KỸ THUẬT tạo MÀNG sơn

KỸ THUẬT TẠO MÀNG VÀ SƠN 1.3 Các khái niệm Chất tạo màng chất, tạo lớp mỏng, có khả khô, tạo màng liên tục, bám dính bề mặt cần phủ bảo vệ hay đem đến cho bề mặt tính chất định - Là hợp chất polyme hay dạng tiền thân (monome, oligome…), chuyển thành màng sơn trình khô - Là thành phần thiếu véc ni, sơn, chất tạo màng đem đến cho vật liệu khả tạo màng đóng vai trò định tính chất màng tạo thành (các tính chất lý, độ bền hóa chất, bền thời tiết v.v…) Các màng tạo thành từ chất tạo màng thường suốt, không màu hay có màu vàng, nâu Màng bitum không suốt, có màu đen, ngoại lệ Chất pha loãng (dung môi hữu cơ, nước, monome pha loãng hoạt tính), phụ gia, xúc tác hay chất khơi mào, chất đóng rắn hữu v.v… Véc ni hệ đồng thể chất tạo màng chất pha loãng Sơn hệ dị thể, véc ni có thêm bột màu có thêm phụ gia chất độn vô 1.4 Phân loại thành phần • Phân loại - Loại màng phủ: Véc ni, sơn, polyme compozit - Thành phần hàm lượng chất pha loãng: Dung môi hữu (chiếm 60 – 70%), nước (chiếm 15 – 20%), hàm gốc cao, bột - Biến đổi hóa học tạo màng: Biến đổi không biến đổi - Bản chất chất tạo màng chính: Alkyd, epoxy, polyuretan, acrylat… - Chức năng: Bền khí ( nước, dầu, hóa chất, nhiệt…),cách điện, lót, đệm, phủ…, trang trí, bảo vệ - Lĩnh vực, đối tượng: Công nghiệp, xây dựng, đồ gỗ, ô tô,sửa chữa… - Phương pháp gia công: Tĩnh điện, điện di, khâu mạch quang… • Thành phần Chất tạo màng - Là thành phần sơn, chiếm 25 – 30% sơn, định tính chất lý hóa màng sơn - Yêu cầu: có tính chất bám dính, độ bền học, độ bóng cao, nhanh khô… - Là hợp chất polyme hay dạng tiền thân (monome, oligome…) chuyển thành màng sơn trình khô - Chất tạo màng có tác dụng dính kết hợp phần khác tạo nên lớp che phủ bám lên bề mặt khô Chất tạo màng từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn tạo thành màng sơn theo qui luật: +) Sự bay dung môi +) Sự oxy hóa +) Sự polyme hóa Một số loại sơn thông dụng - STT Loại sơn Sơn dầu Ưu điểm Nhược điểm Chịu khí hậu tốt, dùng trongKhô chậm, tính khí thấp, nhà, trời mài, đánh bóng Sơn thiên nhiên Khô nhanh, sơn gầy, cứng,Sơn gầy chịu khí hậu Sơn béo dễ đánh bóng, sơn béo dẻo, đánh bóng chịu khí hậu tốt Sơn phenolMàng cứng, chịu nước, chịuDễ biến mầu, màng sơn giòn formaldehit ăn mòn hóa học cách điện Sơn bitum Chịu nước, chịu axit, cáchMầu đen, chế tạo sơn mầu, chịu ánh điện sáng yếu Sơn alkyd Chịu khí hậu tốt, bóng, bền Màng sơn mềm, chịu kiềm yếu Sơn gốc amin 10 11 12 13 14 15 Độ cứng cao, bóng, chịuỞ nhiệt độ cao đóng rắn, màng sơn sấy giòn nhiệt, chịu kiềm, bám tốt Sơn gốc nitro Khô nhanh, chịu dầu, chịuDễ cháy, không chịu ánh sáng, không chịu mài mòn, chịu khí hậu tốt nhiệt Sơn nitrocenlulozo Chịu khí hậu tốt, chịu ánhBám yếu, chịu ẩm yếu sáng, chịu kiềm Sơn clovinyl Chịu khí hậu tốt, chịu ănBám yếu, đánh bóng, chịu mòn hóa học, nước dầu nhiệt Sơn vinyl Đàn hồi tốt, mầu trắng, chịu Chịu dung môi, chịu nhiệt kém, không chịu mài mòn chịu ăn mòn hóaánh sáng học Sơn acrylat Chịu nhiệt, chịu khí hậu tốt,Chịu dung môi bền mầu, chịu sáng Sơn polieste Hàm lượng chất rắn cao,Bám yếu chịu nhiệt, chịu mài mòn, điện Sơn epoxy Bám tốt, chịu kiềm, dai, Chịu ánh sáng yếu cách điện Sơn polyurethane Chịu mài mòn tốt, chịu nước,Màng sơn dễ tạo bọt, tạo bột, chuyển vàng chịu ăn mòn hóa học, cách nhiệt, cách điện Sơn silicon Chịu nhiệt, bền khôngChịu xăng kém,giòn khí, không biến mầu, cách 16 Sơn cao su điênh, chịu nước, khó lão hóa Chịu hóa chất, ăn mòn, nướcDễ biến mầu, không chịu ánh sáng chịu mài mòn Dung môi - Là chất lỏng dễ bay dùng để hòa tan chất tạo màng thay đổi độ nhớt sơn - Yêu cầu: +) Tạo dung dịch có độ nhớt thích hợp +) Tốc độ bay theo yêu cầu tạo nên màng sơn có tính chất tối ưu +) Có mùi chấp nhận +) Độ độc thấp +) Giá phải  Sử dụng hai hay