Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nhựa alkyd genekyd 73203 80, bột oxit titan đến tính chất của màng sơn lớp ngoài pu dùng cho đồ gỗ

Công nghiệp rừng 54 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 2016 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NHỰA ALKYD Genekyd 73203 80, BỘT OXIT TITAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA MÀNG SƠN LỚP NGOÀI PU DÙNG CHO ĐỒ GỖ[.]

Công nghiệp rừng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NHỰA ALKYD Genekyd 73203-80, BỘT OXIT TITAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA MÀNG SƠN LỚP NGOÀI PU DÙNG CHO ĐỒ GỖ Nguyễn Thị Vĩnh Khánh1, Hoàng Việt2, Cao Quốc An3 1,2 TS Trường Đại học Lâm nghiệp PGS.TS Trường Đại học Lâm nghiệp TÓM TẮT Sơn PU sản phẩm polyisoxianate có nhóm –N=C=O với liên kết có chứa nhóm hidroxit (OH) Khi hịa trộn thành phần phản ứng trùng hợp xảy tạo nên màng cứng Nhựa alkyd Genekyd 7320380 nhựa alkyd gầy gốc dầu đậu nành có độ dài dầu: 35%, hàm lượng PA: 29% Loại nhựa phổ biến thị trường đặc biệt số nhóm OH cao (ca 150) phù hợp cho việc tạo sơn PU Mục đích báo nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nhựa alkyd Genekyd 73203-80, Oxit titan R đến chất lượng màng trang sức lớp phủ ngồi sơn PU dùng cho đồ gỗ, từ tìm tỷ lệ hợp lý thành phần Kết nghiên cứu tỷ lệ nhựa alkyd Genekyd 73203-80 thay đổi 65%, 75%, tỷ lệ bột Oxit titan R thay đổi 5% 10% độ bền bám dính màng sơn đạt cấp độ Độ cứng màng sơn đạt mức độ 2H 3H Độ bền uốn màng sơn đạt cấp độ Thời gian khô lớp mặt màng sơn từ 1,1 - 1,2 giờ, thời gian khô hẳn 12 đến 13 Độ bóng sơn PU nằm khoảng từ 81 đến 89 Khả chịu axít bazơ sơn đạt mức độ 74 đến 84% Tỷ lệ thành phần hợp lý cho tạo sơn PU từ nhựa Alkyd 73203-80 tỷ lệ nhựa Alkyd 75% tỷ lệ chất rắn oxit titan 10%, độ bám dính màng sơn đạt cấp độ 1,2, độ cứng đạt cấp độ 2,8, độ bền uốn đạt cấp độ 1, thời gian khô lớp mặt 1,14 giờ, khô triệt để 12,7 giờ, độ bóng 88,6, khả chịu axít 83, khả chịu bazơ 82 Từ khóa: Bột oxit titan, đồ gỗ, nhựa Alkyd Genekyd 73203-80, sơn PU I ĐẶT VẤN ĐỀ Sơn polyureatan (PU) sơn có độ bóng cao dẻo, ứng dụng rộng rãi lĩnh vực keo dán, vật liệu trang sức Chúng có khả bám dính tốt với gỗ, kim loại loại vật liệu khác, dùng phổ biến sơn gỗ, sơn sắt thép Trong loại nguyên liệu dùng cho sơn, thành phần chủ yếu sơn chất tạo màng, dung môi, chất rắn đóng vai trị quan trọng định đến chủng loại, phạm vi sử dụng chất lượng màng trang sức sơn Hiện nay, loại sơn PU dùng cho gỗ chủ yếu nhập khẩu, chúng đa dạng màu sắc, thành phần tạo sơn, nguồn gốc nhập, gây khó khăn cho việc quản lý chất lượng giá thành Rất cần có nghiên cứu nâng cao chất lượng sơn cho sản xuất đồ gỗ từ nguyên liệu có sẵn thị trường Việt Nam góp phần kiểm 54 soát ổn định chất lượng đồ gỗ Sơn PU sản phẩm polyisoxianate với liên kết có chứa nhóm hidroxit (OH) Isoxianate chất hữu phân tử có nhóm –N=C=O Chất có chứa nhóm OH, sử dụng chủ yếu polyester no có chứa nhóm hidroxit tự Khi hịa trộn thành phần phản ứng trùng hợp xảy tạo nên màng cứng Nhựa alkyd Genekyd 73203-80 nhựa Alkyd gầy gốc dầu đậu nành có độ dài dầu: 35%, hàm lượng PA: 29% Loại nhựa phổ biến, dễ tìm thị trường đặc biệt số OH cao (ca 150), phù hợp cho việc tạo sơn PU Tuy nhiên, Việt Nam chưa có nghiên cứu nâng cao chất lượng màng trang sức sơn PU cho gỗ từ thành phần nhựa alkyd Genekyd 73203-80 Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nhựa alkyd Genekyd 73203-80, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 Công nghiệp rừng Oxit titan R đến chất lượng màng