Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Khảo sát ảnh hưởng của hệ bột màu Oxit sắt và bột Talc đến khả năng chống ăn mòn của sơn Epoxy

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC- Trong khi đó, các nhà khoa học của Shell đã chế tạo một chất đóng rấn cho nhựa; chất pha loãng hoạt tính từ hợp chất mono epoxy và những biến tính khác cho tố hợpchấ

1 oebe

BỘ GIAO DUC VA ĐÀO TẠO l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA HOÁ

a8)

Luận uăn tốt nghiệp:

ime) GVHD: HUỲNH THỊ CUC

SVTH: NGUYEN TH] THU HUONG

Nam 2002

Lời cảm ơn

Cang quá trink theo Éọc tại khoa hod tường đại hoe Su Phase om da duge sự chi bdo tạm

tinh sửa thay sở Em xin kink gi (ong butt om chan thank din quá thdy od người dé cung ofp

cho om những Â(ến tate quá bdu dé lam hank trang bude cào doi.

Em xin chan thank but on:

Ca Huynh Th Cús da tan tink Ấmởng ddn am, quan lâm giip da dé am od điều hign hoanthank tết Lagan gan.

whing § Ân quip Úáu.

Em xin chan thank odm ou!

Sink oien thye hign

Nguyễn Thị Thu Hương

MỤC LỤC

Phần một : tổng quan CHƯƠNG I: NHỰA EPOXY VA CÁC TÁC NHÂN ĐÓNG

RẮN CHO NHỰA EPOXY

A NHGA EPOXY:

1 Giới thiệu nhga Epoxy: 1 L1 Lich sử phát triển nhựa epoxXy: -eerrerrrrrrrrrrrrrre Ï L2 Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy : S SS.S 2

I.2.1 Nguyên liệu để tổng hợp nhựa epoxy:

1.2.1.1 Những hợp chất có chita nhóm Hydroxyl:

L2.1.2 Những hợp chất chúa hay có khả năng tạo nhám epoxy:

L2.1 3 Dioxidiphenylpropan: (BisphenolA, DPP):

1.2.1.4 Epiclohydrin (ECH):

1.2.2 Lý thuyết tạo nhựa epoxy:

L3 Phân loại nhựa ©pOXY: e-5seeereersrrrersrrrnrserrerseos SE

TL ưu tư ———-.Ÿ xe w.gua SER

11.2.1 Khả năng phan ứng cud nhóm epoxy:

1.2.1.1 Tác nhân ái nhân( Nucleofin):

H.2.1.2 Tác nhân ái điện từ(electrofin) :

11.2.2 Khả năng phản ứng của nhóm Hydroxyl:

H.2.2.1 Tác nhân ái nhân ( nucleofin):

II.2.2.2 Tác nhân ái điện tử( Electrofin):

III.ng dạng:

B.ĐÓNG RAN NHGA EPOXY:

I.CƠ CHE DONG RAN: 9

L1.Đóng rắn với nhóm epoxy : ee |

1.1.1 Phan ứng giữa epoxy va amin:

1.1.2 Phan ứng giữa epoxy và anhydric:

L2 Phản ứng đóng rắn với nhóm hydroxyl: LŨ

II Tác nhên đóng rắn : qn

(|: ' NG tae ĐH NGÔ TP GHI VN NA GỤỪỢỪỤỪVDD eran | |

IL9 Chất đóng rấn @IMÍR Seo il

1.2.1 Thành phản hóa học của dâu đậu nành:

1.2.2 Thành phần chất béo của dầu đậu nành:

L3 Tính chất

1.3.1 Sự thuỷ phân tạo axit béo:

555 1.1.1 111.D

1.3.2 Sự oxy hoá:

II DAG Đậu NÀNH EPOXY HOA( ESO): 18

URE Dr 1 | MRSC ORT On TENT Rem Teo |

SES iis AG sẻ ——————————— ae |

IL3 Những phương pháp epoxy hoa: _ - 18

TA, Phân Mại Gitta ee

11.4.1 Phân loại dựa trên bản chất và hỗn hợp axit béo:

II.4.2 Phân loại dựa trên chỉ số lôt:

CHƯƠNG Il: GIỚI THIEU SƠ LƯỢC VỀ SON

II Tính chết của mủ ng sơn: 20

lIII.1.2 Yêu câu của chất tạo màng:

IIl.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các tính chất của hợp chất cao phân tử

(nhựa ) dùng để tạo sơn:

KD s6

111,1.2.1 Trọng lượng phân từ:

III.1.2.2 Mite độ đồng đều về trọng lượng phân tả:

HI I.2 3 Cấu tạo phân tử:

1I.1.2.4 Thành phân hố học của phân tit:

111.1.2.5 Độ phân cực của phân từ:

III.3 Dung THỢ: eoeoS-SeeSS=ễeeeoeeseeeseoooneeneoeeooodoteeseooomosmrennosdioon —

.-III.2.1 Định nghĩa:

III.2.2 Vai trị của dung mơi:

Ill 2 3 Khả năng hồ tan của dung mơi:

III.2.4 Nhiệt độ sơi:

III.2.5 Tốc độ bay hơi:

III.2.6 Điểm cháy:

III.3.1 Định nghĩa:

1.3.2 Tính chất của bột màu:

III.3.3 Những đặc trưng của bột màu:

1.3.3.1 Khả năng che phi của bột màu:

111,3.3.2 Kích thước hạt của bột màu

IV Cơ chế tạo mỏng sơn: 29

CHUONG IV: SON EPOXY

I Giới thiệu về son epoxy : 30L1.Khái niệm: »hàxca Gnti4eskt8 6ndsiexscoeddsbssosadEÐ

L2 Phân loại: Mi ulpiei44is1g0066600612440s4006100646644000100/01000à9/9/1066 —_—_—o

1.2.1 Epoxy ester

1.2.2 Hệ đĩng rắn nguội trên cơ sở tác nhân đĩng rắn cĩ chứa nhĩm amin

1.2.3 Hệ đĩng rắn nĩng:

1.2.4 Hệ nhiệt dẻo epoxy trên cơ sở khối lượng phân tử nhựa epoxy cao:

II Nhợa epoxy đĩng rắn trong son pha: 31

IL1 Hệ nhựa epoxy đĩng rắn ngudi: 31

1.1.1 Poliamin làm tác nhân đĩng rắn:

II.1.2 Polyamin-adduct làm tác nhân đĩng rắn:

II.1.3 Nhựa polyamit'làm tác nhân đĩng rắn:

II.1.4 Tác nhân rắn là Polyamit-adduct:

II.1.5 Tác nhân đĩng rắn là amin bậc ba:

I2 Hệ nhựa epoxy đóng rắn nóng -««+ 035

11.2.1 Hệ sơn epoxy -phenolic:

11.2.2 Hệ sơn epoxy -ure formaldehyt:

Chương V: SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN KIM LOẠI

I Các định nghĩa liên quan đến qưó trình dn mòn kim loại: 36

L1 An mòn kim loại

L2.Môi trường ăn:

L3 Ăn mòn hóa học :

L4.Ăn mòn điện hoá:

L5 Nguyên tố ganvani ăn mòn:

L6 Pin ăn mòn vĩ mô:

II ăn mòn điện hod kim logi: 37

IL1.Nguyén tắc chung của quá trình ăn mòn điện hoá kim

| SMMNNNNNERREERRDDDUEEODRBEENGRADEOOREEOIAAOREROOAOpoeeee

IL2 Một số loại pin phổ biến gây ăn mòn điện hóa: 38

1.2.1 Pin nông độ gây ăn mòn:

11.2.2 An mòn do hoạt động không đồng nhất của bé mặt kim loại gây ra

(hoạt động thụ động).

