những năm 1980 a. Chất đóng rắn phân tán trong nƣớc: (Water - dispersible) Adduct Poly amide và Polyamine với tỉ lệ cao hơn của nhóm chức ái nƣớc amin so với nhóm hydrocacbon kỵ nƣớc làm adduct này rất dễ phân tán vào nƣớc và tạo thành dung dịch chất đóng rắn có hàm lƣợng rắn cao (60%-80%) và rất ổn định khi lƣu trữ. b. Nhựa Epoxy Emulsion Nhựa Epoxy Emulsion phân tán trong nƣớc dùng với chất đóng rắn phân tán trong nƣớc sẽ tạo thành màng sơn kiểu ionic có chất lƣợng cao hơn so với Epoxy không phải dạng Emulsion (chỉ dùng đƣợc với loại epoxy lỏng – không có dung môi hữu cơ).

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nhựa Epoxy Emulsion tiến hành cho cả loại Epoxy lỏng và epoxy rắn (EEW = 450-560) và nhƣ vậy mở rộng lĩnh vực ứng dụng của đơn Epoxy gốc nƣớc trong công nghiệp (3) Nhựa Epoxy Emulsion có thể chế tạo theo sơ đồ nguyên tắc - Epoxyresin + chất nhũ hóa + nƣớc

Emulsion dạng nƣớc/dầu (w/o)

Emulsion dạng dầu/ nƣớc (D/w)

hơ

Q uy

- Pha loãng với chất pha loãng hoạt hóa Nhựa Epoxy Enulsion * Phạm vi ứng dụng chính của sơn Epoxy gốc nƣớc 1. Chế tạo xi măng Polymer cho xây dựng có chiều dầy 0.5 – 2mm, tác dụng lót chống thấm sàn và xử lý bề mặt cho lớp phủ Epoxy kế tiếp. 2. Bảo vệ chống thấm và chống ăn mòn công trình xây dựng với chiều dầy tổng cộng > 1500  m. Đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh cho nƣớc uống.

m /+

ạy

Kè

3. Sơn lót chống ăn mòn và sơn phủ bảo vệ các công trình thay thế cho sơn epoxy gốc dung môi. 4. Đặc biệt sơn chống thấm, bảo vệ cho các bề mặt trong khoang kín hoặc kém thông gió đạt yêu cầu an toàn không cháy nổ và bảo đảm sức khỏe cho ngƣời sử dụng. [ Nhựa Epoxy gốc nƣớc đã đƣợc nhiều nhà sản xuất ở Việt Nam ứng dụng làm sơn Epoxy thân môi trƣờng cho mục đích chống thấm xây dựng, sơn sàn v.v… chủ yếu là đi từ Epoxy lỏng (EEW # 190) không nhũ hóa và chất đóng rắn gốc nƣớc. Nhựa Epoxy gốc nƣớc và chất đóng rắn Epoxy gốc nƣớc đƣợc đƣa vào thị trƣờng Việt Nam có chất lƣợng tin cậy, có thể kể nhƣ sau: - Hãng Air – Products –USA: Nhựa Epoxy Emulsion Sunepoxy: ER 210, ER–300, ER–700E, ANCAREZ AR–550 – chất đóng rắn nhũ hóa EPILINK–701, SUNMIDE 900, 1000W. - Hãng KUKDO – Hàn Quốc: Nhựa Epoxy Emulsion: R–1475, EM–101– 50; EM–25–60 – chất đóng rắn gốc nƣớc: H21, H23, H4121, H4163 - Hãng Shell: Nhựa Epoxy Enulion: EPIREZ 3510 – W 60, 3520 – WY55- chất đóng rắn Epoxy gốc nƣớc: EPICURE: 8535 – W 50, 8290Y60.