nhiều dung môi để màng sơn có chất lượng cao - Chất pha loãng khả hòa tan chất tạo màng giúp cho trình hòa tan với dung môi thực Chất hóa dẻo - Là chất làm tăng trì tính mềm dẻo màng sơn - Yêu cầu: +) Là chất lỏng, khó bay trộn lẫn hoàn toàn với chất tạo màng +) Ảnh hưởng tối thiểu đến độ chảy mềm màng làm cho màng đàn hồi tối đa +) Không làm thay đổi đáng kể đến mầu sắc màng sơn +) Không độc - Phân loại: +) Chất hóa dẻo loại 1: xem dung môi cho chất tạo màng, trộn tỷ lệ +) Chất hóa dẻo loại 2: dung môi cho sơn, trộn với chất tạo màng tỷ lệ định - Một số chất hóa dẻo thông dụng: +) Dibutylphtalat (DBP) +) Dioctylphtalat (DOP) +) Triphenylphotphat tricrezilphotphat +) Butylsterat Chất mầu Bột mầu tạo mầu cho màng sơn, mang tính chất bảo vệ trang trí cho bề mặt sơn Có thể hợp chất vô hay hữu - Một số thông số kỹ thuật: +) Độ ngấm dầu +) Cường lực mầu +) Độ phủ +) Kích thước, sức căng bề mặt, hệ số khuếch tán… - Phân loại: theo mầu sắc, theo tính kỹ thuật, theo thành phần hóa học • Bột mầu vô cơ: - Mầu trắng: TiO2, ZnO, ZnS, 2PbCO3.Pb(OH)3… - Mầu vàng: PbCrO4.nPbO, nZnO.CrO3.2nH2O, Fe(OH)3 … - Mầu đỏ: CdS.nCdSe, Pb3O4… - Mầu xanh: Cr2O3… - Mầu tím: Co(PO4)2… • Bột mầu kim loại - Bột nhũ nhôm: chống oxy hóa, chịu nhiệt… - Bột kẽm: chống rỉ Bột mầu hữu cơ: mầu sắc rực rỡ, cường lực mầu lớn, độ bền với ánh sáng, khí quyển, tác nhân hóa học bột • Bột mầu đặc biệt: - Bột mầu nhạy cảm với nhiệt độ - Bột mầu phát quang - Bột mầu chống ký sinh sống bề mặt Chất độn - Làm tăng tính ưu việt màng sơn chịu mài mòn, bền ánh sáng, dễ gia công, hạ giá thành… - Một số bột độn chính: CaCO3, MgCO3, BaSO4… Phụ gia - Mục đích: +) Tăng suất lao động chất thấm ướt, phân tán làm giảm thời gian trộn nghiền +) Ngăn ngừa khuyết tật xẩy trình bảo quản (chống lắng, chống tạo màng), thúc đẩy trình khô cải thiện chất lượng bề mặt màng sơn (làm nhẵn, bóng…), tăng độ ổn định với ánh sáng tử ngoại • Chất thấm ướt phân tán bột mầu: - Mục đích: phân tán đồng hạt bột mầu bột độn môi trường sơn lỏng - Chất thấm ướt chất hoạt động bề mặt • Chất thay đổi độ nhớt: - Tùy theo hệ sơn, yêu cầu độ dày mỏng màng sơn, phương pháp tạo màng sơn…độ nhớt phải đạt yêu cầu - Các loại chất thay đổi độ nhớt: đất sét (2 – 4%) Ete xenlulo (0,25 – 1%) • Chất chống lắng đọng bột mầu: chất hoạt động bề mặt • Chất chống tạo váng: - Là chất lỏng hữu tạo thành lớp mỏng bề mặt, ngăn cách oxy không khí không tác dụng với sơn - Chất chống tạo váng: methyl ethyl ketoxine (MEKO)… • Chất dàn chảy: - Tác dụng: +) Ngăn cản làm giảm tạo lỗ, mắt cá sần vỏ cam màng sơn +) Tăng cường tính chất phân tán dàn chảy màng sơn +) Ngăn cản bọt khí tối thiểu khả làm ẩm bề mặt vật liệu - Chất dàn chảy polyacrylat, polysiloxane… • Chất chống tạo bọt: - Ngăn cản tạo bọt bong bóng trình sản xuất sử dụng sơn • Chất chống mốc, nấm, hà: - Chất chống mốc: hợp chất phenol, formaldehyt - Chất chống nấm: bari metaborat, thiếc hữu cơ, diticacbamat… - Chất chống hà: Cu2O, tributyl oxit thiếc, thủy ngân oxit… - Bài Cơ sở hóa lý trình tạo màng 3.1 Hiểu biết chung tạo màng • Quá trình tạo màng phủ - Xử lý bề mặt - Đưa vật liệu màng phủ lên bề mặt - Vật liệu màng phủ tạo màng ướt bề mặt - Màng ướt chuyển hóa thành màng khô - Ổn định cấu trúc tính chất màng khô • Cơ chế trình tạo màng: - Khi sơn khô, chất tạo màng từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn tạo thành màng sơn theo qui luật: +) Sự bay dung môi: màng sơn tạo thành trình bay dung môi, không xẩy trình biến đổi hóa học Sơn loại gọi sơn khô nhanh +) Sự oxy hóa: tạo màng xẩy nhờ trình biến đổi hóa lý màng sơn hấp thụ lượng oxy không khí +) Sự polyme hóa: tạo thành màng sơn xẩy phản ứng polyme hóa thành phần có sơn Phân loại lớp phủ theo khả biến đổi hóa học trình tạo màng - Khả biến đổi hóa