II.2.3 An mòn kim loại gây ra do dòng điện một chiêu tan mạn trong đất:

ll Hột số biện phúp bảo vệ kim log! khỏi dn mòn điện hod : 40

HL.1.Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn do thay đổi môi trường : 40

III.1.1.Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn khí quyển:

III.1.2.Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn trong môi trường nước:

111.1.2.1.Logi bỏ các cấu tử gây nên ăn mòn:

111,1.2.2.Cho thêm các chất tte chế vào môi trường:

I2 Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn bằng cách thay đổi điện

c ÚNG - ẦU NHA TH TA TƯ Ta Ôn TT TT TA TÔ Ấ ÔHÊ NHÀ NGÔ V NHƯ NÀO NHƯẾN wel

III.2.1 Bảo vệ catot:

III.2.2 Bảo vệ anot:

IH.3.Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn bằng các lớp sơn phủ: 41

III.3.1 Các lớp phủ kim loại

III.3.2 Các lớp phủ phi kim loại, vô cơ

IIl.3.3 Các lớp phủ hữu cơ

II.2.2.1 Chuẩn bị mẫu thử:

II,2.2.2 Gia công:

11.2.3.2.Céng thức sơn phù không biến tính:

lJ.2 3 3.Sơn phủ biến tinh

III.Xết qad và bản luận: 50 HHL.1 Các thông số kỹ thuật của sơn: <eeeeerrrseeeerssre.5/7

TIL.2 Tính chất cơ lý của màng sơn: centered

TIL.3 Độ bền môi trường của màng sơn: -esssescsrc Õ

III.3.1 Môi trường kiểm: Dung dich NaOH 30%:

11.3.2 Môi trường axit:

lII.3.2.1 Dung dịch HSO, 30%:

HH 3.2.2Dung dịch HCI 10%:

IH 3.2.3 Dung dịch HNO, 5%:

lIl.3.3 Môi trường KMnO¿ 0,5%;

III.3.5 Môi trường NaCl bão hoà:

IHHI.4 Do tổng trở điện hoá của màng : ổ 3

IV Kết lagn: 64

MỞ ĐẦU

Bao of him lại khdi an môn có § aghia xất quan trong dd odi atm kink tế quốc dan bd vì thigt hei

do an min cây va vất (0n Lingng him logi mất di trope tip chitim 10% tổng sản buona him Logi sẵn xuất

hamg năm Niu tink od thigt hat gián titp thi dot với ede mate cing aghith bát trite, cdng aghith din

ÂẾU ting thigt hal gy xa do an min chittm 95% tổng thu nẵ@h quốc dan.

Tong ode pphuumg phdp bdo o¢ kim logi thi som phil [a phaumg phdp kink tod higu quả akat, do ds som bế dược sử dyng pho bitin what.

Chink oi tht, vực aghitn atu di tim xa một sống thite som tối ưu dé Ảược tiến hank tt white nấm may.

Va met dite khong thé phil akin duge [4 cai tid ala he bot mau dite ÂÊ năng cống an mòn ala màng

PHAN I: TONG QUAN

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

CHƯƠNG I: NHỰA EPOXY VA CÁC TÁC NHÂN ĐÓNG

RAN CHO NHỰA EPOXY

A NHGA EPOXY:

1 Giới thiệu nhge Epoxy:

Một nguyên tử oxy g&n với hai nguyên tử cacbon.

Thuật ngữ nhựa Epoxy: là một hợp chất cao phân tử chứa nhiều hơn một nhóm cpoxy.

L1 Lịch sử phát triển nhựa epoxy:

- Công trình nghiên cứu đầu tiên về nhựa epoxy đã được để cập vào những năm 20 của

thế kỷ 19.

- 1909, Prileschajew (Nga) cho rằng: olefin có thể phản ứng với peaxit benzoic tạo

thành các hợp chất epoxy.

- 1934, Schlack( Đức) tổng hợp polyamin phân tử cao từ amin và hợp chất epoxy Ông

cũng đã để cập đến việc tổng hợp sản phẩm từ epiclohydrin và bisphenolA và đã chỉ ra

rằng nhựa này có thể đóng rấn với một đương lượng amin.

- 1938, Castan( Thụy Sĩ) đã điều chế diglyxidylete của bisphenolA từ epiclohydrin và

bisphenolA Ông cũng đã khám phá ra tính chất quý báu của nhựa này là độ bám dính

cao với nhiều loại vật liệu nền sau khi đóng rắn với anhydrit phtalic Đồng thời ông

cũng đã nêu bật tam quan trọng của chất đóng rắn amin, sử dụng với lượng trên 5% khi

trộn với nhựa epoxy.

- 1943, Greenlee (Mỹ ) đã điểu chế nhựa giống Castan nhưng chúng có khối lượng phân tử cao hơn Chúng được điểu chế bằng cách ngưng tụ diglyxidylete của

bisphcnolA với bisphenolA.

- Điểm nổi bật là ông đã chỉ ra phương pháp để este hóa nhựa cpoxy thu cả hai nhóm

epoxy và hydroxy! để tạo nhựa este khô và không khô cũng như sự kết hợp của nhựa

epoxy với nhựa phenolic hoặc amino cho màng phủ bề mặt sấy nóng.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

- Trong khi đó, các nhà khoa học của Shell đã chế tạo một chất đóng rấn cho nhựa;

chất pha loãng hoạt tính từ hợp chất mono epoxy và những biến tính khác cho tố hợpchất đóng rắn nhựa epoxy

- Cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960 việc thương mại hóa nhựa epoxy đượcthực hiện tích cực bởi Shell, Deroc, Raynolds, Union Carbide, CIBA, Dow và

Reichold.

1.2 Phương pháp tổng hợp nhựa epoxy :

Nhựa epoxy phổ biến và quan trọng nhất là nhựa tạo thành từ sản phẩm phản ứng

của bisphenolA và epiclohydrin.

|.2.1 Nguyên liệu để tổng hợp nhựa epoxy:

1.2.1.1 Những hợp chất có chữa nhóm Hydroxyl:

Gổm những chất thường gập như: resorcinol, hydroquinon, pirolcatcsin,

dioxiphenylpropan, dioxiphenylsunfon, nhựa phenol-formandchil, rezolic, glyxerin,

tinh bột va polyracaride.

Nhưng phổ biến nhất là dioxiphenylpropan

1.2.1.2 Những hợp chất chita hay có khả năng tạo nhóm epoxy:

Đó là: epiclohidrin, butadiendioxid, este-digluxit glyxerin, diclohydrin glyxerin

Tuy nhiên phổ biến nhất là epiciohidrin

giải thích việc DPP được ưa chuộng để chế nhựa epoxy

- DPP dang tinh thể bột, seg chay : 155°C > 157°C, không tan trong HzO, dé tan

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 2

-ECH có giá thành cao hơn DPP,

-ECH là chất lỏng trong suốt không màu, không tan trong H;O, tan trong toluen,

axcton, ancol và các dung môi khác , t”s= 118°C,

dy =1,173 + 1,185 g/em”

1.2.2 Lý thuyết tạo nhựa epoxy:

-Phản ứng ngưng tụ bisphenol A và epiclohydrin tạo nhựa cpoxy , sử dụng kiểm

(NaOH) theo hai giai đoạn.