4.4.2.10 Nhựa Polyurethan gốc nƣớc (PUD–Polyurethan Dispersion; waterborn Polyurethane resins)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

(1) Nhựa PUD là dạng polymethan gốc nƣớc (hoặc phân tán) Tính năng chủ yếu là có các nhóm chức (-NCO) phân tán gốc nƣớc, tác dụng đƣợc với các chất tạo màng gốc nƣớc khác có nhóm chức (-OH) ví dụ: Alkyed, Polyester polyol, Acrylicpolyol. Cơ chế tạo màng cũng tƣơng tự nhƣ PU gốc dung môi và chất lƣợng sơn PUD cũng đạt mức tƣơng tự sơn PU gốc dung môi tuy nhiên đắt tiền hơn do công nghệ chế tạo phức tạp hơn. Sơn PU gốc dung môi đƣợc phát minh từ năm 1937 do hãng Bayer và ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi cho ngành sơn đồ gỗ, sơn chất dẻo, sơn công nghiệp và bảo vệ chống ăn mòn chất lƣợng cao. Trong khi đó sơn PU gốc nƣớc (dạng Cationic) đƣợc phát minh năm 1965 và đến thập niên 1970 bắt đầu đƣợc ứng dụng rộng rãi tại các nƣớc phát triển thay thế từng phần cho sơn PU gốc dung môi nhằm đáp ứng yêu cầu môi trƣờng theo luật VOC của một số nƣớc nhƣ, Mỹ, Úc, [3]. Sơn PUD chủ yếu đi từ gốc nhựa PUD là các Polymethan phân tán gốc nƣớc (các polyiso cyanate phân tán gốc nƣớc) Nguyên tắc chế tạo cơ bản là: [3,11,12] a. Tạo một prepclymer với diisocyanat bằng cách dùng một polyhydoxy compound, để che nhóm (-NCO) tác dụng với nƣớc ở dạng: OCN - Prepolymer

- NCO

b. Cho Prepolymer này tác dụng với axit cacboxylic (thƣờng dùng axit acetic) tạo thành Cationic polyurethane. Hoặc tác dụng với diamino hoặc dialcohol carboxylic acids tạo thành aniomic polyurethane. Hoặc tác dụng với Succinic Anhydride tạo thành polyurethan non – ionic. c. Chuyển các polyurethan ionic này vào dạng phân tán nƣớc bằng cách tác dụng chất trung hòa thích hợp để tạo thành dạng phân tán W/O (nƣớc trong dầu) tiếp tục thân H2O để tạo thành dạng phân tán (dầu trong nƣớc) O/W là sản phẩm cuối cùng. (2) Thành phần chính của PUD và cơ chế tạo màng [12] a. Thành phần chính của PUD coating gồm có: - Polyisoyamates phân tán gốc nƣớc đi từ IPDI, HDI và hỗn hợp IPDI/HDI- có độ bền thời tiết cao.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

- Các Polyol phân tán gốc nƣớc đi từ Polyether Polyol tạo độ dẻo của màng, Polyester polyol tạo độ cứng và độ bền thời tiết của màng, Acrylic polyol, Alkyd short oil có nhóm chức OH, - Nhựa amino phân tán gốc nƣớc dùng cho sơn sấy. - Acrylic phân tán gốc nƣớc dạng nhiệt dẻo trộn với PUD # có thể làm sơn một thành phần cho đồ gỗ, chất dẽo, bê tông v.v… - Các amine trung hòa dễ bay hơi làm màng PUD khô đƣợc - Các cosolvents b. Cơ chế tạo màng của PUD - Tự đóng rắn ở nhiệt độ bình thƣờng (2 thành phần) - Khô theo kiểu vật lý (1 thành phần) - Khô bằng nhiệt (1K To  150oC) - Khô bằng tác dụng oxi hóa (1K, To thƣờng) - Khô bằng tia tử ngoại (1K) (3) Tính chất ứng dụng của PUD a. Có độ bền cao với tác dụng của hóa chất, mài mòn, ánh sáng. - Bền màu, tính dẻo cao, độ cứng tuyệt hảo - % VOC (chất lƣợng bay hơi hữu cơ) thấp hoặc bằng O – không có mùi khó chịu, thân thiện với môi trƣờng. - Dễ tƣơng hợp với các chất tạo màng gốc nƣớc khác. b. PUD coating có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực sơn đồ gỗ (nội thất, ngoài trời, sàn gỗ v.v…) sơn chất dẻo, sơn kính trang trí, sơn đồ da, sơn ô tô, nội thất, lót nền thân xe, các bộ phận bằng plastic. c. Thị phần sử dụng PUD tại Châu Á năm 2005 mới chỉ đạt 12% của các loại sơn gốc nƣớc và chiếm #1% tổng số lƣợng tiêu thụ sơn các loại. Trong đó có nƣớc Châu Á đầy mạnh ứng dụng loại đơn PUD xếp theo thứ tạ là: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan và Hàn Quốc (Xem phụ lục kèm theo) Ở Việt Nam, sơn công nghiệp gốc nƣớc mới chỉ thƣơng mại hóa loại sơn Epoxy gốc nƣớc cho sơn sàn và sơn chống thấm xây dựng. Sơn PUD đang đƣợc nghiên cứu dùng cho ngành đồ gỗ chƣa phát triển lắm. [Các thƣơng hiệu nổi tiếng của Châu Au và Mỹ đã bắt đầu đƣa vào bán ở Việt Nam các loại nguyên liệu nhựa PUD, nhƣ: - Bayer: Có các mã số hàng cho PUD – 2K là + Polyol: Bayhydrol 11 loại + Polyisocyanate: Bayhydur: 5 loại Các mã số hàng cho PUD – 1K là khô tự nhiên: 5 loại Bayhydrol