trang sức lớp phủ sơn PU II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Thí nghiệm tiến hành tạo sơn PU đồ gỗ thành phần: thành phần thành phần nhựa, thành phần chất đóng rắn, ngồi để tạo sơn cịn có thêm thành phần dung môi Nguyên vật liệu thành phần 1: thành phần dầu nhựa, chất phụ gia (1) Nhựa alkyd gốc dầu gầy Genekyd 73203-80 Một số thông số nhựa sau: Thông số kỹ thuật: Gốc dầu: dầu đậu nành; độ dài dầu: 35%; hàm lượng PA: 29%; độ màu (Gardner): max 2; số acid: max 10; số OH: ca 150 Tính trùng hợp (tính tương thích): Long Oil: khơng tương thích; Medium Oil: hạn chế; Short Oil: hạn chế; UF, MF, UMF resin: tương thích; Nitrocellulose resin: tương thích; Aromatic/ Aliphatic isocyanate: tương thích Khả hịa tan: Rượu: tan hạn chế; Ketone: tan hoàn toàn; Ester: tan hoàn toàn; Aromatic Hydrocarbons: tan hoàn toàn; Aliphatic Hydrocarbons: tan hạn chế (2) Bột: Sử dụng Oxit titan R: Độ tinh khiết bột 97,8%, hàm lượng chất bay 0,26%; hàm lượng chất tan nước 0,3%; lượng chất nung nhiệt độ 100oC 0,46%; độ mịn hạt chủ yếu < 0,063 mm Khối lượng thể tích đổ đống 4,03 g/cm3 (3) Phụ gia: 2% Phụ gia chống tạo bọt Polyglycol BYK 024 0,4% Mỹ: tỷ lệ 0,5%; Phụ gia hỗ trợ tạo màng Disper BYK 2150 0,4% Mỹ: tỷ lệ 0,5%; Phụ gia làm láng bề mặt BYK 333 0,2%: tỷ lệ 0,5%; Phụ gia chống lắng CERATIX 8466 0,5% Mỹ: tỷ lệ 0,5% (4) Dung môi: hỗn hợp dung môi Ethylen acetate, Toluen, Kentone Trong thành phần 1: Tỷ lệ nhựa thay đổi: 65%, 75%; tỷ lệ bột + phụ gia thay đổi: 5%, 10% ; tỷ lệ phụ gia: 2%; dung môi cho thành phần tỷ lệ % lại Nguyên vật liệu thành phần 2: thành phần chất đóng rắn Nguyên vật liệu thành phần khơng thay đổi, thành phần gồm có: PolyIsocianate TDI UN-75D có hàm lượng NCO: 13,5%, tỷ lệ 70% khối lượng ; Butuyl acetate: tỷ lệ 30% khối lượng Thành phần dung môi: không thay đổi, thành phần dung mơi có: Ethylen acetate: 35%; Toluen: 25%; Kentone: 40% 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp kế thừa Kế thừa tài liệu lý thuyết loại sơn nói chung, sơn PU nói riêng Kế thừa lý thuyết dán dính, tài liệu nghiên cứu công bố sơn, sơn PU nghiên cứu Kế thừa số thông số kỹ thuật thuộc đặc trưng hóa học, vật lý nguyên liệu Phương pháp thực nghiệm Thực nghiệm đa yếu tố xác định ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến tính chất học, vật lý, hóa học màng sơn: độ bám dính bề mặt, độ cứng, độ bền uốn, thời gian khơ bề mặt, độ bóng, khả chịu axit màng sơn Bố trí thí nghiệm bảng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 55 Cơng nghiệp rừng Bảng Bố trí thí nghiệm Thành phần Loại mẫu Loại mẫu Loại mẫu Tỷ lệ nhựa % 65 75 65 Tỷ lệ bột % 5 10 Phụ gia % 2 Tỷ lệ dung môi % 30 20 25 Ethyl acetate (%) 10 Trong Toluen (%) 10 Kentone (%) Thử tính chất độ bền dán dính: loại mẫu thử Thử độ cứng bề mặt: loại mẫu mẫu Thử độ bền uốn: loại mẫu thử Mẫu Thử thời gian khô bề mặt: loại mẫu thử Thử độ bóng màng sơn: loại mẫu thử Thử khả chịu axit màng sơn: loại mẫu thử Loại mẫu 75 10 15 Quy trình thí nghiệm hình Nguyên liệu (nhựa alkyd, chất bột, phụ gia) Poly Isocianate TDI UN-75D pha trộn Butuyl acetate Khuấy Thành phần 2; Tỷ lệ Thành phần 1; Tỷ lệ 20 phút Ethylen acetate: 35% Toluen: 25% Kentone: 40% Dung môi; Tỷ lệ Trộn 20 phút Tạo sơn thành phẩm Hình Sơ đồ quy trình thí nghiệm Tiêu chuẩn kiểm tra tính chất màng sơn sau: Độ bền dán dính TCVN 2097 – 1993, độ cứng màng sơn TCVN 2098 - 1993, độ bền uốn TCVN 2100 – 1993, thời gian khô TCVN 2094 – 1993, độ bền hóa chất (axít, bazơ) TCVN 2099 – 1993, độ bóng TCVN 2101: 2008 56 III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến