Báo cáo thực tập sơn PU

Tuy nhiên thành phần chính tạo nên những khác biệt trong tính năng của nó như tính năng cơ lý cao, bền thời tiết, hóa chất… chủ yếu là do chất tạo màng, mà cụ thể ở đây là nhựa polyureth

MỤC LỤC

PHẦN I MỞ ĐẦU 3

PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

I Chất tạo màng : 5

1 Alkyd urethan : 5

2 Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm : 5

3 Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng nhiệt: 6

4 Nhựa hai thành phần polyisocyanate và polyol: 7

a Polyisocyanate( chất đóng rắn) 8

b Polyol ( nhựa gốc ) 10

c Tính toán tỉ lệ giữa polyol và polyisocyanate: 11

II Bột mầu, bột độn: 12

1 Giới thiệu về bột mầu, bột đôn 12

2 phân loại bột mầu: 12

3 Bột mầu, bột độn trong sơn polyurethan: 13

4 Dung môi 13

4.1 Phân loại dung môi: 13

a Dung môi hydrocacbon: 13

b Dung môi oxi hóa: 15

4.2 Tính chất của dung môi: 16

a Khả năng hòa tan: 17

b Tốc độ bay hơi: 18

5 Phụ gia: 21

PHẦN III - KỸ THUẬT SẢN XUẤT SƠN POLYURETHAN 21

A Đơn phối liệu: 21

I Xác định thành phần nhựa: 21

II Xác định thành phần bột mầu, bột độn: 21

III Xác định thành phần của dung môi: 22

IV Xác định thành phần của phụ gia: 24

B Quy trình thao tác công nghệ: 24

I Giai đoạn ủ muối: 25

a Mục đích: 25

b Quy trình thực hiện: 26

II Giai đoạn nghiền: 26

a Mục đích: 26

b Quy trình thực hiện: 26

III Giai đoạn pha: 26

a Mục đích: 26

b Quy trình thực hiện: 27

IV Giai đoạn đóng sản phẩm: 27

C Chỉ tiêu kỹ thuật của sơn polyurethan: 27

D Những lỗi thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục: 29

PHẦN IV : KẾT LUẬN 30 PHẦN V- DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHẦN I MỞ ĐẦU

Theo em được biết thực tập đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên Dù có lý thuyết tốt nhưng bạn luôn phải có thực tế Do đó quá trình thực tập sinh viên thu được nhiều kiến thực bổ ích từ thực tế Sinh viên có thể thấy được mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tế, có thể hiểu rõ hơn về ngành mình học, hiểu được các yêu cầu của công việc Và từ đó, sinh viên có được những định hướng cho mình

Là sinh viên khoa công nghệ hóa trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội em rất may mắn được thực tập tại công ty TNHH Nippon Paint Hà Nội, là một công ty có môi trường làm việc rất tốt, rất quan tâm đến đời sống của nhân viên, các nhân viên trong công ty thì rất chuyên nghiệp và hòa đồng

Ngành sơn là một ngành không phải mới mẻ ở Việt Nam Nhưng qua thực tế tiếp xúc với công việc cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các anh chị em trong công

ty em đã hiểu hơn về ngành này

Cũng như những loại sơn khác, sơn polyurethan cũng bao gồm 4 thành phần chính: bột màu, bột độn, dung môi, và phụ gia Tuy nhiên thành phần chính tạo nên những khác biệt trong tính năng của nó( như tính năng cơ lý cao, bền thời tiết, hóa chất…) chủ yếu là do chất tạo màng, mà cụ thể ở đây là nhựa polyurethan

Nhựa polyurethan bắt đầu xuất hiện ở Đức năm 1937 và từ đó nó đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp sơn điều này lả vì nó có tính năng cơ lý tuyệt vời

do có thể tạo thành các nối ngang ở nhiệt độ thường, ban đầu mục đích chế tạo nó là nhằm chống lại sự thống trị củ nylon nhưng vào đầu những năm 1940 người ta nhận thấy tiềm năng của nó trong các lĩnh vực như keo dán, nhựa xốp và màng phủ Và hiện nay nó đóng vai trò rất lớn trong các lĩnh vực sơn cao cấp như sơn oto, xe máy cũng như nhiều lĩnh vực quan trọng khác

