chương :hóa học cao phân tử

Định nghĩa • Các bột màu được sử dụng với mục đích:  Tạo màu sắc và độ mờ đục cho hỗn hợp sơn.. • TiCl4 sau khi tinh chế được làm bay hơi và phản ứng với O2 ở nhiệt độ 15000 C tạo thành

• VIII.3 Bột màu

• A Định nghĩa

• Các bột màu được sử dụng với mục đích:

 Tạo màu sắc và độ mờ đục cho hỗn hợp sơn

Tạo ra một số tính chất cần thiết cho sơn như: độ bền ánh sáng, thời tiết và hóa chất

• Màu sắc của bột màu phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc hóa học của chúng Việc hấp thụ và phản xạ các bước sóng khác nhau của ánh sáng va chạm tới bề mặt của chúng sẽ quyết định màu sắc của chúng.

• VD: Một bột màu xanh là do chúng phản xạ bước sóng xanh và hấp thụ các bước sóng khác của ánh sáng trắng tới nó

• Màu đen hấp thụ tất các bước sóng tới chúng trong khi đó màu trắng tán xạ và phản xạ toàn bộ màu các bước sóng tới chúng

• B Một số bột màu vô cơ tiêu biểu:

• Titan dioxit (TiO2): TiO2 có màu trắng tồn tại ở ba dạng tinh thể brookit (không được sử dụng làm bột màu), anatase (chỉ thỉnh thoảng được sử dụng), rutile (là dạng được sử dụng phổ biến nhất)

• Dạng tinh thể rutile có thể được tổng hợp từ quặng của TiO2 gọi là quặng rutile Khi đó quặng rutile được trộn với than cốc và nghiền nhỏ thành bột Sau đó được phản ứng với Cl2 ở nhiệt độ 9000 C tạo thành TiCl4 cùng với các oxit cacbon TiCl4 là một chất lỏng có thể được cô đặc và tách khỏi các tạp chất

• TiCl4 sau khi tinh chế được làm bay hơi và phản ứng với O2 ở nhiệt độ 15000 C tạo thành TiO2 và sinh ra Cl2 tái sử dụng vào quá trình trên.

• TiO2 ngoài có màu trắng bền còn có các tính chất như bền dung môi, hóa chất và nhiệt.

• Than đen (C) :là một trong những bột màu cổ điển nhất được sử dụng bởi người nguyên thủy từ cách đây khoảng 25000 năm.

• Bột màu này có độ bền sáng, bền dung môi, bền hóa chất và bền nhiệt cao

• Kích thước hạt của than đen sẽ quyết định cường độ đen của chúng, theo đó hạt có kích thước càng nhỏ thì càng 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 này có màu sáng, có khả năng chịu dung môi và nhiệt tốt

• Fe2O3: Loại bột màu này được sử dụng trong các bức tranh hang động tìm thấy ở Pháp và Tây Ban Nha dưới dạng khoáng “hemantit”

• Fe2O3 có khả năng chịu hóa chất và dung môi, ổn định nhiệt.

• VIII.4 Dung môi và chất phụ gia cho sơn

• A Dung môi

• Ngoài nước thì hầu hết các dung môi sử dụng trong sơn là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp

• Các dung môi hữu cơ chia làm 3 loại:

Hydrocacbon: bao gồm tất cả các dạng béo và thơm

Dung môi chứa Oxy: Bao gồm dải rộng hơn bao gồm ete, este, xêtôn, rượu

Một số ít: bao gồm các hợp chất hydrocabon clo hóa

• Dung môi được sử dụng với các mục đích sau:

Hòa tan chất tạo màng

Giảm độ nhớt của hỗn hợp sơn

• Dung môi được lựa chọn cho sơn dựa trên các tiêu chí sau:

Khả năng hòa tan

• B Phụ gia cho sơn

• Có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng sơn đồng thời mang lại một số tính chất đặc biệt cho sơn

• VIII.5 Cơ chế tạo màng

• Để tạo thành màng khô bám dính trên bề mặt của vật liệu cần phủ cần có quá trình chuyển màng từ dạng lỏng sang dạng rắn

• Có hai cơ chế chủ yếu hình thành màng sơn bao gồm:

• Cơ chế vật lý

• Cơ chế hóa học

• A Cơ chế khô vật lý

• 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 xảy ra

• 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

• Sơn khô theo cơ chế vật lý do bay hơi dung môi có thể hòa tan lại trong các dung môi thích hợp

•

• Ưu điểm:

• Có khả năng khô trong một dải rộng nhiệt độ, thời gian khô phụ thuộc vào tốc độ bay hơi dung môi Điều này cũng đồng nghĩa với việc rằng dù sử dụng trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau nhưng cuối cùng đều thu được màng sơn có tính chất như nhau

• Nhược điểm:

• Do hòa tan trong dung môi nên hàm lượng chất rắt giảm đáng kể, do đó cần thiết phải áp dụng quét nhiều lớp để đạt được độ dầy màng sơn cần thiết Điều này làm tiêu tốn thời gian và tăng chi phí

• Màng sơn có độ mềm cao

• Ví dụ: sơn trên cơ sở chất tạo màng acrylic, vinylacetat…

• 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 không hòa tan trong dung môi Cơ chế quá trình này như sau:

• Giai đoạn 1: hơi ẩm trong không khí khuyếch tán vào trong màng sơn PUR và tấn công các liên kết NCO tạo thành axit cacbamic:

• Giai đoạn 2: axit bacbamic không bền dễ dàng tách thành amin bậc nhất và giải phóng CO2

• 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:

RNCO

NH2R

(3)

O

• Giai đoạn 4: phản ứng của hợp chất urê với nhóm NCO trong phân tử PUR

• Cơ chế đóng rắn của hệ sơn trên cơ sở nhựa epoxy sử dụng chất đóng rắn polyamin.

• Với hệ 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 có nhược điểm là có thể tạo bề mặt sơn bị mờ đục do amin dễ hút ẩm, trong môi trường không khí ẩm tạo thành cacbamat:

• H2O + CO2 H2CO3

• H2CO3 + ~NH2 ~NHCOOH + H2O

• Axit cacbamic

• ~NHCOOH + ~NH2 ~NH3OCONH~

• Cacbamat

• BT1: Cao su tự nhiên và lưu hóa?chất xúc tiến lưu hóa?vai trò của than đen với cao su

• 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

• BT3: Sơn alkyd?Cơ chế đóng rắn của sơn alkyld

• BT4: Chống lão hóa cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn