tồng quan về sơn potx

Chương I: Giới thiệu về sơn
A-Đặc điểm, tính năng, ứng dụng, vai trò của sơn
1- Khái quát lịch sử ra đời của sơn
2- Định nghĩa về sơn
3- Các loại sơn
4- Cách sử dụng sơn
5- Quá trình khô của sơn
6- Quá trình tạo liên kết giữa bề mặt vật liệu và chất tạo màng
6- Tính chất, ứng dụng của sơn
7- Vai trò của sơn
B-Thành phần của sơn
1- Chất tạo màng
2- Bột màu và bột độn
3- Dung môi
4-Chất phụ gia
Chương II: Quá trình sản xuất sơn
2.1.Giới thiệu chung về sơn
2.2.Quá trình sản xuất nhựa Alkyd
2.3.Quá trình sản xuất sơn


1

Chương I: Giới thiệu về sơn
A-Đặc điểm, tính năng, ứng dụng, vai trò của sơn
1.Khái quát lịch sử ra đời của sơn
Từ hàng nghìn năm trước, sơn đã được sử dụng ở các cung đình châu Á.
Nhưng chúng không phải là sơn bảo vệ mà chỉ mang tính chất trang trí là chủ
yếu. Dầu được sử dụng chủ yếu là dầu thông, vecny hoặc dịch từ nhựa kiến. Ở
châu Âu đã sử dụng dầu thô từ thế kỷ 8. Vào khoảng thế kỷ 18-19 , hoá chất đã

bắt đầu được sử dụng vào việc bảo vệ bề mặt.
Đầu thế kỷ 20, kỹ thuật sơn đã ra đời gắn liền với nó là sự ra đời của nhựa
Phenolfolmandehit. Từ đó đến nay dầu thiên nhiên dần dần được thay thế bằng
các chất nhân tạo( nhựa tổng hợp).
2.Định nghĩa về sơn.
Sơn là hoá chất mà sau khi khô tạo nên trên bề mặt vật được sơn một lớp
màng kín, bám chắc vào bề mặt vật liệu nhằm mục đích chính là bào vệ , trang trí
và ngoài ra còn một số tác dụng đặc chủng khác.
Mục đích bảo vệ: lớp màng mỏng sơn cách li vật với môi trường bên ngoài,
ngăn không cho vật tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân phá huỷ từ môi trường
như tia tử ngoại, ăn mòn acid, ăn mòn điện hoá tăng khả năng chịu mài mòn, va
đập.
Mục đích trang tri: vật được bao phủ máng sơn có màu sắc đẹp, tăng độ
bóng, làm mẫu mã của sản phẩm phong phú hơn.
Một số tác dụng đặc chủng khác của sơn như: sơn có tác dụng phản quang, sơn
chịu nhiệt
2.1.Các loại sơn cơ bản.
a, sơn dầu:
Thành phần chính là dầu thực vật, dầu lanh hay dầu gỗ. Sơn dầu tạo ra một
lớp polyme bảo vệ trên bề mặt vật liệu. Để tăng tốc độ của quá trình khô sơn
người ta cho vào sơn chất mau khô.
b, Sơn xenlulo:
Thành phần chủ yếu là Nitro xenlulo được hoà tan chủ yếu trong etylen
axeton( có nhiệt độ sôi thấp). Do đó có tính bốc hơi cao nên sơn mau khô,
thường từ sau 30-60 phút.
c, Sơn tổng hợp
Thành phần chính của sơn là nhựa tổng hợp. Sơn tổng hợp có ưu điểm của 2
loại sơn trên đồng thời khắc phục được các nhược điểm.
Ngoài ra hiện nay người ta còn phân chia sơn dựa vào gốc của chất tạo
màng như:

2

+ Sơn mỉco
+ Sơn Clorua vinyl
+ Sơn Alkyd
+ Sơn gốc dầu: Sơn mà chất tạo màng là dầu và nhựa thiên nhiên.
5, Quá trình khô của sơn.
Sau khi sơn cần phải có một khoảng thời gian nhất định, để cho dung môi
trong sơn bay hơi và tạo thành liên kết giữa chất tạo màng và bề mặt vật liệu .
Tuỳ vào dung môi mà quá trình khô diễn ra nhanh hay chậm. Nếu chậm thì liên
kết giữa sơn và bề mặt vật liệu càng bền chắc; song ảnh hưởng tới những quá
trình gia công tiếp theo, cũng như bụi và hơi nước bám vào bề mặt làm giảm độ
bóng của sơn. Nếu sơn khô nhanh quá thì sự liên kết giữa sơn và bề mặt vật liệu
không được chắc chắn , lớp sơn dễ bị bong ra. Đối với nước ta độ ẩm không khí
cao, đòi hỏi sơn phải khô nhanh để nước không bám lên bề mặt làm giảm độ
bóng.
Trong quá trình khô của sơn còn có quá trình oxi hoá. O
2

không khí oxi
hoá các nối đôi có trong sơn ( trong nhựa) tạo ra các gốc peoxyt tự do. Gốc tự do
này lại kết hợp với nối đôi để tạo ra những gốc tự do mới
… – CH = CH – … … – CH – CH – …


+  
O
2
→ O O

+ 


… – CH = CH – … … – CH – CH –
Quá trình sấy khô nếu dùng ánh sáng mặt trời là nguồn sấy thì phái chú ý tới
các nhóm chức dễ bị phân huỷ dưới tác dụng của tia tử ngoại có trong ánh sáng
mặt trời, do đó làm thay đổi tính chất của sơn.
6, Quá trình tạo liên kết giữa bề mặt vật liệu và chất tạo màng.
Các polyme trong sơn được phát triển một cách vô hướng trong không gian.
Chúng nối các mạnh lại tạo những phân tử lớn hơn bám chắc trên toàn bộ bề mặt
của vật liệu. Sau khi dung môi bay hơi thì khối lượng phân tử của nhựa đã lớn
lên rất nhiều, trạng thái tập hợp của nhựa cũng đã thay đổi và nó chuyển từ trạng
thái lỏng sang trạng thái rắn. Sơn lúc này đóng rắn và bám chắc lên bề mặt vật
liệu. Giữa chất tạo màng và bề mặt vật liệu tạo thành liên kết. Liên kết này được
chia thành 3 loại:
+ Liên kết cơ học: Bề mặt vật liệu vốn gồ ghề. Sau khi dung môi bay hơi,
sơn sẽ điền đầy vào những chỗ lõm đó, làm tăng lực liên kết giữa các phân tử bề
mặt vật liệu và các phân tử chất tạo màng , đồng thời làm tăng khả năng bám
dính giữa sơn và bề mặt vật liệu.
+ Liên kết vật lí: Đây là liên kết tĩnh điện giữa sơn và bề mặt vật liệu.
+ Liên kết hóa học: Người ta đã chứng minh được sự tồn tại của các iôn trái
dấu giữa lớp bề mặt vật liệu sau khi sơn.Liên kết này bền hơn liên kết vật lý.
3

B.Thành phần của sơn
Sơn có 4 thành phần chính.
1, Chất tạo màng
Là yếu tố quan trọng nhất của sơn, tạo màng bám dính lên bề mặt vật liệu và
làm môi trường liên kết các thành phần của sơn. Yêu cầu của chẩt tạo màng đó là