Thực ra thuật ngữ polyurethan để chỉ các sản phẩm của phản ứng giữa polyol và diisocyanate hoặc polyisocyante Ngày nay thuật ngữ này được sử dụng để chỉ tất cả các phản ứng cộng mà có isocyante tham gia, mặc dù nói một cách chính xác việc này không đúng Do đó trong thực tế hiện nay sơn polyurethan có thể chứa este, ete, amit, ure và các nhóm khác

PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sự khác biệt giữa sơn polyurethan và các loại khác là Trong sơn polyurethan, thành phần chất tạo màng có chứa nhóm isocyanate(NCO).Nhóm này sẽ phản ứng với bất kỳ loại hydro hoạt tính nào trong thành phần của nhựa gốc để tạo thành màng sơn.Có thể được thấy rõ điều này thông qua việc xem xét cấu trúc cộng hưởng của nhóm isocyanat:

Ngược lại sự phản ứng của isocyanat với amin thì rất nhanh Cũng như rượu, cácamin bậc càng thấp thì phản ứng xảy ra càng mạnh.Các amin bậc một mạch thẳng có thể phản ứng nhanh hơn rượu bậc một từ 100 đến 1000 lần, trong khi các amin bậc hai mạch thẳng và amin bậc một vòng thơm thì khả năng phản ứng thấp hơn, và amin bậc hai vòng thơm còn phản ứng chậm hơn nữa

R - NCO + R’ -NH2  R - NH - CO - NH - R’

R - NCO + R’ - NH - R’’  R - NH - CO - NR’R’’

Khả năng phản ứng rất cao của amin giới hạn việc sử dụng chúng trong công thức chế tạo sơn Thông thường các amin được sử dụng trong công nghiệp sơn đều đãđược biến tính

Ngoài rượu và và amin, rất nhiều các hợp chất khác có chứa hydro hoạt tính có thể phản ứng với isocyanat, một trong số đó có thể liệt kê ở đây như : uretan, axit cacboxylic, silanol, amit, nước…

Trên đây là phản ứng cơ bản xảy ra trong tất cả các hệ sơn polyurethan.Tuy nhiên, riêng trong hệ sơn polyurethan đóng rắn bằng nhiệt, sơn polyurethan đóng rắn bằng chất làm khô, và sơn polyurethan đóng rắn bằng hơi ẩm thì có sự khác biệt Trong sơn polyurethan đóng rắn bằng nhiệt, vì nhóm isocyanate đã được che chắn ( tạo adduct ) nên phản ứng xảy ra khi đóng rắn do nhiệt có khác cơ chế ở trên, và có thể được trình bày như sau :

R - NH - CO - BL + R’-OH  R- NH - CO - R’ + BLOH

Trong sơn polyurethan khô bằng chất làm khô thì cơ chế khô tương tự như trongsơn ankyd do thực chất đây là polyurethan biến tính bằng dầu thảo mộc Việc khô được tiến hành theo cách oxy hóa liên kết không no trong vị trí của axit béo Còn trong sơn đóng rắn bằng hơi ẩm, ban đầu nhóm NCO sẽ phản ứng với hơi ẩm để tạo thành amin :

R - NCO + H2O  RNHCOOH  RNH2 + CO2

Sau đó amin này sẽ quay lại phản ứng với NCO

Để hiểu rõ hơn ta sẽ tìm hiểu từng nguyên liệu để tạo nên sơn polyurethan như sau:

I Chất tạo màng :

Như trên đã trình bày, việc tạo màng trong sơn polyurethan có thể do sự kết hợp của isocyanate( chất đóng rắn) với các polyol ( nhựa gốc) (trong sơn hai thành phần), hoặc dưới tác dụng của nhiệt hoặc chất làm khô Ở đây để cho dễ hiểu em trình bày chất tạo màng theo bản chất của từng loại nhựa

1 Alkyd urethan :

Đây được coi là dầu urethan hoặc uralkyd Đúng như tên gọi chúng cũng tương

tự như alkyd truyền thống, nhưng diaxit (AP) được thay thế bởi diisocyanate Ban đầu dầu được phản ứng với triol để tạo thành mono và diglyxerit, sau đó diisocyanateđược thêm vào.Phản ứng cuối cùng là của nhóm isocyanate với nhóm với nhóm OH

tự do của mono và diglycerit

H2COH H2COH H2COH H2COCOR

H2COCOR H2COCOR ROCOCH2

Các màng phủ này đóng rắn theo cách tượng tự như những alkyd thông thường, tức là oxy hóa liên kết đôi trong mạch cacbon của axit béo Tuy nhiên so với alkyd truyền thống, alkyd urethan cho tốc độ khô nhanh hơn, bền nước tốt hơn, độ bóng tốt hơn, ổn định hơn, và dễ phân tán bột màu hơn