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hơ

Các mã số hay cho PUD–1K sấy nóng là: 8 loại Bayhydrol và 4 loại Bayhydur - Rhodia (Pháp): có các mã hàng PUD (polyisocyanate) + Rhodocoat 2K: WT 2092, 2102, XEZ – M502 + Rhodocoat 1K – sấy nóng: WT – 1000 - Air Products (Mỹ) có các mã hàng PUD – 1K, dạng Polymer lai tạo (Hybrid) gốc Acrylic – urethan Dispersion Hy: 560,570 – 540,541,580 - 870 - DSM coating Resin: có các mã PUD đóng rắn UV mang mã số HALWEDROL® gồm 3 loại. - ETERNAL (Đài Loan) có 6 loại PUD mã số - ETERAN cho đồ gỗ, da, vải, keo dán mực in v.v…

4-5 CÁC CHẤT TẠO MÀNG ĐẶC BIỆT - SƠN BỘT, SƠN ĐIỆN DI, SƠN ĐÓNG RẮN BẰNG TIA BỨC XẠ

ạy

Kè

Q uy

 GIỚI THIỆU CHUNG Từ thập niên 1990, sơn thân môi trƣờng (environment - friendly) đã đƣợc kể là một loại sơn công nghiệp riêng biệt và ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi cho nhiều lĩnh vực công nghiệp thay thế cho loại sơn gốc dung môi gây hại cho môi trƣờng sống xã hội (bao gồm: không khí, nƣớc, đất). Ba loại sơn thân môi trƣờng có hiệu quả nhất về mặt chất lƣợng, không có dung môi thải vào khí quyển là: sơn bột, sơn điện di và sơn đóng rắn bằng tia bức xạ ngày càng đƣợc lƣu ý đƣa vào ứng dụng trong lĩnh vực sơn công nghiệp.

m /+

4.5.1 SƠN BỘT (Powder Coatings) [4,11] (2) Sơn bột đƣợc sử dụng từ giữa những năm 1960, đến năm 2001 lƣợng sơn bột sử dụng trong năm là 900.000 tấn trong các lĩnh vực sơn đồ gia dụng, sơn kiến trúc xây dựng, sơn ô tô, v.v… (3) Sơn bột khác với sơn lỏng ở chỗ khi thi công sơn ở dạng bột, tạo thành màng sơn khi bị nóng chảy trong lò sấy thực hiện bằng các phƣơng pháp thi công chuyên dùng cho sơn bột. Có 3 loại sơn bột đƣợc dùng phổ biến là: - Sơn bột nhiệt dẻo - Sơn bột nhiệt rắn - Sơn bột dạng dịch lỏng sệt kiểu hồ vữa. Trong đó loại sơn bột nhiệt rắn đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sơn công nghiệp vì đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời sử dụng, sử dụng đƣợc các nguồn nguyên liệu thông thƣờng giống nhƣ sơn lỏng thông thƣờng, công nghệ sản xuất sơn bột nhiệt rắn có nhiều điểm giống nhƣ sơn thông thƣờng. (4) Có 3 phƣơng pháp thi công sơn bột đƣợc áp dụng phổ biến là:

