chương :hóa học cao phân tử

• VIII.3 Bột màu • A Định nghĩa • Các bột màu sử dụng với mục đích:  Tạo màu sắc độ mờ đục cho hỗn hợp sơn  Tạo số tính chất cần thiết cho sơn như: độ bền ánh sáng, thời tiết hóa chất • Màu sắc bột màu phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc hóa học chúng Việc hấp thụ phản xạ bước sóng khác ánh sáng va chạm tới bề mặt chúng định màu sắc chúng • VD: Một bột màu xanh chúng phản xạ bước sóng xanh hấp thụ bước sóng khác ánh sáng trắng tới • Màu đen hấp thụ tất bước sóng tới chúng màu trắng tán xạ phản xạ toàn màu bước sóng tới chúng • • B Một số bột màu vô tiêu biểu: • Dạng tinh thể rutile tổng hợp từ quặng TiO2 gọi quặng rutile Khi quặng rutile trộn với than cốc nghiền nhỏ thành bột Sau phản ứng với Cl2 nhiệt độ 9000 C tạo thành TiCl4 với oxit cacbon TiCl4 chất lỏng cô đặc tách khỏi tạp chất Titan dioxit (TiO2): TiO2 có màu trắng tồn ba dạng tinh thể brookit (không sử dụng làm bột màu), anatase (chỉ sử dụng), rutile (là dạng sử dụng phổ biến nhất) • TiCl4 sau tinh chế làm bay phản ứng với O2 nhiệt độ 1500 C tạo thành TiO2 sinh Cl2 tái sử dụng vào trình • TiO2 có màu trắng bền có tính chất bền dung môi, hóa chất nhiệt • • • • • • Than đen (C) :là bột màu cổ điển sử dụng người nguyên thủy từ cách khoảng 25000 năm Bột màu có độ bền sáng, bền dung môi, bền hóa chất bền nhiệt cao Kích thước hạt than đen định cường độ đen chúng, theo hạt có kích thước nhỏ đen 0,01-0,015 µm: độ đen cao 0,016-0,035 µm: độ đen trung bình >0,035 µm: độ đen thấp • • • Bột màu đỏ: CdS: Bột màu có màu sáng, có khả chịu dung môi nhiệt tốt Fe2O3: Loại bột màu sử dụng tranh hang động tìm thấy Pháp Tây Ban Nha dạng khoáng “hemantit” • Fe2O3 có khả chịu hóa chất dung môi, ổn định nhiệt • • • VIII.4 Dung môi chất phụ gia cho sơn A Dung môi Ngoài nước hầu hết dung môi sử dụng sơn hợp chất hữu có khối lượng phân tử thấp • Các dung môi hữu chia làm loại:  Hydrocacbon: bao gồm tất dạng béo thơm  Dung môi chứa Oxy: Bao gồm dải rộng bao gồm ete, este, xêtôn, rượu  Một số ít: bao gồm hợp chất hydrocabon clo hóa • Dung môi sử dụng với mục đích sau:  Hòa tan chất tạo màng  Giảm độ nhớt hỗn hợp sơn • Dung môi lựa chọn cho sơn dựa tiêu chí sau:  Khả hòa tan  Độ nhớt  Nhiệt độ sôi  Tốc độ bay hơi:  Điểm cháy  Độ độc  Gía • • B Phụ gia cho sơn • • • • • Phụ gia phá bọt Có tác dụng nâng cao hiệu sử dụng sơn đồng thời mang lại số tính chất đặc biệt cho sơn Phụ gia chống nấm mốc Phụ gia chống lắng Phụ gia chống cháy Phụ gia chống ăn mòn • • VIII.5 Cơ chế tạo màng Để tạo thành màng khô bám dính bề mặt vật liệu cần phủ cần có trình chuyển màng từ dạng lỏng sang dạng rắn • • • Có hai chế chủ yếu hình thành màng sơn bao gồm: Cơ chế vật lý Cơ chế hóa học • • A Cơ chế khô vật lý • Các polyme sử dụng trường hợp có KLPT cao nên độ nhớt lớn cần phải hòa tan dung môi trước sử dụng • • Những loại màng làm khô cách bay dung môi đơn thuần, không kèm phản ứng hóa học xảy Chất tạo màng thường thường polyme có khối lượng phân tử lớn có khả tạo thành màng cứng liên tục mà không cần phản ứng hóa học xảy Sơn khô theo chế vật lý bay dung môi hòa tan lại dung môi thích hợp • • Ưu điểm: Có khả khô dải rộng nhiệt độ, thời gian khô phụ thuộc vào tốc độ bay dung môi Điều đồng nghĩa với việc dù sử dụng điều kiện nhiệt độ khác cuối thu màng sơn có tính chất • • Nhược điểm: Do hòa tan dung môi nên hàm lượng chất rắt giảm đáng kể, cần thiết phải áp dụng quét nhiều lớp để đạt độ dầy màng sơn cần thiết Điều làm tiêu tốn thời gian tăng chi phí • • Màng sơn có độ mềm cao Ví dụ: sơn sở chất tạo màng acrylic, vinylacetat… • • B chế hóa học • Khi màng sơn khô (đóng rắn) hoàn toàn chúng khả hòa tan lại dung môi ban đầu • Những loại sơn trình tạo màng khô bay dung môi xảy phản ứng hóa học Chất tạo màng thường polyme có khối lượng phân tử thấp có khả phản ứng với để tạo thành màng sơn có khối lượng phân tử lớn • • Ví dụ: phản ứng đóng rắn nhựa polyuretan (PUR) ẩm không khí Qúa trình phủ màng sơn sở nhựa polyuretan lên bề mặt vật liệu cần bảo vệ sau thời gian tạo thành màng