học lớp phủ chất tạo màng định - Các chất tạo màng phân phân loại theo khả chuyển hóa thành polyme mạng lưới không gian ba chiều Các chất tạo màng không biến đổi + Nhóm 1: Các sản phẩm thấp phân tử nhựa thông nhiều nhựa thực vật khác, este nhựa thông, cánh kiến, muối kim loại với axit béo nhựa thông v.v… + Nhóm 2: Các sản phẩm đa tụ thấp phân tử nhựa phenol focmandehyt loại novolac v.v… Nhóm 3: Các sản phẩm trùng hợp dạng chuỗi cao phân tử số loại nhựa flo, nhựa acrylic, este xenlulo + Nhóm 4: Các sản phẩm thấp phân tử dầu thực vật, oliph sở dầu thực vật → Sơn dầu: thành phần chủ yếu axit béo không no (yêu cầu có số iot cao → mức độ không no cao → màng có khả khô nhanh) Quá trình tạo màng xẩy phản ứng trùng hợp kết hợp oxy hóa tạo mạng lưới không gian chiều (chiếm 80%) tạo màng sơn vững → Sơn dầu tùng hương: chứa loại axit C 20H3002 có chứa nhóm COOH liên kết đôi → xẩy phản ứng trùng ngưng đa tụ tạo mạng lưới không gian chiều → Sơn ta: thân nhựa chất tạo màng, chứa liên kết đôi mạch Có thể pha với dầu trẩu, tùng hương Nhóm 5: Các sản phẩm đa tụ thấp phân tử nhựa phenolfocmandehyt dạng resol, nhựa glyphtal biến tính dầu, nhựa epoxy Nhóm 6: Các sản phẩm trùng hợp chuỗi cao phân tử nhựa acrylic có nhóm hydroxyl nhóm cacboxyl O C O C O CH OH CH OH CH OH n n RCOOH n CH OH CH COOR O O CH O C C O CH OH CH OH (3 n 1)H 2O CH n 3.2 Sự tạo màng xảy chuyển biến hóa học • Tạo màng - Màng nóng chảy chuyển thành màng khô nhiệt độ giảm - Màng lỏng có dung môi chuyển thành màng khô bay dung môi • Tính chất màng cấu trúc chất tạo màng định (KLPT, cấu trúc mạch mạch) • Nguyên lý tốc độ bay hơi: +) Khi phun sơn: dung môi bay chiếm khoảng 25 – 35% +) Màng sơn trạng thái lưu động: tổng lượng dung môi bay 35 – 75% Tốc độ bay giai đoạn giảm cải thiện tính lưu động tính biến trắng +) Màng sơn ổ định: tổng lượng dung môi bay 75 – 90% giảm tốc độ bay giai đoạn làm tăng khả chống biến trắng tăng độ bóng bề mặt +) Màng sơn khô: lượng dung môi bay chiếm 10% Tốc độ bay ảnh hưởng đến độ cứng kết màng sơn Bay nhanh tốt STT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Màng sơn chảy: lớp sơn- Sơn dầy - Điều chỉnh độ dày màng bề mặt bị chảy xuống- Dung dịch sơn loãng sơn tạo nên độ dày lớp sơn - Điều chỉnh dung môi không đồng Màng sơn dàn kém: màng- Độ nhớt sơn cao - Điều chỉnh độ nhớt sơn có vết gân mờ,- Bề mặt sơn khô nhanh, độ bám - Điều chỉnh dung môi đậm làm cho bề mặt sơnquá cao không dàn Mắt cá lõm: bề mặt sơn- Bề mặt vật liệu sơn dính dầu mớ- Vệ sinh bề mặt cần xuất chấm trònhoặc silicon sơn nhỏ, vết lõm, hoặc- Lớp sơn khô chưa tốt - Chú ý nhiệt độ khu vực sơn - Sự chênh lệch nhiệt độ vật buồng sơn sơn sơn lớn - Điều chỉnh dung môi chất dàn Sần vỏ cam: màng sơn- Độ nhớt sơn cao - Điều chỉnh dung môi không dàn đều, bề mặt bị- Tốc độ súng phun - Điều chỉnh kỹ thuật phun gợn sần trông vỏ cam nhanh, khoảng cách súng bềsơn mặt vật sơn gần - Tăng lượng phụ gia dàn trải Nổi bọt: bọt phát sinh - Sơn kén nước - Dùng dung môi có điểm sơn không biến mà- Bề mặt có nhiều lỗ nhỏ sôi cao đọng lại bề mặt sơn- Dung môi có điểm sôi thấp - Thêm phụ gia khử bọt vào tạo thành mảng sơn phồng rộp bong bóng - Nên sơn thành nhiều lớp sơn mỏng Loang mầu: tượng- Sự khác tỉ trọng kích - Điều chỉnh phụ gia đổi màu theo vùng lớpthước bột mầu - Điều chỉnh dung môi: sơn - Lớp sơn bên bị hòa tan nên mạnh bay nhanh lớp Bề mặt sơn đục mờ: màng- Dung môi bay nhanh - Điều chỉnh dung môi sơn mờ không bóng, bề- Gia công vào ngày ẩm - Không gia công vào mật màng bị đục trắng ướt ngày ẩm ướt 3.3 Sự tạo màng xảy chuyển biến hóa học • Quá trình tạo màng xảy phản ứng hợp phần (chất tạo màng, tác nhân, monome…) trùng hợp, đa tụ…, dẫn đến tạo mạng lưới không gian ba chiều (khâu mạch hay đóng rắn) • Việc khâu mạch chứng minh