bền với các tác nhân hoá học, bền với sự thay đồi nhiệt độ , có độ bám dính, tạo
màng liên tục.
Chất tạo màng được sử dụng trong sơn là các Polyme biến tính. Polyme
trong sơn Alkyd là Polyme este do các este đa tụ với nhau tạo thành. Este ở đây
có chứa nhóm –OH của rượu đa chức được este hoá bởi axit đa chức và axit béo
của dầu.
Dầu đây là các dầu thảo mộc, dầu chanh, dầu chẩu. Chúng là các Gluxevit :
este của Glyxerin với các axit béo có mạch cacbon dài. Sự tham gia của dầu
trong este nhằm mục đích làm cho phân tử bền, sơn nhanh khô, thay đổi độ giãn
nở , tạo ra sự phù hợp về sự giãn nở giữa vật liệu và sơn. Nếu có sự chênh lệch
nhiều về độ giãn nở thì sức căng nội bộ sẽ làm cho sơn bị bong ra. Như vậy việc
kết hợp giữa dầu vào trong thành phần nhựa ở đây là nhằm tạo ra nhựa có khả
năng khô nhanh và tạo ra màng rắn chắc mà bản thân nhựa và dầu đều không có
các tính năng đó. Các dầu thảo mộc được sử dụng chủ yếu tại công ty để tổng
hợp nhựa là dầu chẩu và dầu cao su.
Tuỳ từng loại nhựa dùng để sản xuất sơn mà sơn có độ bóng nhất định.
Nhựa nhà máy sử dụng là nhựa Alkyd, là chất tạo màng cho sơn nên sơn được
gọi là sơn Alkyd.
Nhựa Alkyd được chia làm 3 loại theo hàm lượng dầu biến tính có trong
thành phần nhựa.
+ Alkyd gầy: Hàm lượng dầu 30-45%
+ Alhyd trung bình: Hàm lượng dầu 45-55%
+ Alkyd béo: Hàm lượng dầu 55-75%
Nhà máy sử dụng nhựa Alkyd béo với hàm lượng 61-64%. Nếu hàm lượng
cao thì sơn biến đổi theo thời tiết tốt, ít bị bong nhưng chịu kiềm, axit, hoá chất
kém; dễ bị biến màu, song lại phù hợp với khí hậu thay đổi ở Việt Nam.
2, Chất màu và bột độn.
+ Chất màu : tạo cho sơn có màu nhất định, quyết định tính năng trang trí
của sơn. Chất màu cho vào sơn dưới dạng bột mịn để tăng độ phân tán của bột
màu vào chất tạo màng. Có nhiều dạng màu được hình thành từ các oxit kim loại,

các muối vô cơ, các hợp chất màu hữu cơ.
Màu trắng : TiO
2
, ZnO…
Màu xanh lá cây: Cr
2
O
3
, các hợp chất của Fe(II) và Co(II)
Màu vàng: PbCrO
4
, Fe(OH)
3
…
Các chất màu này chỉ khuếch tán vào trong sơn, không phản ứng , không
tan.
+ Bột độn: Làm tăng 1 số tính chất cơ lý của sơn nhưng chủ yếu là hạ giá
thành. Bột độn thường là các muối vô cơ như BaSO
4
, CaCO
3
…Cũng như bột
4

màu, bột độn chỉ khuếch tán chứ không tan, không phản ứng. Bột màu và bột độn
phải có kích thước rất nhỏ, đường kính các hạt cỡ 0,01*10
-6
m.
3, Dung môi
Là các hidrocacbon thẳng hoặc thơm, xeton, este dung môi ở đây đóng vai

trò tạo ra môi trường phân tán. Tạo ra dạng lỏng cho sơn. Sau khi sơn thì dung
môi bay hơi.
Tại nhà máy hiện sử dụng dung môi sau:
+ Xylen: là hydrocacbon thơm có công thức C
8
H
10
+ ZA1 : là các hydrocacbon mạch thẳng.
Yêu cầu chung với dung môi:
+ Hoà tan được chất tạo màng.
+ Bay hơi sau khi quét.
+ Không nằm trong màng sau khi quét.
Nhiệt độ sôi của dung môi , t
s
0
= 120-200
0
C, tốc độ bay hơi không quá
nhanh, cũng không quá chậm. Dung môi bay hơi tạo ra sự lãng phí và ô nhiễm.
Để giải quyết vấn đề này người ta có thể dùng dung môi là nước hoặc sơn không
có dung môi( sơn ở dạng bột).
Nếu dung môi là nước thì trong sơn cần có các nhóm chức phân cực như
sunfat, hidrat …Dung môi là nước gây khó khăn trong việc chống rêu mốc,
chống rỉ.
Nếu sử dụng sơn bột : khó khăn trong việc sử dụng ta phải dùng dòng điện
1 chiều nhiễm điện âm cho sơn, nhiễm điện dương cho vật liệu cần sơn. Cho sơn
vào máy phun . Đặt U=80-100kV. Sau khi phun sơn xong, đem vật liệu sấy ở
200
0
C.