Giai đoạn I: La giai đoạn kết hợp, phản ứng tod nhiệt (AH = -17,09 Kcal/ mol) xảy ra ở

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

- Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy ECH : DPP = 2:1 thì hiệu suất tạo DGE <10% Do

đó thực tế phải lấy ECH : DPP < 2

- Khi ECH : DPP < 2 thu được nhiều oligome có phương trình tổng quát:

(%2) HC CH CHG + (HO ÈCÁ )OH 3

0 cH,

He Œ-0| 0 }C-{ }yo-œvơ-œ|Lo-C-( }œe- dụ

- Ngoài ra còn một xố phản ứng phụ ảnh hưởng đến qúa trình tổng hợp nhựa: đặc biệt

là phản ứng thuỷ phần ECH đưới tác dụng NaOH du tạo thành nhóm hydroxyl bậc mot ˆ

ở cuối mạch phân tử.

- Khối lượng phân tử dao động trong khoảng 300 đến 18000 phụ thuộc tỷ lệ mol giữa

LCH và DPP, nhiệt độ, thời gian phản ứng và nồng độ NaOH sử dụng

- Đồng thời có thể tổng hợp được nhựa epoxy có khối lượng phân tử cao từ nhựa có

khối lượng phân tử thấp thông qua phản ứng ngưng tụ với bisphcnol A Phản ứng như

n>1 nhựa Epoxy khối lượng phân tử cao.

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 4

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

1.3.1.2 Glycidylete của Novolak:

Loại nhựa novolak có 3-6 nhóm epoxy trong phân tử: n<l+6

- Dang glyxidylete của các phenol polyhydnc: resorcinol,

1: 1,2: 2-{p- hydroxyphenol) ctan, teưabromo- DPP.

- Dang Glyxidylete của polyol béo.

I.3.2 Glyxidy! este:

Diéu chế từ bằng phản ứng giữa ECH và axit cacboxylic có tách HCL

Vi dụ:

ROO, CH; CHa,

1.3.3 Glyxidy! amin:

Điều chế từ amin bac 1, bậc 2, béo hay thơm

RN le) Điều chế từ amin bậc 2

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

II TINH CHAT của NHGA:

IL1 Ly tính:

- Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn là nhựa nhiệt dẻo, không màu hay có mau vàng sáng.

Tùy theo khối lượng phân tử mà có thể có dang lỏng(M <450), đặc (450<M <800), rắn

(M >800 ),

- Nhựa cpoxy tan tốt trong dung môi hữu cơ: xcton, axetat, hydrocacbon clo hóa,

dioxan không tan trong các dung môi khác như hydrocacbon mạch thang

- Nhựa epoxy có thể phối trộn với các loại nhưa khác như phenol- formandchit,

nitroxenlulo, polyeste, polysufit

- Nhưa epoxy có thể chuyển sang dạng lưới không gian ba chiéu khi sử dụng các chất

đóng rắn nóng như: anhydrit phtalic, anhydrit maleic hay các chất đóng rấn nguội

như: polyamin mạch thẳng, polyamid

- Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có những tính chất quý báu như: bám dính tốt với nhiều loại vật liệu khác nhau, độ bển hóa học cao( nhất là đối với NaOH), độ bển cơ học

cao, cách điện tốt và bển nhiệt( 160%C-> 260°C),

Bảng | : Các đặc tính của nhựa epoxy:

HUỲNH THỊ CÚC

g3 : Các tinh chất điển hình ala Epon-828 và Epon-1001.

ST Khai ee Epon- 828 Epon -1001

Khối lượng đối với mỗi galon, Ibs, | 9,7

20%

Trọng lượng phân tử trung bình( gần | 380

đúng).

Trọng lượng dương lượng ( ạ nhựa để | 85

este hóa | mol acid

a

OH/100g nhựa

H.2 Hoá tinh:

- Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động là: nhóm epoxy và nhóm hydroxyl có thể

tham gia vào nhiều loại phản ứng khác nhau

- Nhóm epoxy dé dang phản ứng với các tác nhân ái nhân( nucleofin) và các tác nhân

ái điện tử( electrofin) Phản ứng xảy ra thuận lợi hơn khi có mặt xúc tác proton như:

ancol, phenol, axiL

- Nhóm hydroxyl hoạt động kém hơn nhóm epoxy nên chỉ phản ứng ở nhiệt độ cao có

II.2.1 Khả năng phản ứng cud nhóm epoxy:

Phản ứng đặc trưng của nhóm cpoxy là phản ứng cộng mở vòng cpoxy Tùy thuộc vào tác nhân tham gia phản ứng xảy ra theo cơ chế khác nhau.

II.2.1.1 Tác nhân ái nhân( Nucleofin):

Phan ứng xảy ra theo cơ chế S,’ tác nhân tấn công vào cacbon có ít nhóm thế( do ít

có cắn trở không gian).

ee 1á

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG Ũ

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

11,2.1.2 Tác nhân ái điện từ(electrofin) :

Phản ứng xẩy ra theo cơ chế S,° Giai đoạn nhanh tạo ra anion, tác nhân cũng tấn

công vào cacbon có ít nhóm thế( vì ít cản trở không gian).

II.2.2 Khả năng phản ứng của nhóm Hydroxyl:

Nhóm hydroxyl có hoạt tính kém cho nen phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao có xúc

tác trừ khi phản ứng xảy ra với izoxyanat (NCO).

II.2.2.1 Tác nhân ái nhân ( nucleofin):

Phản ứng xảy ra khi có mặt proton H*

HH

R-OH+ H -——> R-OW,, - R+HO

„ oH

R + OẾu ——*®R-O*p ——* R-O-R + H

II.2.2.2 Tác nhân ái điện từ( Electrofin):

Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao:

Các phản ứng trên dùng cho phản ứng biến tinh và đóng rắn nhựa epoxy.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 8

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

II ứng dụng:

Do khả năng linh hoạt của nhóm epoxy mà nhựa cpoxy được sử dụng rông rãi trong

công nghiệp như:

1-La chất kết dính cho cấu trúc tổ ong trong máy bay, cho cọ vẽ bằng lông cứng và

hợp chất bể mặt bê tông

2-Tao chất bột trét để sửa chữa tàu thuyền, ôtô có bỏ phan làm bằng nhựa dẻo hay

kim loại.

3-Tao hợp chất là đổ giả cho chế tạo khuôn đúc, in lụa, mẫu vẽ và dụng cu.

4-Tao bột trét tường trong xây đựng nhà cửa và đường cao tốc, tạo bột trét kín và trong

những ứng dụng đòi hỏi chống ăn mòn hoá học

5-Tao hợp chất có độ chịu nén, rung, nhựa tẩm, verni cho các thiết bị điện và điện tử.

Tạo những tấm nhựa mỏng trong sản xuất máy bay, tên lửa

Ngoài ra nhựa cpoxy còn có những ứng dụng khác như:

La chất phủ bể mặt để bảo trì và sơn phủ, sơn lót, sơn sàn

Sử dung trong mực in, xử lý tơ sợi, nha khoa, giải phẫu, chân tay giả, chất tráng đổ

chứa nhiên liệu, chất chống ăn mòn hoá học

Chất phụ gia cho các nguyên liệu đẻo như nhựa acrylic, vinyl, cao su tổng hợp và cao

su thiên nhiên.

B.DONG RAN NHUA EPOXY:

Tr những cpoxy nhiệt dẻo có trọng lượng phân tử rất cao, nhựa epoxy không bao

giờ dùng một mình mà được dùng với tác nhân đóng rắn hoặc xúc tác để tạo cấu trúc

không gian với tính chất cơ lý, chịu ăn mòn tốt và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Quá trình đóng rấn nhựa cpoxy là quá trình có hiện tượng giống quá trình lưu hoá

cao su, có thể tạo thành những vật liệu mềm và co din

Chất đóng rắn có thể kết hợp từng bậc với nhựa epoxy ; một số khác thì thêm vào

nhựa một lượng không lớn đóng vai trò xúc tác hoạt động.

