CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ SƠN I.1 Giới thiệu sơ lược về sơn:[3], [4], [5], [7] I.1 Sơn là gì Trước đây một số nhà nghiên cứu đã đưa ra một số khái niệm như sau: - Sơn là huyền phù của bột màu, chất độn trong dung dịch chất tạo màng với dung môi tương ứng ( Liên Xô) - Sơn là tổ hợp lỏng chứa bột màu, khi phủ lên nền thành lớp mỏng sẽ tạo thành màng phủ không trong suốt (Mỹ) Hai định nghĩa này đã bao gồm các loại sơn màu đục, men ( Pigment paint) Dạng vật liệu sơn không chứa bột màu gọi là vec ni – là dung dịch chất tạo màng trong dung môi thích hợp Định nghĩa tổng quát: Sơn là hệ phân tán gồm nhiều thành phần (chất tạo màng, bột màu… trong môi trường phân tán). Sau khi sơn phủ lên bề mặt vật liệu nền nó tạo thành lớp đều đặn, bám chắc, bảo vệ và trang trí bề mặt vật liệu cần sơn. Như vậy: chức năng của màng sơn là trang trí và bảo vệ vật liệu nền I.2 Phân loại sơn: Có rất nhiều cách phân loại: - Căn cứ vào bản chất của chất tạo màng: + Sơn dầu thuần túy + Sơn dầu nhựa + Sơn tổng hợp - Căn cứ bản chất của môi trường phân tán: + Sơn dung môi: môi trường phân tán là dung môi hữu cơ + Sơn nước: môi trương phân tán là nước + Sơn bột: không có môi trường phân tán - Căn cứ vào ứng dụng: + Sơn gỗ. + Men tráng gốm, sứ… + Sơn chống hà.
SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 3 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp + Sơn chịu nhiệt. + Sơn bền khí quyển. - Căn cứ vào phương pháp sơn: + Sơn phun. + Tráng, mạ kim loại - Các dạng sơn đặc biệt khác: + Sơn dẫn điện.2 Thành phần cấu tạo của màng sơn: Cấu tạo của màng sơn gồm có 2 phần: chất bay hơi và chất không bay hơi.
Chất không bay hơi tạo nên màng sơn gồm: • Chất tạo màng. • Bột màu, bột độn. Chất bay hơi: trợ giúp tạo màng cho sơn.1 Chất tạo màng: [7] I.1 Vai trò: Chất tạo màng là thành phần chủ yếu quyết định các tính chất của màng sơn. Nhiệm vụ của chất tạo màng là kết hợp với bột màu, bột độn để tạo nên màng che phủ liên tục trên bề mặt vật liệu, thực hiện chức năng bảo vệ, ngăn cách vật liệu với môi trường ngoài.2 Yêu cầu của chất tạo màng: - Làm cho màng sơn có đặc tính kỹ thuật cao.
- Bám dính tốt trên bề mặt vật liệu. - Hòa tan trong các dung môi thông dụng. - Tính chất hóa học không thay đổi theo thời gian bảo quản và sử dụng. - Phân tán tốt bột màu.
SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 4 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp Việc thỏa mãn các yêu cầu trên hay không tùy thuộc vào bản chất các chất tạo màng.3 Các yếu tố ảnh hưởng đền tính chất của hợp chất cao phân tử để dùng làm chất tạo màng: Trọng lượng phân tử: Khi trọng lượng phân tử tăng cao thì các tính chất như bền cơ học, tính đàn hồi, độ cứng, tính chịu nhiệt tăng theo, nhưng đến một giới hạn nhất định thì làm giảm khả năng hòa tan của nhựa vào dung môi. Mức độ đồng đều về trọng lượng phân tử: Nếu trọng lượng nhựa kém đồng đều thì khả năng hòa tan của nhựa trong dung môi tăng lên nhưng sẽ làm giảm tính chất cơ lý của màng sơn. Cấu tạo của hợp chất cao phân tử: Hợp chất cao phân tử nào có nhiều nhánh phụ thì sẽ dễ hòa tan nhưng lại kém bền cơ học và ngược lại. Thành phần hóa học và độ phân cực: Các nhóm có cực làm tăng độ cứng và nhiệt độ chảy mềm của các polymer nhưng lại có nhược điểm là làm màng sơn dễ hút nước.
