f) Các chất phụ trợ khác:
1.2.2.4.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 khô của 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 1.8 : Ảnh hưởng của cấu trúc isocyanate tới thời gian khô.
Polyisocyanate Thời gian khô tương đối
TDI isocyanurate TDI/HDI isocyanurate Adduct TDI-TMP HDI (có xúc tác) HDI (không xúc tác) 1 2 6 6 30
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 1.9: Các tiền chất diisocyanate
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.
TDI CH3 CH3 N = C = O N = C = O O = C = N N = C = O 2,4 - TDI 2,6 - TDI MDI O = C = N - CH2 N = C = O HDI O = C = N - CH2 -N - CO - NH - CH2 - N = C = O 6 6 CO - NH - CH2 6 N = C = O IPDI N = C = O H3C CH3 CH3 CH2 - N = C = O HMDI O = C = N - CH2 N = C = O
Bảng 1.10: Các dạng polyisocyanate Urethan R-C-(CH2-O-CO-NH-R-NCO)3 Biuret O=C-NH-R-NCO N-R-NCO O =C-NH-R-NCO
Isocyanurate (C=O)3-(N-R-NCO)3
Từ hai bảng 1.9 và 1.10 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:
NCO
H3CH2CC-(CH2-O-CO-NH-C6H4)3
CH3
Các chất đóng rắn loại L được cung cấp dưới 2 dạng chính. Một loại được cung cấp 75% trong etylacetate và có % NCO là 13%. Loại thứ 2 được pha 67% trong hỗn hợp dung môi MPA/Xylen theo tỷ lệ 1/1, chúng có % NCO là 11,6%.
+) 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%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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:
N100 có 22% NCO
N75 có 16.5% NCO nó được pha 75% trong hỗn hợp dung môi MPA và xylen theo tỉ lệ 1:1.
N3200 có 23% NCO.
Việc sử dụng các loại chất đóng rắn khác nhau sẽ cho sơn có tính năng khác nhau.