2 Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm :

Nhựa này được tạo thành trên cơ sơ isocyanate loại TDI, MDI, HDI, hoặc IPDI

và polyol loại polyete hoặc polyol loại polieste.Nhìn chung các loại nhựa này có hàm lượng isocyanate trong khoảng 3% đến 16% (trên hàm rắn).Chúng phản ứng với hơi

ẩm trong không khí để tạo thành màng sơn

Nhựa này cũng được giới thiệu như nhựa một thành phần - 1K ( viết tắt theo tiếng đức là 1 Komponent) Ưu điểm hiển nhiên của loại này là không cần trộn thành phần thứ hai vào để tạo thành một màng bền vững.

Cấu trúc và tính chất của polyol ảnh hưởng nhiều tới tính chất của nhựa Nhựa trên cơ sở polyol là polyete thường bền hóa chất tốt hơn nhưng bền hóa chất kém hơn

so với nhựa trên cơ sở polyol là polyeste Các phân tử mạch thẳng dài thường cho nhựa có tính đàn hồi cao hơn, trong khi các phân tử mạch nhánh thường dẫn tới màngcứng hơn và bền hóa chất tốt hơn

Loại polyisocyanate được sử dụng cũng ảnh hưởng tới tính chất cuối cùng của màng sơn Polyisocyanate vòng thơm sẽ dẫn tới sự vàng hóa nhanh hơn dưới tác động của ánh sáng ( tia UV), nhưng lại cho tốc độ khô nhanh hơn so với loại

polyisocyanate mạch thẳng

3 Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng nhiệt:

Đây là một cách khác để chế tạo sơn polyurethan một thành phần bằng cách che chắn nhóm isocyanate hoạt tính Ưu điểm của loại này là màng sơn kém nhạy cảm hơn với độ ẩm, và vì vậy cho tính ổn định cao hơn Nhược điểm là để tạo màng cần phải sấy Tuy nhiên đây không phải là nhược điểm quá lớn, vì trong thực tế cũng có nhiều hệ thống cũng đòi hỏi phải sấy khác

Có nhiều tác nhân che chắn khác nhau đã được nghiên cứu mỗi một loại đòi hỏi một nhiệt độ tối thiểu để phá vỡ sự che chắn này, như được liệt kê trong bảng 1 Trong thực tế, chỉ một vài trong số chúng thực sự có tính thương mại Đó là dẫn xuất của phenol, caprolactam, ketoxim và este maloic

Cơ chế để phá vỡ sự che chắn này là rất phức tạp và phụ thuộc vào các nhân tố như :

Loại tác nhân che chắn

4 Nhựa hai thành phần polyisocyanate và polyol:

Đây là hệ sơn gồm hai hợp phần được đóng riêng rẽ là sơn gốc (có chứa polyol)

và chất đóng rắn (có chứa polyisocyanate) Chỉ khi nào sử dụng hai hợp phần mới được trộn với nhau Và khi trộn chúng với nhau phản ứng giữa nhóm NCO và OH sẽ diễn ra ngay lập tức và ta chỉ có thể làm chậm hoặc dừng phản ứng bằng cách giảm nhiệt độ Vì vậy, sau khi trộn hợp sơn phải được sử dụng trong một khoảng thời gian giới hạn nhất định, bởi vì độ nhớt của hỗn hợp sẽ tăng lên khi phản ứng diễn ra Thời gian kể từ khi trộn hợp hai thành phần cho tới khi độ nhớt của hệ thống đạt tới mức

mà không thể thi công được gọi là thời gian sống của sơn (po-life) Thời gian pot - life phụ thuộc vào loại polyisocyanate và loại polyol Phương pháp tốt nhất để xác định khoảng cách thời gian này là bằng thực nghiệm, từ đó cũng thấy được nhiều nhân tố có thể ảnh hưởng đến nó