Tuy theo tác nhân đóng rắn, diéu kiện đóng rắn mà nhựa cpoxy sau khi đóng rắn có

những tính chất khác nhau.

Đặc điểm:

-Đóng rắn bình thường không tao sản phẩm phụ

-Phản ứng đóng rắn là quá trình tod nhiệt và tốc độ phản ứng được tăng lên bằng

cách tăng nhiệt độ.

I.CƠ CHẾ DONG RAN:

L1.Đóng rắn với nhóm epoxy :

Vòng cpoxy dễ đàng phản ứng ở nhiệt độ thường với nhiều chất khác nhau có chứa

hiđrô linh động như: phenol, alcol, thiol, amin, axit cacboxylic ở 1 cao với anhydric

phtalic, maleic và đóng rắn xúc tác bằng amin bậc 3, axit và bazd Lewis tổng quát.

Ba phản ứng đóng rắn quan trọng cho nhựa epoxy là:

Phản ứng giữa nhựa cpoxy và amin.

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 9

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

Phản ứng giữa nhựa cpoxy và anhydric.

Phản ứng tự trìng hợp giữa các nhóm epoxy với xúc tác là axit và bazơ Lewis

1.1.1 Phản ứng giữa epoxy và amin:

Xảy ra ở nhiệt độ thường gọi là đóng rấn nguội:

” OH

R NHCH-CH-R + H,C—CH-R — Ro CH; -N- CH¡-CH-R

OH ° OH R OH

R: gốc, có thể giống hay khác nhau.

1.1.2 Phản ứng giữa epoxy và anhydric:

Phản ứng ở nhiệt độ cao, có hay không có xúc tác gọi là phản ứng đóng rắn nóng.

R: gốc, có thể giống hay khác nhau.

Nhựa epoxy có thể đóng rấn với nhóm hydroxyl với các chất như : nhựa uré,

melamin, phenol formandehit Phản ứng xảy ra ở t” >150°C.

Nhựa melamin butyl hoá và urê phản ứng với nhựa epoxy bằng phản ứng trao đổi

Nhựa phenol formandehit có thể phản ứng với nhựa epoxy theo các con đường sau:

Phản ứng trao đổi cte như nhựa amin.

Phan ứng giữa nhóm metylol chưa phản ứng voi nhóm cpoxy

Phản ứng giữa nhóm hydroxy phenol với nhóm epoxy

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 10

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

Trong đó phản ứng trao đổi ete là quan trong nhất.

Phản ứng đóng rắn duy nhất với hyđroxy xảy ra ở nhiệt độ thường là phản ứng với

izocyanat(-NCO), trong đó, nhựa epoxy đóng vai trò là một polyol.

II Tác nhân đóng rắn :

H.1-Đặc điểm:

Việc sử dụng các chất đóng rấn có vai trò quyết định đến tính chất của sản phẩm.

Tinh năng sản phẩm cao hay thấp là tuỳ thuộc rất nhiều vào tác nhân đóng rắn.

Chất đóng rin ở nhiệt độ thường cho epoxy gồm: polyamin, polyamid, các adduct,

polyizocyanat.là những chất rất nhạy cảm, có thể tiến hành đóng rắn ở nhiệt độ

thường, đặc biệt izocyanat (-NCO) có thể đóng rắn ở t< O°C.

Chất đóng rấn nóng cho epoxy gồm: các anhydric của axit phtalic, maleic và các chất

có chứa nhóm metylen linh động như: phenolform, ureform butanol hod Việc sử dung

bị hạn chế do phải dùng Ú cao, khó khống chế quá trình, màng vẫn đòn, co giãn kém.Đặc biệt với anhydric còn gây ra sự ăn mòn trong quá trình đóng rắn

Ngoài ra khi chọn chất đóng rắn ta chú ý những đặc điểm sau:

- Đặc tính sử dụng cắn thiết hoặc có thé chấp nhận được của hệ chưa xử lý: độ nhớt ở

nhiệt độ gia công, thời gian sống, trạng thái nhiệt và tính độc

- Quá trình đóng rắn , giai đoạn đóng rắn thêm và những điểu kiện về nhiệt độ

-Những tính chất( cơ, lý, điện và hoá học) yêu cầu đối với hệ đã đóng rấn

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

Polyetylenpolyamin:

(PEPA) HạN-[ˆCH+-CHrNH~|—CHƑ CH-NH,

Các polyamin phù hợp với việc đóng rấn nhựa epoxy ở nhiệt độ phòng hoặc sấy nhẹ.

Tuy nhên, chúng có nhược điểm là: phải tính toán chính xác, hút ẩm, dễ bay hơi và độc, thời gian sống của hợp phẩn cpoxy ngấn và dao động từ th đến 3h ở Ở =

Các hợp chất này là chất lỏng, có độ nhớt thấp, trộn hợp tốt với nhựa epoxy Chúng

có độ bay hơi nhỏ hơn so vơi diamin mạch thẳng nhưng có độc tính tương tự

¢) Polyamin mạch thẳng biến tính:

Để khắc phục những nhược điểm của polyamin mạch thẳng, phải biến tính chúng để

tạo ra những chất biến tính loại mới có cấu trúc và hoạt tính khác nhau.

Chất đầu tiên thuộc dang này là adduct của polyamit với monome và olygome epoxy

Phản ứng xảy ra trong điểu kiện dư amin Adduct có thể được tách ra từ khối phản

ứng bằng cách chưng cất amin dư( gọi là adduct cô lập) hoặc sử dụng dưới dạng dungdịch chứa amin dư (gọi là adduct phản ứng).

NH;{CH;);-NH-‹CH;);-Chất đóng rắn adduct của amin có các ưu điểm sau : độ độc nhỏ hơn, tính chất cơ lý

của tổ hợp tốt hơn, hạn chế được sự mờ đục của màng phủ so với amin mạch thẳng khi đóng rin ở điểu kiện ẩm cao Adduct amin có thể dùng để đóng rắn cho hệ sơn lót

epoxy chống ăn mòn Tuy nhiên, độ nhớt của adduct cao hơn độ nhớt của polyamin

ban dau Ngoài ra khả năng phản ứng của adduct nhỏ hơn polyamin mach thẳng Vìvậy, trong một số trường hợp để đóng rấn ở nhiệt độ thấp và độ ẩm cao thường đưa

thêm vào chất xúc tác axit xalixilic hoặc phenol.

đ) Polyamidamin:

La sản phẩm trùng ngưng giữa diamin và axit cacboxilic, được dùng làm chất đóngrắn cho nhựa epoxy

Cơ chế đóng rắn nhựa cpoxy bằng polyamid tương tự amin đa chức O đây, quá trình

đóng rấn không phụ thuộc vào hiđro của nhóm amid -CO-NH- mà phụ thuộc vào

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 3

Việc sử dụng polyamid so với polyamin mạch thẳng có những ưu điểm : độ bay hơi

thấp, giảm độ độc, tăng độ mềm dẻo, thời gian sống dài, tỷ lệ đương lượng cpoxy và

chất đóng rắn có thể thay đổi trong giới hạn rộng, tổ hợp sau đóng rắn có tính chất cơ

lý, hoá học tốt phù hợp cho việc đng dụng làm màng phủ cũng như keo dán kết cấu

Amin thơm có khả năng phản ứng thấp hơn polyamin mạch thẳng Quá uình đóng

rắn ở nhiệt độ cao (t°>150°C), vận tốc phản ứng sẽ tăng lên khi cho vac chất xúc tác

cho proton hay axit Lewis (BF;, SaCL, TiCl, )

f) Dixiandiamid:

Tổn tại dưới hai dang công thức tautome

Chi phản ứng với nhóm epoxy khi t°>150°C, nhờ có mặt của caé nguyên tử hydro

hoạt đông mà nó tương tác được với nhóm epoxy cũng như nhóm hydroxyl.