trực tiếp độ trương gián tiếp nhiều tính chất khác độ cứng tương đối nhiều tính chất lý khác Khâu mạch phản ứng liên kết đôi - Khâu mạch phản ứng nhóm hydroxyl -Khâu mạch phản ứng nhóm epoxy Bài Một số loại sơn thông dụng 3.1 Sơn nitroxenlulo - Sơn Nitrocellulose (C6H7O2(NO3)3) hệ sơn dựa chất tạo màng Nitro Cellulose có trộn hợp với loại chất tạo màng khác như: acrylic, alkyd, urea formaldehyde… C6H7O2(OH)3 + 3HNO3  C6H7O2(NO3)3 + 3H2O - Sơn NitroCellulose loại sơn khô vật lý, sau gia công, màng sơn khô nhờ bay dung môi mà phản ứng hóa học xảy - Sơn Nitro cellulose hay dùng để sơn nhiều loại bề mặt vật liệu như: sắt thép, nhựa, gỗ - Phân loại: theo hàm lượng N độ nhớt: Có hai loại NC chủ yếu dùng thương mại RS (11,89-12,5%) SS (10,7-11,2%) - Tính chất: +) Khô nhanh +) Màng sơn cứng, chịu ma sát +) Mầu sắc đồng đều, bóng +) Chịu ăn mòn hóa học +) Kém bền với ánh sáng nhiệt độ, chịu ẩm ướt +) Tạo màng sơn mỏng +) Khó gia công phương pháp quét +) Mùi khó chịu - Phối trộn với chất tạo màng khác: nhựa alkyd, acrylic, nhựa thiên nhiên, nhựa vinyl… Đơn phối liệu: Nguyên liệu Tỷ lệ phối trộn (%) Dung dịch nhựa NC - 25 • STT Nhựa AC 20 - 40 Bột mầu - 20 Dung môi 20 - 35 Phụ gia 1-5 Qui trình sản xuất sơn ACNC gồm giai đoạn chính: - Giai đoạn muối ủ (sức căng bề mặt, độ nhớt, tốc độ khuấy, thời gian) - Giai đoạn nghiền cán - Giai đoạn pha mầu - Giai đoạn đóng sản phẩm Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Màng sơn chảy: lớp sơn- Sơn dầy - Điều chỉnh độ dày màng sơn bề mặt bị chảy xuống- Dung dịch sơn loãng - Điều chỉnh dung môi tạo nên độ dày lớp sơn không đồng Màng sơn dàn kém: màng- Độ nhớt sơn cao - Điều chỉnh độ nhớt sơn có vết gân mờ,- Bề mặt sơn khô nhanh, độ- Điều chỉnh dung môi đậm làm cho bề mặt sơnbám cao không dàn Mắt cá lõm: bề mặt sơn- Bề mặt vật liệu sơn dính- Vệ sinh bề mặt cần sơn xuất chấm tròndầu mớ silicon - Chú ý nhiệt độ khu vực buồng sơn nhỏ, vết lõm, hoặc- Lớp sơn khô chưa- Điều chỉnh dung môi chất dàn sơn tốt - Sự chênh lệch nhiệt độ vật sơn sơn lớn Sần vỏ cam: màng sơn- Độ nhớt sơn cao - Điều chỉnh dung môi không dàn đều, bề mặt bị- Tốc độ súng phun quá- Điều chỉnh kỹ thuật phun sơn gợn sần trông vỏ cam nhanh, khoảng cách súng- Tăng lượng phụ gia dàn trải bề mặt vật sơn gần Nổi bọt: bọt phát sinh khi- Sơn lẫn nước - Dùng dung môi có điểm sôi cao sơn không biến mà- Bề mặt có nhiều lỗ nhỏ - Thêm phụ gia khử bọt vào sơn đọng lại bề mặt sơn - Dung môi có điểm sôi quá- Nên sơn thành nhiều lớp sơn mỏng tạo thành mảngthấp phồng rộp bong bóng Loang mầu: tượng- Sự khác tỉ- Điều chỉnh phụ gia đổi màu theo vùng lớptrọng kích thước bột mầu - Điều chỉnh dung môi: mạnh sơn - Lớp sơn bên bị hòabay nhanh tan nên lớp Bề mặt sơn đục mờ: màng- Dung môi bay quá- Điều chỉnh dung môi sơn mờ không bóng, bềnhanh - Không gia công vào ngày mật màng bị đục trắng - Gia công vào ngàyẩm ướt ẩm ướt 3.2 Sơn alkyd - Chất tạo màng sử dụng sơn alkyd nhựa alkyd, nhựa alkyd sản phẩm polyeste tổng hợp sở phản ứng đa tụ alcol đa chức axit đa chức biến tính dầu thảo mộc có độ béo khác - Nhựa alkyd sử dụng công nghiệp sơn sau biến tính - Quá trình biến tính thường với dầu thực vật (dầu cám, dầu dừa) hay axit béo dầu thực vật, nhựa styren Hàm lượng dầu hay axit béo nhựa alkyd ảnh hưởng đến tính chất quan trọng trình khô, màu sắc, độ bóng, độ bền, độ cứng, tính chịu nhiệt, thời gian sử dụng màng sơn Dựa vào hàm lượng dầu (còn gọi độ béo nhựa alkyd), chia alkyd làm ba loại: Loại nhựa alkyd Nhựa béo Nhựa trung bình Nhựa gầy % dầu 56 - 70 45-55 ≤ 45 Sơn alkyd biến tính styren phenol để tạo loại sơn alkyd đặc biệt mau khô Sơn alkyd dùng sơn phủ nhiều loại vật liệu kim loại, gỗ, sơn trời, nhà… Phương pháp tổng hợp: - Phương pháp giai đoạn: • O C O C O CH OH CH OH CH OH n RCOOH n