Quá trình khô được thực hiện theo hai quá trình Thứ nhất là sự bay hơi của dung môi, mà trong trường hợp acrylic có thể tạo thành màng khô se ngay hoặc gần khô Thứ hai là quá trình khô hóa học ( phản ứng giữa OH và NCO) sẽ xảy ra trong một thời gian dài Khi màng đóng rắn, tính linh động của nhóm hoạt tính giảm xuống,điều này có nghãi là sự đóng rắn hoàn toàn có thể diễn ra sau nhiều ngày Tuy nhiên phân tử nước có thể khuếch tán vào trong màng và phản ứng với nhóm isocyanate tự

do Vì vậy khi tính tỷ lệ nhựa gốc và chất đóng rắn, việc cân nhắc tới độ ẩm cũng là công việc cần thiết

Hệ sơn hai thành phần này có lẽ là một hệ sơn được sử dụng nhiều nhất và cũng

có sản lượng lớn nhất trong các loại sơn polyurethan Và ngoài ra hơn 90 % của hệ sơn này sử dụng chất đóng rắn trên cơ sở TDI, HDI, MDI, hoặc IPDI phần Sự lựa chọn loại chất đóng rắn nào phụ thuộc vào yêu cầu đòi hỏi của màng sơn Ví dụ như khi màng sơn đòi hỏi tính chịu tia tử ngoại cao(bền ánh sáng) thì HDI được lựa chọn, tuy nhiên polyisocyanate này lại có tốc độ phản ứng chậm hơn Sự so sánh tốc độ khôcủa polyisocyanate trên cơ sở HDI và TDI được trình bày trong bảng 2 Từ bảng này chúng ta thấy rằng thành phần hóa học của polyisocyanate có ảnh hưởng tới tốc độ khô và cũng ảnh hưởng tới các tính năng khác Vì vậy trong thực tế người ta cũng đã

so sánh nhiều isocyanate khác nhau dựa trên việc nghiên cứu các phản ứng trong trường hợp lý tưởng

Bảng 2 : Ảnh hưởng của cấu trúc isocyanate tới thời gian khô

Từ việc nghiên cứu phản ứng của diisocyanate với polyol, ta có thể phán đoán khả năng phản ứng tương đối của các diisocyanate như sau:

MDI > TDI = XDI >HMDI >IPDI = XMDI > HDI

Tuy nhiên đây chỉ có tính chất tham khảo, bởi vì tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào chất phản ứng cùng( ví dụ như polyol), xúc tác và dung môi

Trong thực tế có rất nhiều loại chất đóng rắn khác nhau Ta sẽ tìm hiều ảnh hưởng của chất đóng rắn tới chất tạo màng cụ thể theo từng loại như sau:

a Polyisocyanate( chất đóng rắn)

Hầu hết các loại chất đóng rắn sử dụng hiện nay, chúng đều đi từ các

diisocyanate dạng TDI, MDI, HDI, IPDI, HMDI ( xem bảng 3) và tạo thành

polyisocyanate dưới 3 dạng cơ bản là urethan, biuret, và isocyanate (xem bảng 4)

Bảng 3: Các tiền chất diisocyanate

TDI

NCO NCO  

CH3-C6H3-NCO-NCO-C6H3-CH3

MDI NCO-C6H4-CH2-C6H4-NCO

HDI OCN-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NCO

IPDI

NCO 

(H3C)3-C6H3-CH2-NCO

HMDI NCO-C6H4-CH2-C6H4-NCO

Ngoài các dạng tiền chất như trên, trong thực tế còn một số loại khác nhưng với

số lượng ít hơn nhiều Ví dụ như CHDI, XDI, TMXDI

Bảng 4: Các dạng polyisocyanate

Urethan

R-C-(CH2NCO)3

-O-CO-NH-R-Biuret

O=C-NH-R-NCO 

N-R-NCO 

O =C-NH-R-NCO

Từ hai bảng 3 và 4 ta có thể thấy rằng, việc kết hợp các dạng tiền chất đóng rắn khác nhau Để có thể tiện theo dõi ta có thể liệt kê một số loại chất đóng rắn hiện có theo các dạng như trong bảng 4 ở trên

Ví dụ một số chất đóng rắn như:

 Polyisocyanate loại urethan:

Các chất đóng rắn loại L đều ở dạng này Về cơ bản chúng là sự kết hợp của TDI và trimethylol propan:

 Polyisocyanate loại isocyanurate:

Hiện nay các chất đóng rắn loại này được cung cấp rất nhiều loại khác nhau Trong đó chủ yếu là sự kết hợp riêng rẽ của HDI,TDI,IPDI và trong công thức dạng isocyanate, hoặc sự kết hợp của 2 trong 3 loại đó, cụ thể như sau:

* Sự kết hợp của TDI tạo thành isocyanurate

Các chất đóng rắn loại IL chủ yếu dưới dạng này Chúng đều được pha 51% trong butyl acetate( hoặc etyl acetate), và có %NCO khoảng 8%.