Các nhóm định chức cũng có ảnh hưởng lớn đến khả năng hòa tan và khả năng bám dính của polymer. Các nhóm có cực mạnh như – OH làm tăng khả năng hòa tan vào các hydrocarbon. Nhựa nào càng chứa nhiều nhóm có cực càng bám dính tốt.1 Định nghĩa: Dung môi là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hòa tan chất tạo màng và sẽ bay đi trong quá trình hình thành màng sơn.2 Yêu cầu của dung môi: - Hòa tan 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 tốt ưu, có mùi chấp nhận được.
- Ít độc và khó cháy nổ. SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 5 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp - Rẻ tiền, dễ kiếm. - Trung tính, ổn định.3 Vai trò của dung môi: Với các loại sơn khô bằng phương pháp hóa học, dung môi có vai trò chính tạo nên một dung dịch sơn để có thể sơn theo phương pháp thích hợp nhất Với các loại khô vật lý, dung môi đóng vai trò phức tạp hơn vì nó không những ảnh hưởng đến việc chọn phương pháp sơn mà nó còn có vai trò quyết định đến thời gian khô và tính chất của màng sơn. Trong những trường hợp này cần dùng hỗn hợp hệ dung môi để màng sơn thu được đạt chất lượng cao.4 Các đặc tính của dung môi: • Khả năng hòa tan Trong thực tế, nhựa chỉ hòa tan trong một số loại dung môi nhất định và sự lựa chọn dung môi dựa trên nguyên tắc thực nghiệm “ các chất giống nhau thì hòa tan tốt trong nhau ”.
• Nhiệt độ sôi Nhiệt độ sôi của dung môi là nhiệt độ sôi mà tại đó áp suất hơi của dung môi bằng áp suất khí quyển. Khi điểm sôi của hỗn hợp hệ dung môi cao hơn hay thấp hơn từng thành phần của hỗn hợp thì được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Khi điểm sôi của hỗn hợp thấp hơn của từng thành phần của hỗn hợp thì khi đó áp suất hơi của hệ sẽ lớn hơn, do đó tốc độ bay hơi của hệ sẽ lớn hơn. • Tốc độ bay hơi Tốc độ bay hơi của dung môi thường chọn một cách tương đối bằng cách so sánh với tốc độ bay hơi của dung môi chuẩn.
SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 6 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp Bảng 1.1: Tốc độ bay hơi của 1 số loại dung môi.4 - Isobutyl alcol (CH3)2CH2CHOH 74 45 117 - Acetone CH3COCH3 58 720 56.1 - MEK CH3COC2H5 72 465 79.6 - MIBK CH3COC4H9 100 145 118 - Toluen C6H5CH3 92 195 110 - Xylen C6H4(CH3)2 106 68 135 - Cellosolve C2H5OC2H4OH 90 40 135 -Cellosolve acetat CH3COOC2H4OC2H5 132 24 156.2 - Butyl acetat CH3COOC4H9 116 100 112 Điểm cháy: Dung môi là những chất dễ cháy. Có 3 loại nhiệt độ cháy của dung môi là: - Nhiệt độ bùng cháy: là nhiệt độ mà tại đó hơi dung môi gặp lửa thì bùng cháy - Nhiệt độ bốc cháy: là nhiệt độ mà ở đó bản thân dung môi ở dạng lỏng gặp lửa thì bốc cháy. - Nhiệt độ tự bốc cháy: là nhiệt độ mà ở đó hỗn hợp hơi dung môi và không khí không gặp phải lửa cũng tự bốc cháy Tính gây nổ của dung môi: Dung môi là những chất dễ cháy, hơi dung môi và không khí ở một nhiệt độ nào đó có thể gây nổ. Nếu ở dưới giới hạn thấp và trên giới hạn cao thì sự nổ không xảy ra.