n CH OH CH COOR O O CH O C C O CH OH CH OH (3 n 1)H 2O CH n Phương pháp giai đoạn: +) Giai đoạn ancol phân: - CH COOR CH COOR CH OH + CH CH COOR t = 230 0C - 240 0C OH CaO CH OH CH COOR CH OH CH OH +) Giai đoạn este hóa: O CH COOR1 CH C OH + O C CH OH O n+1 CH COOR1 CH COOR1 CH OH CH O n O O CH C C O CH OH + 2n H2O n Nguyên liệu tổng hợp: - Dầu thảo mộc: +) Dầu khô (dầu lanh, dầu trẩu): số Iot = 150 – 200 +) Dầu bán khô (dầu hạt cao su, dầu đậu tương, hạt hướng dương, dầu vứng): số Iot = 120 – 150 • +) Dầu không khô (dầu dừa, dầu lạc, dầu cám…): số Iot = 70 – 120 3.4 Sơn polyurethane • Cơ sở lý thuyết: Nhóm isocyanate (NCO) có thành phần sơn phản ứng với hydro hoạt tính thành phần nhựa gốc để tạo màng sơn: • Phân loại: - Hệ hợp phần - Hệ hợp phần - Phân loại theo tính khô chất tạo màng: - Hệ hợp phần sở nhựa polyurethan biến tính dầu, biến tính alkyd: - Hệ hợp phần đóng rắn ẩm: gồm hợp chất isocyanate polyol (polyete polyeste) Nhóm NCO phản ứng với ẩm tiếp tục phản ứng với nhóm NCO khác: R-NCO + H2O → RNHCOOH → RNH2 + CO2 R-NCO + R’-NH2 → R-NH-CO-NH-R’ - Hệ hợp phần với nhóm NCO che chắn: gồm hợp chất isocyanate có nhóm NCO che chắn polyol polyamin, nhiệt độ cao phản ứng đóng rắn xẩy ra: R-NH-CO-BL + R’-OH → R-NH-CO-R’ + BLOH - Hệ hợp phần với chất tạo màng có chứa polyizocyanat polyol đóng rắn nhiệt độ thường: R-NCO + R’-OH → R-NH-CO-O-R’ +) Tính chất màng sơn phụ thuộc vào: chất đóng rắn, gốc nhựa (polyol) tỷ lệ chất đóng rắn/gốc nhựa: VD: Nếu polyol sở polyete bền hóa chất cao, ứng dụng sơn lót Trong sử dụng polyeste khả chịu thời tiết tốt - Hệ hợp phần dựa polyizocyanat kết hợp với nhóm amin: R-NCO + R’-NH2 → R-NH-CO-NH-R’ R-NCO + R’-NH-R” → R-NH-CO-NR’R” 3.4 Sơn epoxy • Đặc điểm: có tính lý tốt: độ bám dính cao, đanh cứng, chịu mài mòn tốt, bền mầu, bền nước, bền hóa chất Dễ bị phấn hóa sử dụng trời • Ứng dụng: vecny, sơn chống rỉ, sơn lót, đệm, sơn phủ, sơn sàn, matit… • Phân loại sơn epoxy - Sơn epoxy thành phần: +) Nhựa epoxy: Chất đóng rắn: - Đóng rắn nhiệt độ thường dùng amino: polyamine, polyamide - Đóng rắn nhiệt độ thường dùng polycyanat Chất đóng rắn: - Đóng rắn nhiệt độ cao: đóng rắn với nhóm hydroxyl chất nhựa phenol, acrylic… nhiệt độ 150 0C - Sơn epoxy hợp phần: phản ứng với axit béo dầu thảo mộc ow 220 0C , khả tự đóng rắn Thêm chất làm khô khô nhiệt độ thường Bài Tính chất màng phủ 4.1 Tính chất bền tính chất biến dạng  Tính chất bền - Khái niệm: Theo nghĩa rộng, độ bền tính chất vật thể chống lại phá hủy tác động tác nhân bên Ví dụ: Độ bền điện, độ bền nhiệt, độ bền hóa chất, độ bền thời tiết, độ bền lý… - Các yếu tố ảnh hưởng: +) Cấu trúc hóa học kích thước phân tử chất tạo màng +) Các biến đổi hóa học vật lý xẩy trình tạo màng, nghĩa trình “khô” +) Đặc tính bề mặt phủ, đặc biệt bề mặt phủ làm thay đổi chất chất tạo màng ban đầu - Độ bền học: Là khả vật chống lại phá hủy tác dụng lực học, đặc trưng ứng suất mẫu bị phá hủy gọi ứng suất phá hủy (kg/cm2) - Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền học: + Thời gian tác dụng lực (sự mỏi tĩnh) + Cấu trúc hóa học kích thước phân tử + Hiện tượng định hướng + Nhiệt độ Tốc độ biến dạng + Kích thước hình dạng cấu trúc ngoại vi phân tử + Phụ gia - Giữa giá trị độ bền lý thuyết thực nghiệm có khác biệt tồn khuyết tật (vết nứt) bên hay bề mặt (quyết định độ bền vật liệu) Vết nứt tạo nên đứt số liên kết hóa học, dao động nhiệt không bình ổn trở nên lớn lượng liên kết hóa học → ứng suất kéo làm tăng xác xuất đứt liên kết Quá trình phá hoại gồm giai đoạn: + Xuất lớn lên vết nứt sơ cấp + Các vết nứt nhanh chóng lớn lên toàn tiết diện mẫu ứng suất lớn đầu cuối mẫu + Những vết nứt nhỏ tạo thành bề mặt mà toàn thể tích mẫu tạo thành trình không thuận nghịch giải phóng tải trọng 4.2 Sự kết dính 