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

a) Phƣơng pháp nóng chảy sơn bột tại nhiệt độ chảy của nó và nhúng vật sơn vào sơn đã đƣợc nóng chảy này theo công nghệ sơn nhúng cổ điển (dip – coating process) b) Phƣơng pháp phun tĩnh điện bằng súng phun tĩnh điện (Electrostatic gun) theo nguyên lý các hạt sơn bột đã đƣợc tích điện di chuyển đến bề mặt cần sơn theo trƣờng tĩnh điện. c) Phƣơng pháp phun hồ vữa sơn bột (powder slurry) theo nguyên lý các hạt sơn bột thật mịn có đƣờng kính # 3  m đƣợc phân tán trong nƣớc dạng hồ

hơ

vữa. Phƣơng pháp này cần có thêm các thiết bị hỗ trợ khác (giống nhƣ thi công sơn điện di) và thƣờng dùng để sơn ô tô.

m /+

ạy

Kè

Q uy

4.5.1.1 Thành phần và chọn lựa nguyên liệu sử dụng cho sơn bột. (1) Sơn bột loại nhiệt dẻo (Therneo plastic) là đóng rắn ở nhiệt độ phòng, đƣợc thi công theo phƣơng pháp nóng chảy có lớp sơn dầy (kiều sơn nhúng), hiện ít đƣợc sử dụng [11] (2) Sơn bột loại nhiệt rắn (Thermoseting) là dạng sơn bột một thành phần đƣợc chảy lỏng và dàn đều trên bề mặt cần sơn bằng phƣơng pháp súng phun tĩnh điện sau dó đƣợc đóng rắn bằng nhiệt tạo màng sơn chất lƣợng cao có cấu tạo 3 chiều. Loại sơn này đƣợc sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực sơn công nghiệp. (3) Sơn bột loại hồ vữa gốc nƣớc (Surry) chỉ dùng trong sơn ô tô. Trong phần này chỉ trình bày các nội dung cụ thể của loại sơn bột nhiệt rắn thi công bằng súng phun tĩnh điện. (a) Chọn loại nhựa tạo màng cho sơn bột. a1. So sánh chất lƣợng của các loại nhựa sơn bột (Xem bảng 17) Do nguyên nhân giá thấp hơn, đóng rắn nhanh hơn và mức độ dễ tƣơng hợp, các loại nhựa epxy, epoxy/ polyester và các loại Polyester đƣợc các nhà sản xuất sơn bột lựa chọn, polyurethane ít sử dụng hơn các loại nhựa trên là do giá cao hơn và có chứa chất bay hơi ở chất đóng rắn, các loại nhựa Acrylic cũng ít sử dụng do tính chất không tƣơng hợp với các loại nhựa khác. a2. Trong thực tế sản xuất và sử dụng sơn bột nhiệt rắn, có 3 loại nhựa đƣợc chọn dùng là: Polyester, epoxy/ Polyester lai tạo (hybrid) và epoxy, đặc biệt dùng nhựa Polyester để sản xuất sơn bột có độ bền cao với thời tiết, đặc biệt có độ bóng bền lâu và không bị phân hóa.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 17: So sánh chất lƣợng các loại nhựa sơn bột (Thermosetting)

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

NHỰA – EPOXY Poly – ACRYLIC EPOXY Poly – CHẤT RẮN EPOXY ANHY EPOXY ESTER Poly – POLY ESTER DICY – IMIDA blocked CARBO – – TGIC TÍNH (a) DRIDE – ZOLE ISOCYAN XYLIC ESTER (c) CHẤT (b) – ATE ACID Bóng G – VG G M–G VG G – VG G – VG G – VG Tốc độ đóng G G – VG VG M–G M–G M M rắn Cứng G – VG VG VG G G G G Độ bền phân P P P MG VG G – VG G hóa Độ bền hóa G VG VG M–G M–G M-G M–G chất Độ bám G VG VG G G G M–G Màu sắc M G M G –VG VG G – VG VG Độ bền dung G G VG M M M P–M môi Độ dẻo VG G VG G G G M