Mỗi dung môi có một giới hạn nhất định ( % thể tích).2: Giới hạn của dung môi.[5] Dung môi Giới hạn thấp Giới hạn cao Ether etylic 1.3 7 SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 7 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp I.3 Bột màu: Bột màu là những phần tử rắn nhỏ dùng để pha chế sơn, và thực chất không tan trong chất mang (chất mang là phần tử chất lỏng của sơn mà bao gồm cả chất kết dính bột màu, dung môi dễ bay hơi và bất kỳ những chất hòa tan trong phần lỏng). Trong định nghĩa bột màu cần chú ý đến câu “thực chất không hòa tan trong chất mang”. Vì vậy có những vật liệu tan được dùng để giúp cho một vài loại màng phủ có màu sắc nhưng chúng không được phân loại như bột màu. Bột màu có thể chia làm hai loại: tự nhiên và tổng hợp tùy thuộc vào nguồn gốc của chúng, và mỗi nhóm thì có 2 loại là vô cơ và hữu cơ.1 Tính chất của bột màu sử dụng trong sơn: Bao gồm các tính chất sau: màu sắc, độ đục, tốc độ thấm ướt, tốc độ khô, độ đặc, sự lão hóa, sự ổn định màu, sự ổn định hóa chất, tỷ trọng, tốc độ tủa.2 Những đặc trưng của bột màu: Bột màu có những đặc trưng về: - Khả năng che phủ của bột màu - Kích thước tối đa của bột màu - Sự hấp phụ dầu của bột màu - Nồng độ thể tích của bột màu - Sự phân tán của bột màu trong sơn - Tỷ trọng của bột màu - Độ bền màu - Tính loang màu - Sự tách ly của bột màu - Tính bền nhiệt I.3 Một số bột màu thông dụng như: Bột màu vô cơ Màu trắng Titan dioxit (TiO2): - TiO2 có hai dang thù hình: anata và rutin.
Đây là loại bột màu trắng không độc, độ che phủ và cường độ màu lớn nhất. Trong đó dạng rutin SVTH: Lê Thị Quỳnh Thảo Trang 8 GVHD: TS.Huỳnh Thị Cúc Luận văn tốt nghiệp có chỉ số khúc xạ lớn hơn, độ min cao hơn nên lực phủ cao hơn nên nó dược sử dụng nhiều hơn. - TiO2 bị lẫn tạp chất như: Fe, Mn… Có thể thay đổi màu khi chịu tác dụng của ánh sáng nhiệt độ, không khí… - TiO2 bền hoá học: Không tan trong nước, chịu được kiềm loãng, axit đặc, chỉ hoà tan trong hỗn hợp sunfat amon và H2SO4 đậm đặc, chịu nhiệt cao (1000C ÷ 18400C). Không bị đổi màu dưới tác dụng của khói công nghiệp.
- TiO2 được sử dụng rộng rãi trong sơn trang trí, sơn công nghiệp, thiết bị sản xuất, bảo quản thực phẩm và sơn đồ chơi trẻ em. Màu vàng Chì Cromat (PbCrO4): - Có màu từ vàng nhạt, da cam sẫm đến đỏ tươi, độc. Màu này được sử dung nhiều trong sơn công nghiệp như sơn trang trí. - Ưu điểm là độ bền ánh sáng tốt, sức phủ và độ đục cao.
- Dể bị sẫm màu do không khí bị ô nhiễm do H2S và bạc màu do SO2. Không sử dụng để sơn bê tông và vữa ximăng do kém bền trong môi trường kiềm. Bột màu hữu cơ Màu đỏ Đỏ Toluidin: - Là thuộc nhuộm apolymero, không tan trong nước, có màu đỏ nhạt, tươi, sức che phủ tốt có độ ổn định cao với ánh sáng.