4.2.1 Những khái niệm  Kết dính ngoại (bám dính): Là kết dính hai vật thể lỏng, rắn (tinh thể hay vô định hình) khác loại - Kết dính ngoại gây nên lực liên kết phân tử như: +) lực định hướng(của momen lưỡng cực), +) lực biến dạng(phân cực hóa tác dụng lưỡng cực), +) liên kết hydro; nguyên tử, ion, nhóm hoạt động hóa học khác nằm bề mặt tiếp xúc vật thể  Kết dính tự tạo: Là sư kết dính vật thể đồng loại, tạo nên nhờ lực liên kết nguyên tử, phân tử đồng loại tiếp xúc với  Kết dính nội: Là kết dính (liên kết) phân tử, nguyên tử, ion thân vật thể lực Vandecvan liên kết hydro tạo nên 4.2.2 Các thuyết đại kết dính Thuyết khuếch tán  Thuyết khuếch tán: Kết dính ngoại kết dính tự tạo hình thành nhờ khả khuếch tán đại phân tử hay đoạn mạch chúng tạo thành liên kết bền vững keo dán vật  Điều kiện để hai polyme kết dính tốt với nhau: - Phải có khả hòa tan, trộn hợp với hoàn toàn hay phần - Phải linh động để khuếch tán qua bề mặt phân chia  Lưu ý: - Lý thuyết khuếch tán kết dính hoàn toàn phù hợp với polyme có khả trộn lẫn nằm trạng thái chảy nhớt hay mềm cao - Lý thuyết khuếch tán hoàn toàn không áp dụng trường hợp dán kim loại, thủy tinh, gạch ngói, gỗ, da, giấy Thuyết hấp phụ  Kết dính hình thành lực tác dụng tương hỗ vật liệu làm keo dán vật liệu phải dán - Theo A D Mc – Laren, kết dính polyme phân thành giai đoạn: +) Sự chuyển dời đại phân tử từ dung dịch hay thể nóng chảy đến bề mặt vật liệu phải dán nhờ chuyển động hỗn độn đại phân tử +) Thiết lập cân hấp phụ: Ở khoảng cách nhỏ 5A 0, phân tử hai vật liệu bắt đầu tác dụng hóa trị thứ cấp hay lực Van- dec-van - Điều kiện cần kết dính hai vật liệu vật liệu phải thấm ướt lên vật liệu - Polyme vô định hình có tính kết dính lớn polyme tinh thể - Độ bền kết dính ngoại định bởi: +) Bản chất, số lượng, cách xếp nhóm hoạt động đại phân tử vật liệu phủ Mạch phân tử mềm dẻo, cấu trúc không gian không chặt chẽ làm tăng khả kết dính đại phân tử +) Các trung tâm hấp phụ bề mặt +) Xác xuất gặp gỡ nhóm hoạt động trung tâm hấp phụ nêu ( gặp tạo liên kết ) trình kết dính - Nhược điểm +) Công kết dính thực tế ( đạt tới 104-106 erg/cm2 ) lớn nhiều so với công cần thiết để thắng lực tác dụng tương hỗ phân tử ( không vượt 103erg/cm2) +) Không giải thích số polyme có cực yếu lại kết dính với ( cao su hevea, gutapercha, polyizobutylen ) Thuyết điện Cơ chế +) Khi polyme tiếp xúc với kim loại xảy trình xâm nhập điện tử từ kim loại vào polyme hay ngược lại +) Quá trình xâm nhập điện tử làm xuất điện tích polyme Độ lớn điện tích phụ thuộc chất polyme (có tính định ), kim loại dạng hình học mẫu thử - Nhược điểm +) Quan sát thấy không lý giải nguyên nhân xuất điện tích +) Quan sát thấy điện tích thừa lại sau phá hoại số liên kết kết dính tự tạo +) Khó giải thích polyme có chất gần kết dính với tốt +) Không giải thích nhiều polyme chứa phụ gia ( thường vật liệu có khả dẫn điện ) lại kết dính ngoại tốt 4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính kết dính polyme  Khối lượng phân tử: KLPT thấp có nhiệt độ nóng chảy thấp, kết dính ngoại tốt kết dính nội KLPT cao ngược lại → KLPT tối ưu để kết dính ngoại nội tốt  Điều kiện hình thành màng phủ Có thể có trình sau: + Bay dung môi từ dung dịch polyme + Đông cứng polyme nóng chảy + Các phản ứng khâu mạch → Các điều kiện thực trình ảnh hưởng tới trình hình thành tính chất màng  Độ co ngót ứng suất nội tại: phụ thuộc chất hóa học, tính chất cấu tử hợp thành màng phủ điều kiện tạo màng  Nhiệt độ thời gian đóng rắn + Nhiệt độ tăng đến giới hạn định làm giảm thời gian hình thành kết dính làm tăng độ bền nhiệt liên kết kết dính + Ở nhiệt độ xác định, tăng thời gian đóng rắn đến giá trị định làm tăng độ bền kết dính - Chiều dày màng: Độ bền liên kết tăng giảm chiều dày màng - Chất độn vô cơ: Trong