Nếu dung môi là xăng thì quá trình bay hơi sẽ rất nhanh song lại dễ gây
cháy nổ, bảo quản khó đồng thời bay hơi nhanh thì sẽ tạo màng dễ bị bong. Khi
bay hơi nhanh thì thu nhiệt nhiều của môi trường tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ
giữa màng sơn và môi trường làm nước trong môi trường ngưng tụ, dẫn tới ẩm
sơn. Do đó sơn giảm độ bóng.
4, Chất phụ gia
Chất phụ gia là những chất được cho vào sơn với những lượng nhỏ nhưng
làm thay đổi các thuộc tính của sơn một cách rõ rệt.
Có rất nhiều loại phụ gia:
+ Chất đóng rắn: Nhiều loại sơn tuỳ theo yêu cầu mà cần thêm 1 chất để
kích thích nhanh quá trình khô. Khi đó ta cần dùng đến quá trình đóng rắn. Chất
đóng rắn thúc đẩy nhanh quá trình tạo màng. Nếu là sơn khô hoá học ta phải cho
phụ gia làm tăng tốc độ phản ứng hoá học.
+ Khi nghiền gặp khó khăn do độ nhớt quá lớn ta phải thêm phụ gia làm
giảm độ nhớt để quá trình nghiền dễ dàng hơn.
+ Chất chống lắng: Khi sản xuất sơn, bột màu thường lẳng xuống đáy, ta
phải dùng chất phụ gia chống lắng. Chất phụ gia chống lắng là chất hoạt động bề
mặt, 1 đầu của các phân tử chất phụ gia bám vào nhựa, 1 đầu bám vào bột màu
giúp cho chất màu không bị lắng xuống.
5

+ Chất chống ăn mòn. Khi sơn những vật liệu dùng trong các môi trường
như axit, kiềm … cần cho thêm chất phụ gia chống ăn mòn để sơn bảo vệ vật liệu
tốt hơn.
Còn nhiều chất phụ gia khác tuỳ thuộc vào yêu cầu của vật liệu và môi
trường làm việc.
Chương III: Quá trình sản xuất sơn
I, Giới thiệu chung về sản xuất sơn
Công ty cổ phần sơn tổng hợp Hà Nội sản xuất sơn Alkyd qua 2 công đoạn
tách rời nhưng hỗ trợ nhau. Đó là sản xuất sơn và tổng hợp nhựa Alkyd.

+ Các giai doạn tổng hợp nhựa Alkyd.
Tổng hợp nhựa: nguyên liệu gồm có dầu thảo mộc, các hóa chất, xúc tác.
Pha loãng: gồm có nhựa và xăng pha sơn.
Thùng chứa: sau khi kiểm tra các thông số kĩ thuật.
Phân xưởng pha chế sơn.
Các giai đoạn sản xuất sơn:
Muối ủ: nguyên liệu gồm nhựa Alkyd, bột màu, phụ gia.
Nghiền
Pha sơn
Đóng gói
Kho sản phẩm.
II- Quá trình sản xuất nhựa Alkyd.
1, Các phương pháp sản xuất
Nhựa Alkyd đóng vai trò là chất tạo màng cho sơn. Để tổng hợp nhựa
Alkyd, dùng 2 phương pháp cơ bản sau:
1.1, Phương pháp 1 giai đoạn:
Đây là phương pháp đi từ axit béo, phương pháp này thực hiện phản ứng
nhanh, thao tác dễ dàng, xây dựng đơn phối liệu linh động, sản phẩm có tính
năng kỹ thuật tốt như: Trọng lượng phân tử đồng đều, độ cứng, bền va đập, bền
nước, chịu môi trường… Song có nhược điểm là nguyên liệu đầu vào có giá
thành cao, khó tìm, kiểm soát quá trình thực hiện phản ứng khó. Sản phẩm có giá
thành tương đối cao.
(*) Đi từ Glyxerin: Phản ứng hoá học xảy ra như sau.
6