Ưu điểm: độ ổn định lưu kho, cân bằng đặt tính bén vật lý và hoá học, độ bani dính

tốt rất thích hợp cho mang phủ và keo dán.

IL3-Chất đóng rắn axit:

Axit đa chức và anhydrit thường dùng để đóng rin nhựa epoxy có khối lượng phân tử

cao, phản ứng ở nhiệt độ cao(150°C > 180°C) và khoảng thời gian dài Ngoài phản

ứng mở vòng nhóm epoxy nó còn có phản ứng este hoá với nhóm hydroxy! nên sản

phẩm phụ là H;O Để hạn chế sản phẩm phụ ta thường dùng anhydrit và cũng giảm

được nhiệt độ phản ứng.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 14

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

Các anhydrit phổ biến:

Anhydnt phtalic: ake

|ow

Giai đoạn |; mở vòng anhydric bằng nhóm hydroxyl.

Giai đoạn 2: nhóm cacboxyl phan ứng vớ nhóm epoxy

Giai đoạn 3: mở vòng nhóm epoxy bằng chính nhóm hydroxy! vừa mới tạo thành

Ở 180° C xảy ra phản ứng este hoá của mono este với nhóm hydroxyl của nhựa

Thường dùng là olygome da chức như nhựa: phenol-formandêhit, ure-formandchit

Đóng rắn bằng các olygome tạo ra vật liệu có tính chất tốt như: bển hoá học, bén

nhiệt, mau đẹp, bén kiểm, thời gian đóng rin ngắn, đặc biệt độ bến điện rất tốt do đó

hay được đùng trong ngành kỹ thuật điện.

SVTH: NGUYÊN THỊ THU HƯƠNG 16

Các phản ứng hoá học trong đầu:

I.3.1 Sự thuỷ phân tạo axit béo:

Glyxêrt + HO ———> Glyxênn + Axi béo

Tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ và thay đổi theo néng độ các chất phan ứng.

Vậy dẫu càng ẩm, nhiệt độ càng cao thì độ axit càng tăng nhanh

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

1.3.2 Sự oxy hoá:

Quá trình oxy hoá xảy ra trong dầu rất phức tạp, các axit béo bị oxy hoá tạo thành

các andehit, xcton, epoxy

Ở nhiệt độ thường oxy không khí tác dụng chủ yếu và do cdc axit tự do và các axit

liên kết trong glyxerit có nhiều nối đôi và axit no cũng bị oxy hoá.

II DAG DAG NÀNH EPOXY HOA( ESO):

H.1 Dinh nghĩa:

ESO (Epoxydizedsoy-bean oil), theo định nghĩa nhựa epoxy, là một dạng nhựa

epoxy.

Dau đậu nành epoxy hoá được tao thành từ dầu đậu nành tiến hành epoxy các nối

đôi trong gốc R để tạo thành nhóm epoxy: —CH-CH~

IL.2 Tính chất của ESO:

- Dầu đậu nành epoxy hoá có khối lượng phân tử cao nhưng chưa phải là Olygome

- Dầu đậu nành epoxy hoá có độ bay hơi thấp, dễ phối trộn với nhựa tại nhiệt đồ

phòng( có thể làm chất hóa dẻo và chất ổn định cho nhựa).

- Cơ sở của ESO là những chất glyxêrit béo chưa no của dấu đậu nành được epoxy

hoá.

- Dầu đậu nành epoxy hóa thường dùng trong các hợp chất ổn định khác ( thường kết hợp với Zn hay Ca) cho hỗn hợp ổn định rất tốt có khả năng phân hủy trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng, giảm lượng chất ổn định và đất tiền khác và không gây độc hai cho sản phẩm.

Tóm lại: các chất ổn định dang epoxy thường dùng phụ trợ với nhau trong đó ESO

là chất ổn định phụ trợ quan trọng bậc nhất.

IL3 Những phương pháp epoxy hoá:

Ban thân các loại dấu có chứa nối đôi , do đó nó có thế phản ứng epoxy với các tác

nhân epoxy hoá.

Các tác nhân cpoxy hoá thường dùng là các peaxit như: axit pebenzolic, axit

peformic, axit pcmonophtalic, axit peclobenzoic

4® Axit peaxetic: được dùng rộng rãi vì nó có hiệu suất epoxy hoá cao, khả năng

ẩn định đáng kể ở nhiệt độ thường, tốc độ mở vòng epoxy thấp, có thể dùng

trong môi trừơng đồng thể hay dị thể.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 18

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

4% Axit pebenzoic: là tác nhân epoxy hoá có hiệu quả nhất nhưng không kinh tế và

rất độc.

4 Axit peformic: tốc độ epoxy hóa cao hơn axit peaxetic nhưng diéu khiển cẩn

thận để tránh mất nhóm epoxy do mở vòng epoxy bởi axit peformie( axit

mạnh).

Phản ứng epoxy hoá thường tiến hành trong các dung mồi: benzen, toluen,

cloroform, cty laxctaL

Các loại dầu thường được epoxy hoá trong điểu kiện nhẹ để tránh mở vòng epoxy

Nhiệt độ phản ứng từ 25°C > 60°C, khuấy nhẹ để tách pha tốt giảm sự tiếp xúc giữa

dẫu đã epoxy hoá và axit trong môi trường phản ứng

VD: Dang tác nhân epoxy hoá là axit peforomic ta có phương trình phản ứng sau:

H,O, + HCOOOH- ~ HcooH + H,O

HCOCOH + R-CH-CH-R’ COOH = RCH CH R' COOH + HCOOH

Nước cũng có khả năng mở vòng epoxy chưa cao.

11.4 Phân loại đầu:

Có thể phân loại đầu thực vật theo bản chất và hỗn hợp axit béo tạo thành glyxerit,

hoặc dựa trên chỉ số iôt.

II.4.1 Phân loại dựa trên bản chất và hén hợp axit béo:

Gồm những nhóm sau: nhóm axit lauric( dầu đừa, đầu cọ) Nhóm bơ thực vật( chất

béo lấy từ cacao), nhóm axit oleic và linoleic( dầu phọng, dầu mè, dầu bắp, dầu oliu),

nhóm axit lioneic( dầu đậu nành, dẫu lanh, đầu caosu), nhóm axit béo có nối đôi liền

hợp( dầu trẩu), nhóm hydroxylaxit( dẫu thầu dẫu)

11.4.2 Phân loại dựa trên chỉ số lôt:

4 Dầu không khô: Chỉ số lôt thấp dưới 95( dầu dừa, đầu phọng, dẫu oliu, đầu

cọ ) loại này không được sử dụng trong công nghiệp sơn, verni mà chủ yếuding trong thực phẩm và chất tẩy giặt

Dầu bán khô: chỉ số lôt từ 95 > 130 (dâu đậu nành, dẫu cao su, dầu bông, đầu

mè, dầu hướng dương ) có thể dùng trong thực phẩm và trong công nghiệp

sơn, verni, mực in

Dầu khô: chỉ số iôt trên 130( dầu lanh, dầu trẩu) được sử dụng trong công

nghiệp sơn, verni, kco mực in

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 19

THU-VIEN

GVHD: HUYNH THỊ CÚC

CHUONG III: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SƠN

Sơn là một hệ phân tấn ở trang thái lỏng, bao gồm nhiều thành phan có khả năng

bám dính trên bể mặt vật liệu trong điểu kiện nhất định tạo ra một lớp màng che phủ

để hảo vệ các tính chất của vật liệu dưới tác dụng của các điểu kiện khác nhau của

môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, ăn mòn

II Tính chết của màng sơn:

Khi nghiên cứu về các tính chất của màng sơn, phải xét đến các tính chất sau: màu

sắc, tính che ánh sáng, độ bóng, độ láng, cứng, mềm dẻo, chịu va đập, chịu ăn mòn,

bám dính, bển môi trường: ánh sáng, nhiệt, nước và hóa chất.