số trường hợp, phụ gia làm tăng độ bền mà làm tăng độ bền nhiệt liên kết 4.3 Độ thẩm thấu màng phủ  Khái niệm: Độ thẩm thấu khả chất lỏng khí qua màng nhờ khuyếch tán hòa tan chất màng lỗ xốp màng  Độ thẩm thấu màng phụ thuộc vào cấu trúc màng, nhiệt độ áp suất trình thẩm thấu chất hóa học chất thẩm thấu  Ảnh hưởng cấu trúc chất tạo màng: - Độ thẩm thấu phụ thuộc vào +) độ uốn dẻo mạch phân tử chất tạo màng, +) trạng thái vật lý, trạng thái pha +) mật độ tổ hợp mạch chất tạo màng → polyme vô định hình mạch uốn dẻo > polyme trạng thái đàn hồi cao > polyme kết tinh > polyme trạng thái thủy tinh hóa mạch cứng → Độ uốn dẻo phân tử chất tạo màng giảm làm giảm độ thẩu thấu  Ảnh hưởng nhiệt độ: Nhiệt độ tăng làm tăng hệ số thẩm thấu  Ảnh hưởng áp suất: Chênh lệch áp suất hai bề mặt màng lớn độ thẩm thấu cao 4.4 Tính chất quang Hệ số khúc xạ tính chất quan trọng số tính chất quang màng - Màng sơn cho ánh sáng qua hệ số khúc xạ màng véc ni bột mầu gần → cần có khác biệt lớn hệ số khúc xạ màng véc ni bột mầu  Độ suốt không mầu chất tạo màng màng không làm ảnh hưởng đến mầu bột mầu  Độ bóng màng xác định tỷ lệ (%) cường độ ánh sáng phản xạ từ bề mặt màng cường độ ánh sáng tới góc xác định (thường xác định góc 20o, 60o 85o) - Độ bóng màng phủ phụ thuộc vào độ đồng thể màng độ nhẵn bề mặt màng - Màng bị mờ bề mặt màng mấp mô 4.5 Tính chất điện  Phần lớn chất tạo màng hợp chất cao phân tử, không dẫn điện trạng thái rắn  Độ dẫn điện hợp chất cao phân tử phụ thuộc vào tạp chất khả phân ly chúng thành ion tự 4.6 Tính chất nhiệt  Một số khái niệm - Độ chịu nhiệt: Là giới hạn nhiệt độ mà polyme giữ nguyên hình dáng tính lý, tiêu kỹ thuật, công nghê (thuận nghịch) - Độ bền nhiệt: Là giới hạn nhiệt độ mà polyme chưa bị phân hủy (không thuận nghịch )  Phương pháp tổng hợp - Biến tính polyme sẵn có Tổng hợp polyme chịu nhiệt đặc thù  Ảnh hưởng cấu trúc - Polyme nhóm, loại có đại phân tử “ cứng nhắc “ bền nhiệt loại có đại phân tử “ mềm dẻo” - Polyme thơm dị vòng bền nhiệt polyme mạch thẳng mạch vòng béo Đường cong nhiệt  Vùng 1: Từ đầu đến Ttt vùng trạng thái thủy tinh Polyme vật thể rắn tuân theo định luật Hook  Vùng 2: Giữa Ttt Tc, vùng đàn hồi cao, có biến dạng thuận nghịch Vùng 3: Trên Tc, vùng trạng thái chảy nhớt, biến dạng dẻo không thuận nghịch  Bài 2.2 Sự thấm ướt màng phủ lỏng với bề mặt rắn Sự thấm ướt - Chất lỏng, đưa lên bề mặt chất rắn phẳng, nằm ngang, thấm ướt chảy không thấm ướt bề mặt mà tạo thành giọt hình bán cầu - Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt Là chất có khả làm giảm sức căng bề mặt dung môi chứa nó, có khả hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ - Ứng dụng: + Tăng khả phân tán thành phần sơn, chống tạo bọt, tạo váng… + Giảm sức căng bề mặt nhựa epoxy chất hoạt động bề mặt có nhóm hydroxyl (tương thích với nhựa) nhóm nguyên tử có flo + Sức căng bề mặt: Hợp chất flo < silicon < hydrocacbon - Lượng dùng ≤ 1% - Cách dùng: Tương tác không tương tác với chất tạo màng - Nhược điểm: Có thể gây khó khăn phủ lớp tiếp theo, làm thay đổi màng phủ sử dụng Sự san - Khái niệm: Sự san bước định để đạt màng phủ phẳng đồng thể - Sức căng bề mặt động lực làm chảy Độ nhớt cản trở chảy Sức căng bề mặt màng giảm dẫn đến chảy Như màng phủ dễ san nếu: - Thời gian san dài - Sức căng bề mặt màng phủ cao - Độ nhớt thấp - Chiều dày màng phủ cao - Khoảng cách đỉnh nhỏ Bài Ổn định nâng cao độ bền thời tiết Các loại chất ổn định để nâng cao độ bền thời tiết [...]