C
C
O
O
O

n
CH
OH
OH
CH
2
2
2
2
CH
2
OH
n
1
RCOOHn
n
n
CH
CH
CH
2
2
OH
COOR
O
C
O
C
O
O CH

CH
CH
OH
OH
(
3
1
)
H O
(*) Đi từ Penta erythrytol và Ethylen glycol: Phản ứng hoá học xẩy ra
như sau
C
C
O
O
O
n
OH
CH
CH
CH OH
n
1
RCOOHn
n
2
2
2
2
2

n
RCOO
CH
O C
O
C
O
O CHCH
22
2
OH
H O
+
7

C
C
O
O
O
n
OH
CH
n
n
2
2
2
2
n

3
RCOO
CH
O
C
O
C
O
O CH
2 2
H O
+
+
++
HOH C
C
C
CH
CH
2
OH
OH
2
CH
CH
2
OH
CH
2
OH

1
(n
1
)
RCOOH
CH
2
OH
OH
2
CH
CHC
2
OH
+
Phương pháp này ít dùng vì khó khống chế quá trình xảy ra, sản phẩm tạo ra
giòn, không bền, màu vàng.
1.2. Phương pháp rượu hoá (phương pháp 2 giai đoạn).
(*) Đi từ Glyxerin.
* Giai đoạn 1. Đây là giai đoạn Alcol phân (Rượu hoá). Thực hiện phản ứng
chuyển hoá Ester.
1
OH
OH
CH
2
COORCH
2
CH
PbO

260
0
00
C
-
C
000
250
=
0
CH
2
OH
CH
2
OH
+
COORCH
2
CH COOR
2
CH COOR
OH
2
CH
t
3
1
3
COORCH

2
CH
2
CH COOR
2
+
OH
Thực hiện phản ứng này ta phải dùng xúc tác như: ôxít, muối của kim loại
chuyển tiếp, hydroxit, muối của kim loại kiềm. Trong thực tế thường dùng các
oxit, muối của Pb. Khi cân bằng đạt được, hỗn hợp phản ứng bao gồm: Dầu dư,
Monoglyxerid, Diglyxerid, Glyxerin dư, song hợp phần chủ yếu của quá trình là
α-monoglyxerid.
Để kiểm tra lượng α-monoglyxerid trong quá trình phản ứng Alcol phân. Ta
dùng rượu (Ethanol, Methanol) hoà tan lượng này ở nhiệt độ môi trường.
Lượng xúc tác có ảnh hưởng lớn đến phản ứng Alcol phân. Nếu lượng xúc tác
nhỏ, tốc độ phản ứng xảy ra rất chậm, không tạo ra được nhiều hợp phần α-
monoglyxerid, làm khả năng phản ứng của nguyên liệu (Dầu, Glyxerin,
Anhydride phthalic) với nhau kém.
Nếu lượng xúc tác còn dư lại, trong khi đó cân bằng của phản ứng đã đạt được.
Xúc tác sẽ tác dụng với Anhydride tạo muối kim loại gây ảnh hưởng cho phản
ứng ester hoá sau này.
* Giai đoạn 2. Thực hiện phản ứng ester hoá.
8

C
C
O
O
O
nn

+
+
1
1
CH
2
CH COOR
2
CH
OH
OH
OH
CH
2
COORCH
2
CH
1
O
O
C
O
C
O
n
OH
CH
2
COORCH
2

CH
1
OH
2
n
+
2
(*) Đi từ Penta erythrytol.
* Giai đoạn 1. Thực hiện phản ứng chuyển hoá ester.
COOR
CH
CH
CH
2
2
2
CH
2
CH
C
OH
CH
2
HO+
1
COOR
COOR
2
3
R

OH
OH
2
CH
CH
2
OH
OH
3
COOR
1
+
2
CH
OH
C
CH
2
CH
2
2
2
CH
CH
CH
COOR
OH
C
2
OO

Phản ứng tối ưu là tạo monoglyxerid.
* Giai đoạn 2. Thực hiện phản ứng ester hoá.
Đây là phản ứng giữa monoglyxerid, pentaerythrid đã được thay thế 2 nhóm
ephin với Anhydride phthalic. Ngoài ra còn có phản ứng trùng hợp các nối đôi
của axit béo trong dầu thảo mộc, phản ứng trùng hợp ở giai đoạn cuối tăng theo
thời gian và nhiệt độ.
9