H.1 Tính bám dính:

Sơn phải dính chặt vào bể mặt vật liệu, độ bám dính tuỳ thuộc vào bể mặt của vật

liệu, do bản chất của chất tạo màng và sức căng bể mặt giữa bể mặt rấn và bể mặt

chất lỏng.

IL2 Tính bền co lý:

Màng sơn phải vừa bén cơ học lại vừa co gidn tốt Các tính năng cơ lý bao gồm: độ

mềm đẻo, co giãn, độ cứng, độ bén va đập, bển uốn, mài mòn

Thong thường, các tính chất này được tiêu chuẩn hoá để dựa vào đó có thể đánh giá

được chất lượng màng sơn.

Nếu bền cơ lý nhưng độ mềm dẻo, co giãn thấp thi màng sơn dễ bị nứt và ngược lại,nếu màng sơn mềm dẻo quá thì để bị trầy tróc khi sử dụng

Nên muốn vưà bển, vừa co giãn phải kết hợp nhiều loại chất tạo màng với nhau.

IL3 Tính bền hoá học:

Đối với sơn, độ bến hoá học chủ yếu là bến mồi trường với độ ẩm hay trong không

khí: các kim loại đa hóa trị tự do, các nhóm chức chưa phản ứng của sơn sẽ là tác nhân

gây nên các phản ứng lão hóa làm hư hỏng màng sơn trong các điểu kiện tác động của

ánh sáng, hơi nước và không khí Tính chất chịu môi trường và mật độ che phủ cao của

màng sơn cũng quyết định đến tính chất chống thấm, chống ri và độ 6n định hoá họccủa mang sơn, tăng tính bén với thời gian, làm chậm quá trình lão hoá

H4 Tính mỹ quan:

Độ láng, khả năng giữ màu, tốc độ khô của màng sơn là những yếu tố quan trọng

đánh giá chất lượng của sơn.

lll Các thành phần cốu tạo mang sơn:

Cấu tao màng sơn bao gồm 2 phần chính: chất bay hơi và chất không bay hơi.

Chất không bay hơi: chất mang tạo nên màng sơn gồm

+ Chất tạo màng.

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 20

Chất tạo màng là thành phần chính yếu quyết định tính chất của màng sơn.

Nhiệm vụ của chất tạo màng là kết hợp với bột màu, bộ độn để tạo nên màng che

phủ liên tục trên bể mặt vật liệu

III.1.2 Yêu câu của chất tạo màng:

- Lam cho màng sơn có đặc tính kỹ thật cao.

- Bam đính tốt trên bể mặt vật liệu

- Hoà tan trong dung môi thông dụng.

- Tinh chất hoá học không thay đổi theo thời gian bảo quản và sử dụng

- Phân tấn tốt bột màu

lIIl.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các tính chất của hợp chất cao phân tử

(nhựa ) dùng để tạo sơn:

III.1.2.1 Trọng lượng phân từ:

Trọng lượng phân tử càng cao thì các tính chất: bển cơ học, tính đàn hồi, độ nóng

chảy, tính chịu nhiệt cũng tăng Nhưng trọng lượng phân tử càng cao thì khả năng hoà

tan của nhựa vào dung môi giảm.

Một số nhựa không tan trong dung môi mà chỉ trương, chúng được dùng để tạo sơn nhũ

tương, sơn huyền phù

IIL1.2.2 Mite độ đồng đều về trọng lượng phân tử:

Trọng lượng phân tử kém đồng đều sẽ làm giảm tính chịu nhiệt, độ bén của màng

sơn nhưng tăng khả năng hoà tan của nhựa.

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 21

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

1.1.2.3 Cấu tạo phân từ:

Hợp chất có nhiều nhóm phụ dai thì nhựa dé hoà tan nhưng kém bén cơ học và ngược

lại.

III.1.2.4 Thành phân hoá học của phân từ:

Dùng các monome có liên kết giữa các mất xích C-Si, C-C thì mang sơn ổn định

dưới tác dụng của của hoá chất( axit, kiểm).

Còn nếu có chứa liên kết este, plyamit thì kém bến đưới tác dụng của hóa chất.

Các monome có chứa nhân thơm thì màng sơn chịu nhiệt tốt.

1H 1.2.5 Độ phân cực của phân tà:

Các nhóm phân cực làm tăng độ cứng và độ chảy mềm của polyme thường có nhược

điểm là làm cho màng sơn dễ hút nước

Các nhóm phân cực ảnh hưởng đến khả năng hoà tan và bám dính của Polyme

VD:

- Nhóm -OH ( phân cực mạnh) tăng khả năng hoa tan của nhựa vào các loại rượu

nhưng lại làm giảm khả năng hoà tan vào các loại hiđrocacbon.

IHH.2 Dung môi:

III.2.1 Định nghĩa:

Dung mồi là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hoà tan chất tạo màng và sẽ bay hơi trong

quá trình hình thành màng sơn.

Yêu cầu của dung môi:

-Hòa tan được hoàn toàn chất tạo màng, tạo được một dung dịch có độ nhớt thích hợp

cho việc sử dụng và bảo quản.

- Có vận tốc bay hơi theo yêu cầu và tạo nên màng sơn có tính chất tối tu

- Có mùi chấp nhận được.

- Rẻ, không hiếm

- Trung tính, Sn định

- Có nhiều nhóm phân cực sẽ tăng khả năng bám dính của màng

III.2.2 Vai trò của dung môi:

Với chất tạo màng khô hoá học: dung môi có vai trò tạo nên một dung dịch sơn để cóthể sơn theo phương pháp thích hợp nhất.

Với chất tạo màng khô vật lý: dung môi có vai trò phức tạp hơn vì nó không những ảnh

hưởng đến việc chọn phương pháp sơn mà còn quyết định thời gian khô và tính chất

của màng sơn.

Trong trường hợp này ta cẩn dùng hỗn hợp hệ dung môi để thu được màng sơn chất

lượng cao.

Thông thường ngoài dung môi thực ta còn dùng chất pha loãng giúp cho quá trình hoà

tan chất tạo màng với dung môi thực, và nó thường rẻ hơn dung môi thực.

Các đặc tính của dung môi:

III.2.3 Khả năng hoa tan của dung môi:

- Các loại nhựa trong công nghiệp sơn thường có cấu trúc mạch thẳng với các nhánh là các nhóm chức nhỏ, những mạch này luôn luôn ở trạng thái chuyển động Brown Các

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 22

GVHD: HUỲNH THỊ CUC

mạch này trong khi chuyển động có thể đến gần nhau thiết lập lực hấp dẫn do một loại

liên kết hoá trị phụ tạo nên cản trở chuyển động của mạch và hình thành hệ nhớt

- Dung dịch nhựa trong dung môi là sự “xâm nhập “ của phân tử dung môi vào khoảng

trống giữa các mạch và làm tăng khoảng cách giữa các mạch cản trở sự hình thành liênkết hoá trị phụ, do đó giảm lực tác dụng giữa chúng cho nên độ nhớt giảm đi

- Trong thực tế nhựa chỉ hoà tan trong một số dung môi thích hợp theo quy tắc thực nghiệm “Các chất giống nhau thì hoà tan vào nhau ”

- Dưa vào thông số hòa tan 8 để chọn dung môi cho nhựa Nếu 8 dung môi nằm trong

khoảng 6 của nhựa thì quá trình hoà tan có thể xảy ra,

- của hệ dung môi và trung bình cộng của tất cả các cấu tử điều chỉnh với hàm lượng

phần trăm thể tích của chúng

- Sau đây ta sé khảo sát thêm một số dữ liệu vé các thông số hoà tan của dung môi và

của nhựa

Bảng 5: Thông số hoà tan của một số dung môi thông dụng.