tính chất học màng sơn phủ PU Nghiên cứu tiến hành xác định ảnh hưởng tỷ lệ nhựa alkyd Genekyd 7320380, thành phần khác đến độ bám dính màng sơn, kết bảng 2, hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 Cơng nghiệp rừng Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ bám dính màng trang sức Độ bền bám dính màng sơn (cấp độ) Tỷ lệ nhựa/Chất rắn Tỷ lệ nhựa/Chất Tỷ lệ nhựa/Chất 65/5 rắn 75/5 rắn 65/10 (1) (2) (3) Mẫu Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/10 (4) Mẫu 1 Mẫu 2 2 Mẫu 2 Mẫu 1 Mẫu 2 1,6 1,2 0,547723 0 0,447214 Cấp độ TB Độ lệch chuẩn s 2.5 2 Cấp độ 1.6 1.5 1.2 1 0.5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/10 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/10 Hình Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ bám dính màng sơn Độ bền bám dính màng sơn đánh polyureatan sản phẩm polyisoxianate giá từ cấp độ vết cắt hồn tồn nhẵn khơng bị với liên kết có chứa nhóm hidroxit Các bong, cấp độ diện tích bong nhỏ 5% diện nhóm -OH gỗ, nhựa alkyde phản tích bề mặt mạng lưới, đến cấp độ màng ứng trùng hợp với nhóm isoxianate –N=C=O bị bong theo vết cắt, mảng rộng, diện tích bong thành phần tạo thành màng cứng chiếm 35% diện tích mạng lưới Qua bảng bề mặt gỗ Như vậy, điều cho thấy độ bám cho thấy với tỷ lệ thành phần nhựa thay đổi dính bề mặt sơn phụ thuộc nhiều vào 65%, 75% chất bột thay đổi 5%, 10%, với nhóm –OH nhựa alkyd Khi lượng nhựa loại nhựa alkyd sử dụng cho độ bám dính Alkyd tăng lên độ bám dính màng sơn màng sơn mức mức 2, mức độ tăng Điều giải thích khi tỷ lệ bám dính màng sơn tốt Trong loại nhựa tăng lên độ bám dính màng sơn tăng mẫu số số cho độ bám dính tốt, loại mẫu số số cho độ bám dính nhỏ hơn, Nghiên cứu xác định độ cứng màng sơn, kết thể bảng 3, hình cấp độ 1, Điều giải thích nhựa TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 57 Công nghiệp rừng Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ cứng màng trang sức Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu TB Độ lệch chuẩn Độ cứng màng trang sức tính theo độ cứng bút chì H Tỷ lệ nhựa/Chất Tỷ lệ nhựa/Chất Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/5 rắn 75/5 rắn 65/10 (1) (2) (3) 2H 2H 3H 2H 2H 2H 2H 3H 2H 3H 3H 3H 3H 3H 2H 2,4H 2,6H 2,4H 0,547723 0,547723 0,547723 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/10 (4) 3H 3H 3H 2H 3H 2,8H 0,447214 Độ cứng màng sơn ( H) 3.5 2.5 2.4 2.8 2.6 2.4 1.5 0.5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/10 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/10 Hình Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ cứng màng sơn Độ cứng tính theo độ cứng bút chì tăng dần từ 6B đến 6H Qua bảng cho thấy tỷ lệ nhựa thay đổi 65%, 75% tỷ lệ bột thay đổi 5% 10% độ cứng màng trang sức tương đối cao, đạt mức 2H 3H Trong loại mẫu số đạt cao loại mẫu số Điều giải thích, độ cứng màng sơn phụ thuộc vào màng trang sức phụ thuộc vào hàm lượng chất rắn có bề mặt màng trang sức Nếu hàm lượng chất rắn bề mặt cao độ cứng tăng lên Ở mẫu số độ tỷ lệ nhựa cao, độ dàn phủ bề mặt độ cứng màng trang sức cao mẫu số So sánh tỷ lệ thành phần nhựa, hàm lượng chất rắn cao có độ cứng cao hơn, mẫu loại 3, có độ cứng cao mẫu loại 1, so sánh tỷ lệ nhựa 58 khác tỷ lệ chất rắn Nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ đến độ bền uốn màng trang sức, kết thể bảng Độ bền uốn tính màng sơn chịu tác động lực uốn với độ cong thì lớp sơn bị phá vỡ hoàn toàn bị hư hại bề mặt Trục uốn có đường kính từ mm đến 32 mm, trục uốn nhỏ tính chất bền