Ghi chú: Mức chất lƣợng P = kém – M: Trung bình G: tốt VG: rất tốt. (a): Dicyan diamide có nhóm thế hoặc đƣợc hoạt hóa. (b): Acid Anhydride hoặc Adduct (c): Triglycidyl isocyanurate. Cụ thể nhƣ sau: Sơn bột gốc Polyester sử dụng đóng rắn nhiệt với TGIC Polyester có nhóm chức Carboxyl, chỉ số axit AV = 30-50 Sơn bột gốc hybrid epoxy / polyester dùng cho điều kiện trong nhà (không chịu tia tử ngoại) có độ bóng và độ dàn trải cao. Polyester có nhóm chức Carboxyle và AV = 50-100 Epoxy dạng Bisphenol A có EEW # 700-900. Sơn bột gốc Epoxy đƣợc sử dụng nhiều hơn hai loại trên Epoxy có EEW = 700900, chất đóng rắn là amine, ví dụ: Dicyandiamide có nhóm thê hoặc đã đƣợc hoạt

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

hóa, chất đóng rắn là anydride cần dùng chất xúc tác cơ thiếc nên ít đƣợc sử dụng do luật môi trƣờng ở một số quốc gia không cho phép dùng cơ – thiếc. (b) Bột màu và bột độn cho sơn bột: b.1 Bột màu: - Yếu tố bền nhiệt: Sơn bột thƣờng đƣợc sấy khô ở # 2000-C trong 10 phút vì vậy thƣờng chọn dùng các loại bột màu vô cơ là thích hợp với độ bền nhiệt này. - Yếu tố bền hóa chất: Vì thành phần của nhựa sơn bột có thể gây ảnh hƣởng đến màu sắc của bột màu, ví dụ: chất đóng rắn Dicyandiamide trong sơn bột gốc epoxy thƣờng làm mất màu của các bột màu gốc AZO và Crommat chì. - Yếu tố dễ phân tán: Vì sơn bột thi công tạo màng bằng cách sấy nóng, tại nhiệt độ này bột màu mới phân tán vào chất tạo màng của sơn, nên thƣờng các bột màu hữu cơ – ví dụ: Bột Phtalocyanine rất khó phân tán – ít đƣợc chọn dùng. - Yếu tố độ che phủ: Do cơ cấu thành phần của sơn bột, thƣờng tỉ lệ bột màu thấp, nên yếu tố độ che phủ và cƣờng độ màu của bột màu rất quan trọng. b2. Bột độn: Đƣợc sử dụng trong sơn bột nhằm làm giảm giá thành sản phẩm, tuy nhiên bột độn lại làm giảm độ bóng của màng sơn vì vậy cần chọn bột độn theo yêu cầu sử dụng, ví dụ: Các loại bột độn cao cấp có độ mịn cao nhƣ Blancfixe – BaSO4 kết tủa có độ mịn 1-2m hoặc CaCO3 loại kết tủa có độ mịn cao đƣợc chọn dùng cho màng sơn bột có độ bóng cao. Các loại bột độn thô có độ mịn  30m nhƣ CaCO3, Baryte (BaSO)4 đƣợc chọn dùng cho màng sơn bột có độ bán bóng (Satin - semigloss). (c) Các chất phụ gia cho sơn bột Sử dụng các loại chất phụ gia giống nhƣ cho sơn lỏng là: - Chất thấm ƣớt (dàn trải tốt lên bề mặt sơn) - Chất chống bọt “micro” khi thi công lên bề mặt sơn - Chất xúc tác cho quá trình đóng rắn sơn - Chất làm láng mặt sơn - Chất kiểm soát độ bóng.