5, dung môi có liên kết hydro mạnh

Bing 6: Thông số hòa tan của một số loại nhựa.

Thông số hòa tan trong dung mồi có liên kết

Các loai nhưa hiđro

III.2.4 Nhiệt độ sôi:

Nhiệt độ sôi của dung môi là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bằng áp suất khí quyển.

- Khi điểm sôi của hỗn hợp cao hơn hay thấp hơn từng thành phan của hỗn hợp gọi làhỗn hợp đồng sôi

III.2.5 Tốc độ bay hơi:

Tốc độ bay hơi là tốc độ tương đối mà dung môi thoát khỏi màng sơn

Tốc độ bay hơi của dung môi sau khi sơn rất quan trọng, nhất là đối với màng khô

vật lý như sơn alkyd, sơn cao su clo hoá

Tốc độ bay hơi quá lớn sẽ cho độ chảy kém, mang sơn sẽ không đều do đó độ bền sẽ

không cao.

Tốc độ bay hơi quá bé sẽ làm cho màng sơn lâu khô ảnh hưởng đến quá trình gia công

và có độ chảy quá lớn tạo mang sơn không đều.

- Quy tắc chọn dung môi:

Dùng phương pháp quét: Chọn dung môi có độ bay hơi thấp.

Ding phương pháp phun: Chọn dung môi có độ bay hơi cao.

Tốc độ bay hơi của dung môi thường được biểu hiện bằng cách so sánh với độ bay hơicủa dung môi chuẩn

Bảng 7: Tốc độ bay hơi của một số dung môi

GVHD: HUỲNH THỊ CUC

III.2.6 Điểm cháy:

Dung môi là những chất dé cháy, có ba loại độ cháy của dung môi là:

Nhiệt độ bùng cháy: tỦ khi gặp lửa thi bùng cháy.

Nhiệt độ bốc cháy: 1Ÿ mà dung môi ở dạng lỏng, gặp lửa thì bốc cháy.

Nhiệt độ tự bốc cháy: t° mà hỗn hợp hơi dung môi và không khí tự bốc cháy mà không

cân mỗi lửa

Hơi dung môi và không khí ở 1Ÿ nào đó với một tỉ lệ nào đó về thể tích có thể gây nổ.

Nếu tỉ lệ đó ở dưới giới hạn thấp hay trên giới hạn cao thì sự nổ không xảy ra.

Bột mau làm cho mau sơn có mau và có tính chắn sáng

Tuy nhiên theo định nghĩa ta thấy:

+ Bột mau không cần có tính chấn sáng và có màu, Bột màu không có tính chấn sáng

gọi là bột độn, nó có tác dụng làm giảm giá thành sản phẩm.

+ Có những vật liệu tan được dùng trong màng phủ có màu sắc nhưng đó không phải là

bột màu.

Có hai loại bột màu: tự nhiên và nhân tạo mỗi loại có hai loại vô cơ và hữu cơ

III.3.2 Tính chất của bột màu:

Gồm: mau sắc, 46 đục, tốc độ thấm ướt, tốc độ khô, độ đặc, sự lão hoá, sự ổn định mau

, sự ổn định hoá chất, tỷ trọng, tốc độ kết tủa.

III.3.3 Những đặc trưng của bột màu:

1.3.3.1 Khả năng che phủ của bột màu:

Khả năng che phủ của bột màu phụ thuộc vào nhiều yếu tố Một trong những yếu tố

đó là sự khác nhau giữa hệ số chiết suất (RI) của bột mau và chất kết đính( môi trường

mà bội màu phân tán).

SVTH: NGUYEN THỊ THU HƯƠNG 25

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

Bảng 9: Hệ số chiết suất của một số vật liệu

TẾ số chiết suất (RI)

Ngoài khả năng che phủ của bột màu còn phụ thuộc vào kích thước hạt.

111.3.3.2 Kích thước hạt của bột màu

Kích thước tối đa của bột màu:

Kích thước bột màu ảnh hưởng đến một số tính chất của mang sơn như:

+ Khả năng che phủ của sơn trắng từ hiệu ứng phân tán ánh sáng

+ Khả năng che phủ và cường độ nhuộm màu của sơn.

+ Độ bóng hay độ láng của bể mặt

+ Sự tách màu hay sự đổi màu

+ Độ đặc: Liên quan đến sự hấp thu dầu.

+ Tốc độ kết tủa của bột màu

+ Khả năng phản ứng hoá học và vật lý với chất mang

Bảng 10: Kích thước một số loại bột màu

Cacbon blacks 0,010 > 0,025 =

Furnace blacks 0,030 > 0,090

Bột màu hoá hoc 0,010 > 1,000

Bột mau tư nhién 1,000 > 25,000

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

HỊ 3.3 3 Một số đặc tính khác của bột màu:

Sự hấp thu dau: bị ảnh hưởng bởi thời gian cần thiết cho việc trộn lẫn, áp suất của quá

trình trôn, bể mặt chất mang và bột màu.

Nông độ thể tích tới hạn: (CPVC) mỗi loại sơn có một CPVC khác nhau Nếu trên giátrị này màng sơn sẽ xốp làm tăng khả năng hát ẩm và có hại cho màu sắc của màng

Tỷ trọng: ảnh hưởng đến tốc độ sa lắng của bột màu trong quá trình bảo quản

Độ bến màu: bột mau hữu cơ dé bị biến đổi màu hơn bột màu vô cơ

‘Tinh chịu nhiệt: Bột màu không được thay đổi tính chất khi gặp nhiệt

GVHD: HUYNH THỊ CUC

lII.4 Phy gia:

III.4.1 Chất làm khô:

Chất làm khô giúp tăng nhanh quá trình khô của màng sơn, thường đùng các muối xà

phòng của kim loại đa hoá trị: Pb, Co, AL

Các chất làm khô giúp tăng nhanh quá trình oxy hoá của chất tạo màng, xúc tiến

phản ứng tạo mạng lưới giữa các liền kết đôi

III.4.2 Chất hoá déo:

La những chất có trọng lượng phân tử thấp, khó bay hơi và trộn lẫn với chất tạomàng, có tác dụng tăng và duy trì tính mềm déo của mang

Có 2 loại chất hoá dẻo:

+ Chất hóa déo vật lý: trộn cơ học vào polyme.

+ Chất hoá déo hoá học: xảy ra phản ứng đồng trùng hợp với polyme

Yêu cầu của chất hoá dẻo:

+ Không ảnh hưởng đến màu sắc màng sơn.

+ Không làm thay đổi màu sắc trong quá trình sử sụng

+ Không doc.

III.4.3 Chất chống lắng bột màu:

Chất chống lắng sẽ hấp thụ vào bể mặt bột màu làm tăng thể tích của nó, tức là tỷ

trọng sẽ nhỏ đi và khuynh hướng lắng đọng sẽ giảm.

11.4.4 Chất phân tán bột mau:

La những hợp chất hữu cơ có hoạt tính bể mặt có cả nhóm chức có cực và nhóm chức

không cực Khi cho những chất này vào màng sơn thì sẽ hấp thụ lên bể mặt bột màu

11.4.5 Chất chống váng:

Vang: là chất tạo mang bị khô bởi không khí trong quá trình bảo quản( chưa quét).