... của màng véc ni và bột mầu  Độ trong suốt và không mầu của chất tạo màng và của màng không làm ảnh hưởng đến mầu của bột mầu  Độ bóng của màng được xác định bằng tỷ lệ (%) của cường độ ánh sáng phản xạ từ bề mặt màng và cường độ ánh sáng tới ở những góc xác định (thường xác định ở các góc 20o, 60o và 85o) - Độ bóng của màng phủ phụ thuộc vào độ đồng thể của màng và độ nhẵn của bề mặt màng - Màng. ..7 Bề mặt sơn đục mờ: màng- Dung môi bay hơi quá- Điều chỉnh dung môi sơn mờ không bóng, bềnhanh - Không gia công vào những ngày mật màng bị đục trắng - Gia công vào những ngàyẩm ướt ẩm ướt 3.2 Sơn alkyd - Chất tạo màng sử dụng trong sơn alkyd là nhựa alkyd, nhựa alkyd là sản phẩm polyeste được tổng hợp trên cơ sở phản ứng... amin: R-NCO + R’-NH2 → R-NH-CO-NH-R’ R-NCO + R’-NH-R” → R-NH-CO-NR’R” 3.4 Sơn epoxy • Đặc điểm: có tính năng cơ lý tốt: độ bám dính cao, đanh cứng, chịu mài mòn tốt, bền mầu, bền nước, bền hóa chất Dễ bị phấn hóa khi sử dụng ngoài trời • Ứng dụng: vecny, sơn chống rỉ, sơn lót, đệm, sơn phủ, sơn sàn, matit… • Phân loại sơn epoxy - Sơn epoxy 2 thành phần: +) Nhựa epoxy: Chất đóng rắn: - Đóng rắn nhiệt độ... Chiều dày màng: Độ bền của liên kết tăng khi giảm chiều dày màng - Chất độn vô cơ: Trong một số trường hợp, phụ gia không những làm tăng độ bền mà còn làm tăng độ bền nhiệt của các liên kết 4.3 Độ thẩm thấu của màng phủ  Khái niệm: Độ thẩm thấu là khả năng của các chất lỏng và khí đi qua màng nhờ khuyếch tán và hòa tan trong các chất trong màng cũng như các lỗ xốp của màng  Độ thẩm thấu của màng phụ... màng  Độ thẩm thấu của màng phụ thuộc vào cấu trúc của màng, nhiệt độ và áp suất trong quá trình thẩm thấu và bản chất hóa học của chất thẩm thấu  Ảnh hưởng của cấu trúc chất tạo màng: - Độ thẩm thấu phụ thuộc vào +) độ uốn dẻo của mạch phân tử các chất tạo màng, +) trạng thái vật lý, trạng thái pha +) mật độ tổ hợp các mạch của chất tạo màng → polyme vô định hình mạch uốn dẻo > polyme ở trạng thái... dẻo của phân tử các chất tạo màng giảm làm giảm độ thẩu thấu  Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ tăng làm tăng hệ số thẩm thấu  Ảnh hưởng của áp suất: Chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của màng càng lớn độ thẩm thấu càng cao 4.4 Tính chất quang Hệ số khúc xạ là tính chất quan trọng nhất trong số các tính chất quang của màng - Màng sơn cho ánh sáng đi qua nếu hệ số khúc xạ của màng véc ni và bột mầu... +) Dầu không khô (dầu dừa, dầu lạc, dầu cám…): chỉ số Iot = 70 – 120 3.4 Sơn polyurethane • Cơ sở lý thuyết: Nhóm isocyanate (NCO) có trong thành phần sơn sẽ phản ứng với bất cứ hydro hoạt tính trong thành phần của nhựa gốc để tạo màng sơn: • Phân loại: - Hệ 1 hợp phần - Hệ 2 hợp phần - Phân loại theo tính năng khô và chất tạo màng: - Hệ 1 hợp phần trên cơ sở nhựa polyurethan biến tính dầu, biến tính... béo của nhựa alkyd), chia alkyd làm ba loại: Loại nhựa alkyd Nhựa béo Nhựa trung bình Nhựa gầy % dầu 56 - 70 45-55 ≤ 45 Sơn alkyd còn được biến tính bằng styren hoặc phenol để tạo ra loại sơn alkyd đặc biệt mau khô Sơn alkyd được dùng trong sơn phủ nhiều loại vật liệu như kim loại, gỗ, sơn ngoài trời, trong nhà… Phương pháp tổng hợp: - Phương pháp 1 giai đoạn: • O C O C O CH 2 OH CH OH CH 2 OH n RCOOH... bền thời tiết, độ bền cơ lý… - Các yếu tố ảnh hưởng: +) Cấu trúc hóa học và kích thước phân tử của chất tạo màng +) Các biến đổi hóa học và vật lý xẩy ra trong quá trình tạo màng, nghĩa là trong quá trình “khô” +) Đặc tính của bề mặt phủ, đặc biệt khi bề mặt phủ làm thay đổi bản chất của chất tạo màng ban đầu - Độ bền cơ học: Là khả năng của vật chống lại sự phá hủy dưới tác dụng của lực cơ học, được... các thành phần trong sơn, chống tạo bọt, tạo váng… + Giảm sức căng bề mặt của nhựa epoxy bằng chất hoạt động bề mặt có nhóm hydroxyl (tương thích với nhựa) và nhóm nguyên tử có flo + Sức căng bề mặt: Hợp chất flo < silicon < hydrocacbon - Lượng dùng ≤ 1% - Cách dùng: Tương tác và không tương tác với chất tạo màng - Nhược điểm: Có thể gây khó khăn khi phủ lớp tiếp theo, làm thay đổi màng phủ khi sử dụng