4.5.1.2 Các tính chất ứng dụng của sơn bột

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

(b) Các ƣu điểm so với sơn lỏng thông thƣờng: - Không dùng dung môi - Không sinh ra các chất gây hại trong quá trình bảo quản, vận chuyển và vệ sinh công nghiệp khi sản xuất và thi công. - Hiệu suất thi công cao – hao phí sơn ít (<2%) do thu hồi sơn bột tái sử dụng sau thi công. - Tiết kiệm chi phí thi công màng sơn dầy khi cần thiết. - Giá cả cạnh tranh về đầu tƣ và vận hành sản xuất. (c) Các nhƣợc điểm chủ yếu của sơn bột: - Chiều dầy màng sơn thƣờng đạt # 70-100m mới tạo màng sơn có độ dàn trải tốt. - Thời gian tạo màu của màng sơn bột kéo dài (10 phút) - Nhiệt độ sấy cao (#2000C) - Vốn đầu tƣ cho thiết bị sản xuất và thiết bị thi công cao. (d) Tính ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực sơn công nghiệp [4] (số liệu 1979) của sơn bột tĩnh điện. (c1) Phân chia % thị phần sử dụng - Gốc Epoxy: 13.830 tấn - Gốc Polyester và Hybrid: 5.440 tấn - Gốc Acrylic: 680 tấn - Gốc Nylon 11 và Vinyl: 450 tấn Cộng: 20.400 tấn [Ở Việt Nam, sơn bột tĩnh điện bắt đầu sử dụng từ những năm 1990 và ngày càng tăng về số lƣợng cũng nhƣ số nhà sản xuất. Các thƣơng hiệu sơn bột nƣớc ngoài sản xuất tại Việt Nam là: AKZONOBEL, Jotun, các thƣơng hiệu do Việt Nam sản xuất: Đại Phú, Hải Phòng (Công nghệ Ý); Á Đông (Công nghệ Hàn Quốc), Tân Nam Phát v.v…]

4.5.2 SƠN ĐIỆN DI [5,11]: (ELECTRO DEPOSITON = ELECTROCOATING = ELECTROPHORESI) (1) Về bản chất hóa lý, sơn điện di hoặc gọi là sơn bằng dòng điện chuyển (Electrocoating) hoặc gọi là sơn kết trả bằng điện (Electrodepsite) là một hợp chất gốc dạng nƣớc của các thành phần chất tạo màng, phụ gia, bột màu và bột độn, dƣới tác dụng của dòng điện sẽ bám vào bề mặt cần sơn có tính dẫn điện (thƣờng là kim loại). Nhƣ vậy để có thể tiến hành sơn bằng dòng điện kết tủa lên vật sơn thì vật cần sơn đƣợc nối với dòng điện giống nhƣ một điện cực

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

đƣợc nhúng vào dung dịch sơn phân tán gốc nƣớc, dung dịch này đóng vai trò điện cực thứ hai (ngƣợc dấu với điện cực thứ nhất là vật cần sơn). (2) Trong quá trình kết tủa điện anốt (AED = Anodic Electro Deposition), sơn gốc Polyme tích điện âm (gọi là Anodic polyme) đƣợc kết tủa tại anốt. Trong quá trình kết tủa điện Catốt (CED = Cathodic Electro Deposition), sơn gốc Polyme tích điện dƣơng (gọi là Cathodic polyme) đƣợc kết tủa tại Catốt. (3) So sánh với các loại sơn thi công theo phƣơng pháp thông thƣờng (cổ điển), bề mặt sơn thi công theo phƣơng pháp điện di có bề mặt đồng nhất và hoàn toàn tự động, có thể áp dụng cho lớp lót và lớp phủ. Cả hai loại điện di kiểu anốt và catốt đều có ứng dụng trong thực tế sơn công nghiệp, phổ biến là trong ngành sơn ô tô, và gần đây thì sơn điện di catốt có tính ứng dụng vƣợt trội hơn sơn điện di anốt. (4) Sơn điện di anôt dùng các polyme nhƣ dầu béo maleic hóa, Alkyd có trị số axit cao, amino v.v. Sơn điện di catôt dùng các polyme catôt nhƣ epoxy đóng rắn với nhóm chức amin. Các polyme Acrylic (gốc nƣớc – water neducible) có thể có cả 2 dạng anôt và catôt v.v… (5) Sơn điện di anốt đƣợc sử dụng từ cuối những năm 1950 sơn điện di catốt đƣợc sử dụng từ giữa những năm 1970 áp dụng cho sơn ô tô và một số ngành công nghiệp khác. Năm 2000, thị trƣờng sơn điện di toàn thế giới đạt khoảng 900.000 tấn [11].

4 .5.3 SƠN ĐÓNG RẮN BỨC XẠ: (RADIATION CURED COATING) (1) Sơn đóng rắn bằng tia bức xạ gồm có [5]: - Đóng rắn bằng chùm tia điện tử (EBC = Electron Beam Cure) - Đóng rắn bằng tia tử ngoại (Ultraviolet - UV) - Đóng rắn bằng tia hồng ngoại (Infrared - IR) Cả 3 phƣơng pháp đóng rắn này đều đã đƣợc ứng dụng vào thực tế sơn công nghiệp chất lƣợng cao, thân môi trƣờng và tiết kiệm năng lƣợng tiêu thụ, đặc biệt cho các bề mặt gỗ, giấy, chất dẻo. Nguyên lý cơ bản của cả 3 phƣơng pháp EBC, UV, IR đều nhằm tạo ra các gốc tự do ban đầu (gọi là chất kích hoạt) có tác dụng đóng rắn nhanh màng sơn bám bề mặt cần sơn. Phƣơng pháp đóng rắn UV cần có chất kích hoạt quang hóa – phƣơng pháp đóng rắn IR cần có chất kích hoạt do nhiệt. Phƣơng pháp đóng rắn EBC không cần chất kích hoạt vì chùm tia điện tử có tác dụng sản sinh các gốc tự do ban đầu.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

ạy

Kè

Q uy

hơ

Phƣơng pháp đóng rắn UV đƣợc sử dụng rộng rãi so với 2 phƣơng pháp IR và EBC vì: vốn đầu tƣ thiết bị thấp hơn, giá thành sản phẩm không tăng so với loại sơn thông thƣờng vẫn dùng, quá trình công nghệ đơn giản hơn [4]. Vì vậy, ở phần này sẽ trình bày cụ thể 1 số nội dung của phƣơng pháp đóng rắn UV. (2) Sơn đóng rắn bằng tia UV [4] (UV – CURED COATINGS) (a) Thiết bị: - Nguồn phát tia UV (đèn UV) - Nguồn bức xạ chiếu sáng - Các bộ phận kiểm tra dòng điện - Các bộ phận che chắn, làm nguội và bảo vệ an toàn. (b) Nguyên liệu chính: (b1) Polyester không no, tiêu biểu là các Polyester đi từ Trimethylolethan, Neopentyl Glycol và các axit Isophthalic, Adipic v.v… (b2) Các Acrylic không no, Acrylate hoặc Methacrylate este có khả năng đồng trùng hợp với các oligomer trong quá trình phản ứng. (b3) EpoxyAcrylate, Polyurethane ở dạng Adduet của Polyisocyanate với Hydroxy Ethyl Acetate. (b4) Các chất kích hoạt (Initiator): - Benzoins cho các loại Polyester - Acetophenon cho các loại Acrylic (b5) Các bột màu và các loại phụ gia cần thiết Chú ý: dùng với PVC thấp (thƣờng  10% PVC với chiều dầy màng sơn #10  m)

[Ở Việt Nam, sơn đóng rắn bằng UV đƣợc dùng chủ yếu cho ngành đồ gỗ nội thất (FURNITURE) xuất khẩu sang các nƣớc Châu Au và Mỹ là nơi yêu cầu rất nghiêm ngặt về an toàn sức khỏe cho ngƣời sử dụng. Nguồn sơn cung ứng cho nhà sản xuất đồ gỗ này đều từ nhập khẩu Trong tƣơng lai gần, các nhà sản xuất sơn cho đồ gỗ, chất dẻo, giấy tại Việt Nam, sẽ đầu tƣ sản xuất các loại đóng rắn UV Các nhà cung ứng nhựa gốc nƣớc đóng rắn UV đã chào hàng ở Việt Nam là: - DSM Coating Resins: Có 4 mã hàng PUD cho UV - Bager Material Science: Có 7 mã hàng.