* Sự kết hợp của HDI trong isocyanurate

Một số chất đóng rắn loại N có cấu trúc ở dạng này Ví dụ như:

N3300 có % NCO khoảng 21.5%

N3390 có % NCO khoảng 19.4%

* Sự kết hợp của cả HDI và TDI

Loại đóng rắn được cung cấp ở dạng này chủ yếu là sự kết hợp của 2 monome loại TDI và 1 monome loại HDI Công thức lý tưởng của chúng có thể được mô tả như sau:

* Sự kết hợp của IPDI trong dạng isocyanurate:

Trong trường hợp này chỉ có đóng rắn loại Z, với % NCO khoảng 11.5%

+ Polyisoxyanate loại Biuret:

Một số chất đóng rắn loại N ở dạng này Các chất được cung cấp có tính thương mại bao gồm:

Có nhiều loại polyol đã được sử dụng trong phản ứng với polyisocyanate, trong

đó có 3 loại chính là polyol trên cơ sở polyete, polyeste hoặc polyol trên cơ sở

acrylic, và việc lựa chọn sẽ phụ thuộc vào từng mục đích ứng dụng Các polyol mạch thẳng sẽ mềm dẻo hơn nhưng bền hóa chất kém hơn Khi số nhóm chức tăng lên thì mật độ các mối ngang cũng tăng do đó làm tăng độ cứng, giảm tính đàn hồi, tăng độ bền hóa chất và tăng độ ổn định nhiệt Thêm vào đó, khi hàm lượng nhóm OH tăng thì độ bền cơ học cũng tăng nhưng tốc độ đóng rắn giảm xuống

Các polyol dạng polyether thường được cung cấp dưới dạng lỏng không chứa dung môi, và chúng ó cấu trúc mạch thẳng ít nhánh Khối lượng phân tử của chúng chủ yếu nằm trong khoảng từ 1000 đến 2000, và chúng không bị thủy phân, và nhìn chung là có độ bền hóa chất cao Một số loại có độ nhớt thấp có thể dùng trong công thức sơn mà không cần dùng dung môi, vì vậy có thể làm giảm lượng dung môi bay hơi Tuy nhiên khi đó khả năng bị oxihoa cũng cao hơn, và do vậy chúng chỉ giới hạn

sử dụng trong một số lĩnh vực không yêu cầu tính năng cao Chúng được ứng dụng chủ yếu trong sơn lót và đặc biệt phù hợp làm sơn lót ngay trên bề mặt nền bê tông- chỗ mà luôn đòi hỏi màng sơn có tính chất chịu kiềm cao Polyol dạng polyether cũng rất nhạy cảm với sự có mặt của nước trong quá trình bảo quản và thi công Polyol trên cơ sở polyeste thường được cung cấp dưới dạng rắn hoặc dung dịch

có độ nhớt cao Khối lượng phân tử của chúng trong khoảng từ 500-5000 Và thông thường loại mạch thẳng cho màng sơn có tính mềm dẻo cao hơn, trong khi loại mạch nhánh thì cứng hơn hoặc có tính chất bền hóa chất cao hơn Loại mạch nhánh thường

đi từ các polylo như là trimethylol propan hoặc glycol, và việc lựa chọn polyol và axit phù hợp sẽ giúp chúng ta điều chỉnh được độ cứng hoặc tính mềm dẻo Thật vậy axit adipic, 1,6- hecxan diol, diethylen glycol được sử dụng để tạo ra nhựa có tính mềm dẻo cao, trong khi nếu sử dụng axit phtalic, neopentyl glycol và etylen glycol sẽlàm giảm tính mềm dẻo và do vậy màng sơn cứng hơn Một số polyeste được biến tính với axit béo không no để cải thiện tính làm ẩm bột màu của nhựa Một khác nhauchính giữa polyeste và polyete là khả năng chịu thời tiết tốt hơn của polyeste, tuy nhiên độ bền thủy phân của polyeste lại thấp hơn Vì vậy polyeste không được giới thiệu sử dụng trên bề mặt có tính kiềm, cũng như không sử dụng nó trong môi trường