uốn tăng Qua bảng cho thấy độ bền uốn loại mẫu tương đối cao, đạt cấp độ (đường kính trục uốn mm) cao Với tỷ lệ thành phần có thay đổi phạm vi nghiên cứu thay đổi không đáng kể tác động đến độ bền uốn màng trang sức TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 Công nghiệp rừng Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ bền uốn màng trang sức Độ bền uốn màng trang sức (cấp độ) Tỷ lệ nhựa/ Tỷ lệ nhựa/ Tỷ lệ nhựa/ Tỷ lệ nhựa/ Mẫu Chất rắn (65/5) Chất rắn (75/5) Chất rắn (65/10) Chất rắn (75/10) (1) (2) (3) (4) Dung môi (%) 28 18 23 13 Mẫu 1 1 Mẫu 1 1 Mẫu 1 1 Mẫu 1 1 Mẫu 1 1 TB 1 1 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến tính chất vật lý sơn lớp phủ PU thành phần đến thời gian khô màng sơn, kết bảng 6, hình Nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khô lớp mặt Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khô lớp mặt (giờ) Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn (%) 65/5 75/5 65/10 75/10 Mẫu Dung môi (%) 28 18 23 13 (1) (2) (3) (4) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,3 1,1 1,3 1,2 1,2 1,1 1,2 1,2 1,3 1,1 TB 1,22 1,18 1,24 1,14 Độ lệch chuẩn s 0,044721 0,044721 0,054772 0,054772 Thời gian khô ( giờ) 1.35 1.3 1.25 1.24 1.22 1.18 1.2 1.14 1.15 1.1 1.05 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/10 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 75/10 Hình Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khơ lớp mặt TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 59 Cơng nghiệp rừng Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khơ hồn tồn T khơ hồn toàn (h) Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn (%) Mẫu 65/5 75/5 65/10 75/10 Dung môi (%) 28 18 23 13 12 12,5 12 12,5 12 12,5 12 13 12 13 12 13 12,5 12,5 12 12,5 12 12,5 12 12,5 TB 12,1 12,6 12 12,7 Độ lệch chuẩn s 0,223607 0,223607 0,273861 13.2 Thời gian khô (giờ) 13 12.8 12.7 12.6 12.6 12.4 12.2 12.1 12 12 11.8 11.6 11.4 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/5 75/5 Tỷ lệ nhựa/Chất rắn Tỷ lệ nhựa/Chất rắn 65/10 75/10 Hình Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khô triệt để màng sơn Qua bảng 6, hình ta thấy thời gian khô lớp mặt màng sơn từ 1,1 - 1,2 Thời gian khô hẳn 12 đến 13 Nhìn chung, qua nghiên cứu thấy thay đổi sai khác loại mẫu với thành phần thay đổi phạm vi nghiên cứu không nhiều So với loại sơn khác alkyd thời gian khô coi thấp Nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ bóng màng sơn, kết thể bảng 7, hình Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến độ bóng màng sơn Độ bóng Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn (%) Mẫu 65/5 75/5 65/10 (1) (2) (3) 82 85 86 81 85 84 83 84 81 82 86 83 80 85 81 TB 81,6 85 83 Độ lệch chuẩn s 1,140175 0,707107 2,12132 60 75/10 (4) 89 88 89 89 88 88,6 0,547723 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2016 ... 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến tính chất vật lý sơn lớp phủ PU thành phần đến thời gian khô màng sơn, kết bảng 6, hình Nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ thành... KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến tính chất học màng sơn phủ PU Nghiên cứu tiến hành xác định ảnh hưởng tỷ lệ nhựa alkyd Genekyd 732038 0, thành phần khác đến độ... 11.8 11.6 11.4 Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn 65/5 75/5 Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn Tỷ lệ nhựa/ Chất rắn 65/10 75/10 Hình Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần đến thời gian khô triệt để màng sơn Qua bảng