không hòa tan dung môi Cơ chế trình sau: • Giai đoạn 1: ẩm không khí khuyếch tán vào màng sơn PUR công liên kết NCO tạo thành axit cacbamic: • Giai đoạn 2: axit bacbamic không bền dễ dàng tách thành amin bậc giải phóng CO2 O RNCO H2 O (1) R NH C Axit cacbamic OH (2) CO2 R NH2 • Giai đoạn 3: Amin bậc tạo có hoạt tính cao dễ dàng tác dụng với nhóm uretan (NCO-) nhựa PUR tạo thành liên kết urê: R NH2 O (3) RNCO R NH C NH R • Giai đoạn 4: phản ứng hợp chất urê với nhóm NCO phân tử PUR O R NH C O (4) NH R RNCO R NH C N R R NH C O • • Cơ chế đóng rắn hệ sơn sở nhựa epoxy sử dụng chất đóng rắn polyamin Với hệ sơn sở chất tạo màng epoxy Để tạo thành màng sơn cứng khô bề mặt vật liệu cần bảo vệ cần sử dụng chất đóng rắn Chất đóng rắn phổ biến polyamin có ưu điểm khối lượng phân tử cao nên không bị bay trình sử dụng Dietylentriamin (DETA): • • H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2 Cơ chế đóng rắn trình bày sau: • Tuy nhiên việc sử dụng chất đóng rắn amin thường có nhược điểm tạo bề mặt sơn bị mờ đục amin dễ hút ẩm, môi trường không khí ẩm tạo thành cacbamat: • H2O + CO2 • • H2CO3 + ~NH2 • • ~NHCOOH + ~NH2 H2CO3 ~NHCOOH + H2O Axit cacbamic ~NH3OCONH~ Cacbamat • • BT1: Cao su tự nhiên lưu hóa?chất xúc tiến lưu hóa?vai trò than đen với cao su • • BT3: Sơn alkyd?Cơ chế đóng rắn sơn alkyld BT2: Tìm hiểu phụ gia cho sơn: phụ gia chống lắng, phụ gia chống oxy hóa, phụ gia chống cháy, phụ gia chống ẩm mốc, phụ gia chống chảy BT4: Chống lão hóa cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn [...]... hóa học • • A Cơ chế khô vật lý • Các polyme sử dụng trong trường hợp này do có KLPT cao nên độ nhớt rất lớn cần phải hòa tan trong dung môi trước khi sử dụng • • Những loại màng này được làm khô bằng cách bay hơi dung môi đơn thuần, không kèm phản ứng hóa học xảy ra Chất tạo màng thường thường là polyme có khối lượng phân tử lớn có khả năng tạo thành màng cứng liên tục mà không cần phản ứng hóa học. .. chi phí • • Màng sơn có độ mềm cao Ví dụ: sơn trên cơ sở chất tạo màng acrylic, vinylacetat… • • B cơ chế hóa học • Khi màng sơn đã khô (đóng rắn) hoàn toàn chúng không có khả năng hòa tan lại trong dung môi ban đầu • Những loại sơn này trong quá trình tạo màng khô ngoài sự bay hơi của dung môi còn xảy ra phản ứng hóa học Chất tạo màng thường là polyme có khối lượng phân tử thấp có khả năng phản ứng... phóng CO2 O RNCO H2 O (1) R NH C Axit cacbamic OH (2) CO2 R NH2 • Giai đoạn 3: Amin bậc 1 tạo thanh có hoạt tính cao dễ dàng tác dụng với nhóm uretan (NCO-) trong nhựa PUR tạo thành liên kết urê: R NH2 O (3) RNCO R NH C NH R • Giai đoạn 4: phản ứng của hợp chất urê với nhóm NCO trong phân tử PUR O R NH C O (4) NH R RNCO R NH C N R R NH C O • • Cơ chế đóng rắn của hệ sơn trên cơ sở nhựa epoxy sử dụng... sơn trên cơ sở chất tạo màng epoxy Để tạo thành màng sơn cứng và khô trên bề mặt vật liệu cần bảo vệ cần sử dụng chất đóng rắn Chất đóng rắn phổ biến nhất là các polyamin do có ưu điểm là khối lượng phân tử cao nên không bị bay hơi trong quá trình sử dụng như Dietylentriamin (DETA): • • H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2 Cơ chế đóng rắn được trình bày như sau: • Tuy nhiên việc sử dụng chất đóng rắn amin thường... trình tạo màng khô ngoài sự bay hơi của dung môi còn xảy ra phản ứng hóa học Chất tạo màng thường là polyme có khối lượng phân tử thấp có khả năng phản ứng với nhau để tạo thành màng sơn có khối lượng phân tử lớn • • Ví dụ: phản ứng đóng rắn của nhựa polyuretan (PUR) bằng hơi ẩm trong không khí Qúa trình phủ màng sơn trên cơ sở nhựa polyuretan lên bề mặt vật liệu cần bảo vệ sau thời gian tạo thành màng... ẩm, trong môi trường không khí ẩm tạo thành cacbamat: • H2O + CO2 • • H2CO3 + ~NH2 • • ~NHCOOH + ~NH2 H2CO3 ~NHCOOH + H2O Axit cacbamic ~NH3OCONH~ Cacbamat • • BT1: Cao su tự nhiên và lưu hóa?chất xúc tiến lưu hóa?vai trò của than đen với cao su • • BT3: Sơn alkyd?Cơ chế đóng rắn của sơn alkyld BT2: Tìm hiểu phụ gia cho sơn: phụ gia chống lắng, phụ gia chống oxy hóa, phụ gia chống cháy, phụ gia chống