có tính kiềm cao

Đôi khi polyeste được sử dụng kết hợp với polyete để tạo ra polyol có tính nhạy cảm với độ ẩm kém hơn, trong khi vẫn đạt được chức năng bền hóa chất cao Sự kết hợp này đã được chứng minh là rất phù hợp cho sơn không dùng dung môi trên nền

bê tông

Polyol acrylic cũng được sử dụng rộng rãi So với các loại khác, acrylic có thời gian khô sẽ nhanh hơn và đòi hỏi lượng polyisocryanate thấp hơn Đây là bởi vì chúng có mức độ nhất định trong tính khô vật lý Và vì vậy hầu như chúng có khối lượng phân tử cao hơn và có hàm rắn thấp hơn Chúng cũng có thời gian sống(pot-life: thời gian mà kể từ khi trộn hai thành phần vào dung dịch sơn vẫn còn sử dụng được) dài hơn, mặc dù thời gian khô se nhanh hơn Các acrylic có hàm lượng OH thấp (1-2%) thường dễ dàng cho việc sơn lại, thầm chí cả khi bị phơi ngoài trời trong thời gian dài Điều này được cho là có lợi đặc biệt trong trường hợp thiết bị chịu sự

va chạm nhiều

Có một số polyol khác như epoxy, vinyl, cellulosic, nhựa polyketon, và nhựa silicol, tuy nhiên chúng sử dụng rất ít Alkyd cũng có thể phản ứng với

polyisocyanate Một polyol khác đang được quan tâm là nhựa polyeste-

polycarbonate Loại nhựa này có những tính năng tuyệt vời, đặc biệt trong độ bền thời tiết và độ bền thủy phân

c Tính toán tỉ lệ giữa polyol và polyisocyanate:

Gần như chắc chắn rằng trong tất cả các hệ sơn polyurethan hai hợp phần,

đương lượng gam của polyisocyanate và polyol là khác nhau Việc tính toán tỉ lệ dữa

2 thành phần sẽ dựa trên số đương lượng gam tương đương, hoặc dư NCO(dư đóng rắn), hoặc dư OH(dư nhựa gốc) tùy theo yêu cầu của mình Ví dụ như nếu cần tính sốgam polyisocyanate cần để phản ứng với một gam polyol với tỉ lệ NCO : OH bằng 1 là:

Số gam polyisocyanate =

Trong đó: %OH và %NCO được cung cấp bởi các nhà chế tạo,

Giá trị 42 và 17 lần lượt là khối lượng phân tử của nhóm NCO và OH.(Chú ý đây chỉ là công thức tính trên nhựa rắn với dung dịch nhựa sẽ được điều chỉnh tương ứng theo hàm rắn

Việc thay đổi tỷ lệ giữa đóng rắn và nhựa gốc sẽ cho ta sự thay đổi tương ứng trong tính năng cơ lý của màng sơn Cụ thể, khi lượng nhựa gốc dư(dư polylo) sẽ cho màng sơn có độ mềm dẻo cao hơn tuy nhiệt độ bền dung môi hóa chất và thời tiết

kém hơn Ngược lại khi dư đóng rắn(dư polyisocyanate) sẽ cho màng sơn có độ cứng cao hơn, và bền hóa chất tốt hơn, do lượng NCO dư sẽ phản ứng với hơi ẩm trong không khí làm tăng mật độ nối ngang trong màng.

Ảnh hưởng của tỷ lệ NCO/OH có thể được mô tả như sau:

OH NCO/OH=1/1 NCO

Mềm dẻo hơn cứng hơn

Kém bền hóa chất hơn chịu hóa chất, bền thời tiết hơn

II Bột mầu, bột độn:

1 Giới thiệu về bột mầu, bột đôn.

Đúng như tên gọi, chức năng chính của nó trong màng sơn là mang màu Ngoài

ra nó còn giúp tăng cường tính năng cơ lý của màng sơn Và trong một số trường hợp

nó còn giúp cho màng sơn có nhiều tính năng đặc biệt khác như: chống lại sự ăn mòn,chống bám bẩn, giúp phản quang…

Để đánh giá các loại bột màu với nhau cũng như giúp chúng ta dễ dàng trong việc phân tán chúng vào trong sơn, một số chỉ tiêu của bột màu cần phải xem xét Cácchỉ tiêu này sẽ được cung cấp bởi các nhà chế tạo bột màu Một số tính năng chính bao gồm:

 độ ngấm dầu: được đo bằng số gam(hoặc ml) dầu thảo mộc (dầu lành) cần thiết

để thấm ướt 100g bột màu tạo thành dạng past đồng nhất

Chỉ tiêu này sẽ ảnh hưởng tới sự phân tán bột màu vào trong sơn Nếu độ ngấm dầu càng cao thì khả năng phân tán vào trong sơn càng khó và ngược lại

 Cường lực mầu: chỉ tiêu này sẽ cho biết khả năng truyền mầu của nó sang bột mầu khác trong hỗn hợp, và thường lấy TiO2 làm chuẩn

 Độ phủ: được tính bằng số gam bột mầu cần thiết để phủ 1m2 sao cho phủ hết không nhìn thấy nền Độ phủ càng cao thì khả năng phủ càng tốt

 Bền sáng: Chỉ tiêu này được chia theo thang đo từ 1-8 Bột mầu có chỉ tiêu nàycàng cao thì khả năng bền ánh sáng càng tốt

 Hàm ẩm: Nói chung bột mầu có hàm ẩm càng thấp càng tốt, đặc biệt trong sơn polyurethan

Ngoài ra còn một số chỉ tiêu khác như bền axit, bền thời tiết, bền kiềm, bền dungmôi, bền màu với thời tiết Các chỉ tiêu này đều được đo theo thang đo từ 1-5 Bột mầu có chỉ tiêu càng cao thì chứng tỏ các tính năng đó càng tốt

2 phân loại bột mầu:

Có nhiều cách để phân loại khác nhau như: phân loại theo mầu sắc, phân loại theo tính năng kỹ thuật của bột mầu, phân loại theo thành phần hóa học Tuy nhiên trong thực tế bột mầu được phân loại chủ yếu theo thành phần hóa học theo cách phân loại này người ta chia ra bột mầu vô cơ và bột mầu hữu cơ So với bột mầu vô

cơ thì bột mầu hữu cơ thường có mầu sắc rực rỡ, cường lực mầu lớn song độ bền với ánh sáng, khí quyển, tác nhân hóa học kém hơn

3 Bột mầu, bột độn trong sơn polyurethan:

Cũng như các hệ sơn khác, độ ẩm của bột mầu và bột độn được giảm tới mức tối

đa, đặc biệt trong sơn polyurethan Vì sơn polyurethan rất nhạy cảm với độ ẩm

Trong sơn polyurethan một số bột mầu sẽ làm giảm thời gian sống của sơn; các bột mầu này bao gồm oxit kẽm, chì đỏ,cyanamide chì, xanh oxit crom, đỏ molybdate,

và một số bột đen cacbon Tuy nhiên cũng có nhiều loại bột mầu rất phù hợp với hệ sơn này như: titan dioxit (dạng rutil), oxit sắt vàng-nâu-đỏ -đen, và hầu hết các bột mầu hữu cơ

Bột độn cũng được sử dụng rộng rãi trong sơn polyurethan để tẳng tính năng cơ

lý của màn sơn Tuy nhiên ,khi đó khả năng hập thủ nước củng cao hơn ,do vây phải thận trong trong việc lựa chọn bột độn

4 Dung môi

Dung môi có thể hiểu đơn giản là chất hòa tan nhựa để tạo thành dung dịch sơn Khi thi công màn sơn khô bằng hai cách: thứ nhất là sử bày hơi dung môi thông thường, trường hợp thứ hai là vừa có sử bay hơi dung môi vừa có biển đổi hóa học Trong công nghiệp sơn, dung môi là một thành phần quan trọng vì nó sẽ giúp đơn giản hóa quá trình chể tảo và sử dụng sơn Tuy nhiển nó củng co hại, vì hẩu hết chúng sẻ bay hởi vào môi trường và làm ô nhiểm nguồn nước Ngoài ra nó còn gẩy ranguy hiểm do nguy cơ cháy nổ, gây ngộ độc Việc thu hồi nó và sử dụng lại có thể làm được, tuy nhiên điều này rất không kinh tế Vì vậy trong thực tế sản xuất cũng như ứng dụng cần hạn chế tối đa sự bay hơi không cần thiết, tránh tiếp xúc trực tiếp,

và cần có phương tiện bảo hộ cần thiết

4.1 Phân loại dung môi:

Các dung môi sử dụng trong sơn hầu hết là dung môi hydro cacbon và dung môioxy hóa Dung môi oxy hóa còn gọi là dung môi hóa học, bởi vì trước kia dung môi hydrocacbon chỉ được chế tạo bằng cách chưng cất dầu mỏ, còn dung môi oxy hóa được chế tạo bằng phương pháp tổng hợp Ngày nay một số dung môi hydrocacbon đặc biệt cũng được chế tạo bằng phương pháp tổng hợp, tuy nhiên thuật ngữ dung môi hydro cacbon và dung môi oxy hóa vẫn được sử dụng