Cách khấc phục:

+ Bơm N, vào lon sơn đuổi O;

+ Dong đầy sơn để giảm thể tích không khí trên bể mặt sơn.

+ Dang ngay sau khi mở hộp.

+ Dùng chất có cơ chế làm giảm sức căng bể mặt của sơn

Chất chống váng thường dùng là: MEK- oxinc.

III.4.6 Chất chống nấm mốc và chất chống hà:

Chất chống mốc thường dùng để ngăn chặn sự xám nhập của vi khuẩn:

phenol-formandehit với hàm lượng từ 0,05% đến 0,3%.

Chất chống nấm thường thường dùng để ngăn chặn sự xâm nhập của nấm từ không

khí hay từ vật liệu vào sơn, thường dùng là bari mctaborat với hàm lượng từ 5% >

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

IV Cơ chế Go mang sơn:

Có hai cơ chế xảy ra khi sơn khô tạo thành màng mỏng rắn( gọi là màng sơn)

„ Cơ chế khô vật lý:

Yn gọi là khô bay hơi, khí dung môi bay hết thì mang sơn khô

VD: Sơn cao su, sơn vinyl

«Cơ chế khô hoá học:

LA quá trình đóng rắn màng thông qua phản ứng hoá học:

Khô oxy hoá: dung môi bay hết, màng sơn tác dụng với oxy không khí mới khô được.

Khô do phản ứng trùng hợp: dung môi bay hết, hai thành phần của sơn phản ứng với

nhau tạo thành màng sơn khô.

VD: Sơn epoxy, sơn poly urêtan

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG ^9

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

CHƯƠNG IV: SƠN EPOXY

I Giới thiệu về son epoxy :

1.1.Khái niệm:

Sơn nước được dùng trong các lĩnh vực tau biển, những khu vực dưới nước, sàn tau ,

hamtầu ,các loại thùng chứa Sơn epoxy là loại sơn chịu hoá chất, thời tiết, môi

trường và cả tia tử ngoại Ngoài ra thời gian sử dụng của nhưa epoxy rất lâu.

Màng sơn epoxy thường di từ các loại nhựa có khối lượng phân tử 45O+500 (ví dụ: epikote 828), 850 +1000 (epikote 001), 1750 + 2050 (epikote 1007) Nhưng khi khối lượng phân tử tăng thì tính tương hợp với các chất tạo màng khác giảm Mặt khác, nếu

dùng nhựa epoxy có khối lượng phân tử thấp, thí dụ như epikote 828 Do khối lượng của phân tử nhưa này tương đối thấp nên vị trí của hai nhóm epoxy tương đối gần nhau

khi đóng rắn, nhựa sé có tính linh động kém, độ giòn cao hơn so với nhựa cpoxy có khối lượng phân tử cao, vì vậy người ta thường chọn nhựa có khối lượng phân tử từ

khoảng 850+1000 (epikote 1001) để làm sơn

Sơn cpoxy thường có các đặc tính sau:

- Dinh tốt do chứa nhiều nhóm có cực.

Su thành lập công thức của một vài loại sơn được đạt trên cơ sở chất mang chứa nhựa

epoxy như là chất mang thực Sự thương mại hoá thành công những vật liệu này như đã được nhận thức trong sơn phủ, kết quả từ phản ứng của những vật liệu khác với nhựa cpoxy qua nhóm hydroxyÌ bậc 2, nhóm epoxy cuối, hay cả hai nhóm trong công thức

phân tử Điều này đưa đến việc chia sớn epoxy ra làm 4 loại:

1.2.1 Epoxy ester

Loại sơn này chống ẩm tốt, có khả năng chống gi và bến với tia tử ngoại

1.2.2 Hệ đóng rấn nguội trên cơ sở tác nhân đóng rắn có chứa nhóm amin Sơn epoxy —amin : bén hoá học.

Sơn epoxy -polyamin : màng co dan , bén va chạm, chịu khí hậu nhiệt đới tốt.

I.2.3 Hệ đóng rắn nóng:

Đặc biệt là những hệ mà nhựa epoxy cho phản ứng như nhựa phenolic, nhựa nhiệt

rắn arcylic màng sơn phải sấy khô ở nhiệt độ cao 195+220°C trong thời gian 20+40

phút.

1.2.4 Hệ nhiệt déo epoxy trên cơ sở khối lượng phân tử nhựa epoxy cao:

Loại sơn này chống ẩm tốt, có khả năng chống gỉ và bến với tia tử ngoại

SVTH: NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG 30

GVHD: HUỲNH THỊ CÚC

II Nhga epoxy đóng rắn trong sơn pha:

IL1 Hệ nhựa epoxy đóng rắn nguội:

Gém có poliamin, poliamit và adduct của nó.

II.1.1 Poliamin làm tác nhân đóng rắn:

Amin béo đa chức (dictylen amin, trietylen amin, tetractylen amin, pentamin) là

những tác nhân lưu hoá đầu tiên đã được dùng vào nhựa epoxy trong việc sơn phủ

Poliamin phản ứng ở nhiệt độ phòng với nhóm cpoxy cuối của phân tử epoxy và

thường dùng vào khoảng 6 phr(phần đóng rấn trên 100 phần nhựa) với dung dịch nhựa

cpoxy có khối lượng phân tử khoảng 900 Khi lưu hoá, những hệ này chịu được dung

môi và hoá chất, đặc biệt là kiểm

Lượng polyamin cần thiết để đóng rấn nhựa cpikote có thể được tính toán từ hàmlượng nhóm epoxy (EGC) của nhựa và trọng lượng wong ứng, đối với hydrogen hoạt

đóng của polyamin, do đó nếu:

4 EGC của nhựa =E mmolkg.

% Đương lượng hydro hoạt động có trong polyamin =W,

© Lượng polyamin =E.W.10“phr

(phr= phần khối lượng polyamin dùng trên 100 phần khối lượng nhựa)

Đối với nhựa epikote 1001 thì tỷ lệ amine được dùng như sau:

I1ylcnc diamin(EDA) :3,0 + 3,4 phr

* Dietylene triamin(ĐWTA) 42+ 4,7 phr

* Trictylene tetraamin(TETA) 48 + 5,5 phr

se Gây kích thích lên da và mắt, mức độ gây kích thích phụ thuộc vào chính lượng

polyamin dùng và đặc biệt vào sự bay hơi của chúng.

e Những quy định về sự thải những hạn chế việc sử dụng của nhiều loại amin

e Polyamin có xu hướng tạo ra trên bể mặt của màng sơn những khuyết tật như bị

“blooming “ Hiện tượng này, trông bể ngoài như mù sương muối, ngoại quan trongnhư dẫu, nguyên nhân là do việc ngưng tụ hơi ẩm trên bể mặt tiếp theo là tạo thànhnhững phức chất của muối Thực chất, “blooming * có thể giảm bằng cách cho nhựa

và taé nhân đóng rắn trộn lẫn để lão hoá trước khi sử dụng

Tuy nhiên một phương pháp khác là dùng adduct của amin, adduct của amin làm giảm

hiện tượng “blooming “ và giảm cả khả năng bay hơi của polyamin, do đó cải thiện được cả môi trường và việc sử dụng Do vậy adduct của amin được ưa đùng hơn amin

tự đo.

II.1.2 Polyamin-adduct làm tác nhân đóng rắn:

Adduct được tạo thành bằng cách cho lượng polyamin dư phản ứng với dung dịch

nhựa epoxy trước( cứ một phân tử nhựa cpikotc phản ứng với hai phân tử amin) Tuyphản ứng điểu chế giống nhau nhưng có hai loại adduct

® Isolated adduct:

SVTH: NGUYEN THI THU HUONG 31