Ngoài ra, nước cũng là một dung môi được sử dụng khá rộng rãi, đặc biệt trong sơn trường latex Tuy nhiên việc sử dụng nước như là dung môi thực trong sơn dầu

là rất hạn chế vì vậy ở đây ta bỏ qua dung môi nước

a Dung môi hydrocacbon:

Dung môi hydrocacbon chỉ chứa 2 nguyên tố là cacbon và hydro Các nguyên tốkhác như lưu huỳnh, kim loại nặng có thể có trong dầu mỏ, nhưng nó sẽ được làm giảm tới mức phần triệu hoặc thấp hơn trong suốt quá trình chưng cất cho tới khi đạt đến độ tinh khiết theo yêu cầu

Các dung môi hydrocacbon (HC) lại được chia thành dung môi HC no mạch thẳng (n-parafin), dung môi HC no mạch nhánh (i-parafin), dung môi vòng no

(naphten), và dung môi vòng thơm (aromatic) Các loại hydrocacbon khác, đặc biệt làolefin, hầu như không được sử dụng dùng làm dung môi trong công nghiệp sơn, mà chỉ dùng làm tiền chất để chế tạo một số dung môi iso parafinic Tất cả các olefin phải được loại bỏ khỏi dung môi cuối cùng, bởi vì sự có mặt của chúng sẽ ảnh hưởng rất nhiều tới mầu và mùi của dung môi, và tạo thành cặn khi bảo quản

Nói chung tính chất của dung môi sẽ có sự tiếp nối đều đặn từ parafin qua

naphten tới aromatic (xem biểu đồ 1), trừ độ nhớt: độ nhớt của naphten cao hơn so với loại parafin và aromatic tương ứng Điều này là do phân tử của naphten không thẳng, nó tồn tại ở dạng thuyền và dạng ghế, vì vậy khả năng trượt giữa các phân tử khó khăn hơn

Xét một cách tổng quát, dung môi HC có khả năng từ thấp tới trung bình, và chỉ

có khả năng hòa tan một vài loại nhựa, trong đó chủ yếu là alkyd Đối với nhựa polyurethan cũng như hầu hết các nhựa khác nó chủ yếu đóng vai trò là chất pha loãng chứ ít khi là dung môi thực Dung môi HC có tốc độ bay hơi trong khoảng rộng, mùi thay đổi từ ít mùi sang mùi mạnh.Về giá thành thì chúng tương đối rẻ so với các dung môi oxy hóa

Biểu đồ 1: tính chất của dung môi HC

Tính chất parafin naphten aromatic

Tỷ trọng

Khối lượng phân tử

Khả năng bay hơi

Mùi

Sức căng bề mặt

Độ nhớt

Việc sản xuất dung môi hydrocacbon chủ yếu bằng việc chưng cất dầu mỏ, và

có thể được mô tả đơn giản như trong biểu đồ 2

Biểu đồ 2: Sản xuất dung môi hydrocacbon

Dầu thô

Chưng cất Chưng cất

+ Vòng hóa

Vòng hóa

+ + Hydro hóa Dehydro hóa Chiết

+ + Chiết/chưng Chưng

+ Hydro hóa

naphten

b Dung môi oxi hóa:

Trong phân tử dung môi oxy hóa có chứa C,O,H Vị trí oxy trong phân tử sẽ quyết định tính chất hóa học và lý học của dung môi Việc phân loại chúng cũng dựa vào đặc điểm này Cụ thể chúng được phân thành các loại chính bao gồm: xeton, este, alcohol, glycol ete, và glycol ete acetat Cấu trúc và cách chế tạo của từng loại

có thể thấy rõ trong bảng 5 như sau:

Bảng 5: các loại dung môi oxy hóa

Keton

  C  

H3C H2C 

H2CC=OMethyl ethyl ketone

O   C = O

CH3-CH2-CH2-CH2O-(C=O)-CH3