O
O
O
C
C
+
2
2
OHCH
CH
OHCH
(I)
1
COOR
OH
CH
CH
CHO
O
C
O
C

O
OH
CH
CH
CH
2
2
2
2
COOR
1
COOR
1
2
CH
2
CH
C
OH
CH
2
HO
O
O
O
C
C
2
CH
+

)(
O
C
O
COCH
2
2
COOR
3
COOR
COOR
2
2
CH
C COOR
3
CH
2
HOCH
2
IIOH
O
C
O
COCH
CH
2
2
CH
2

2
CH
CH
OCH
2
C CH
2
O
2
CHOC
O
C
O
HO
OH
)
1
(
n
2
2
n
n I
II+
1
COOR
3
COOR
2
COOR

Phương pháp sản xuất hai giai đoạn: Thực hiện phản ứng chậm, sản phẩm có tính
năng tốt như: Độ bền uốn, bám dính, dễ hoà tan trong dung môi thơm, dầu thông,
white spirit và chủ yếu khô do ôxi hoá … Nguyên liệu đầu vào là dầu thảo mộc
10

dễ tìm kiếm, dễ kiểm soát quá trình phản ứng, sản phẩm có giá thành thấp. Hiện
nay đa số các công ty sản xuất nhựa Alkyd trong nước thường sử dụng phương
pháp này.
2. Nguyên liệu sản xuất nhựa Alkyd.
Các nguyên liệu sản xuất nhựa Alkyd ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là nhập
ngoại như: Dầu thảo mộc, rượu đa chức, axít đa chức, chỉ có một lượng nhỏ dầu
thảo mộc được khai thác trong nước.
2.1. Dầu thảo mộc:
2.1.1. Phân loại dầu thảo mộc.
Dầu thảo mộc là những Triglyxerid nghĩa là ester của Glyxerin và các axit
béo. Công thức chung là:
COOR
CH
CH
CH
2
2
1
COOR
COOR
2
3
R
1
, R

2
, R
3
là gốc các Axít béo.
Sự khác nhau của các loại dầu này phụ thuộc vào thành phần và bản chất
của axít béo. Các axit này có thể là no hoặc không no với 1 đến 3 nối đôi. Trong
công nghiệp sơn, dầu thảo mộc được chia làm 3 loại: Dầu khô, bán khô, không
khô.
(*) Dầu khô: Là những loại dầu thảo mộc có khả năng tạo một màng liên
tục khi quét một lớp mỏng. Tính chất này liên quan đến tính không no của axít
béo, với khả năng trùng hợp ô xi hoá trong không khí.
- Chỉ số Iốt của nhóm dầu này là: 150 - 200.
- Đặc trưng của nhóm này là dầu Lanh và dầu Trẩu.
(*) Dầu bán khô: Là dầu thảo mộc có khả năng trùng hợp ô xi hoá nhưng
chậm hơn và không khô hoàn toàn, do đó nó không được dùng riêng để làm chất
tạo màng mà chỉ dùng phối hợp với dầu khô.
- Chỉ số Iốt của nhóm dầu này là: 120 - 150.
- Đặc trưng của nhóm này là dầu hạt Cao su, dầu Đậu tương, dầu hạt Hướng
dương, dầu Lai, dầu Rái, dầu vừng…
(*) Dầu không khô: Là dầu thảo mộc không có khả năng tham gia phản
ứng trùng hợp ô xi hoá.
- Chỉ số Iốt của nhóm dầu này là: 70 - 120.
- Đặc trưng của nhóm này là: Dầu dừa, dầu lạc, dầu cám, dầu ôliu…
Các axit béo không no chủ yếu trong dầu thảo mộc:
- Axít có ba nối đôi:
CH
3
CH
2
-CH=CH-CH

2
-CH=CH-CH
2
-CH=CH(CH
2
)
7
-COOH
Axít Linolenic
CH
3
-(CH
2
)
3
-CH=CH-CH=CH-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
Axit Eleostearic (3 nối đôi liên hợp)
- Axít có hai nối đôi.
CH
3
-(CH
2
)
4
-CH=CH-CH
2

-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
11

Axit Linoleic
- Axit có một nối đôi.
CH
3
-(CH
2
)
7
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
Axit Oleic
CH
3
-(CH
2
)
4
-CH
2
-CH-CH

2
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
OH
Axít Ricinoleic
Như vậy các axít không no thường có 18 nguyên tử cacbon trong mạch.
2.1.2. Tinh chế Dầu thảo mộc.
Dầu thảo mộc ngoài Triglyxerid còn chứa các hợp chất khác như nước, sáp,
nhựa, các chất màu, photpholipit, aminolipit. Đa số các chất này ảnh hưởng xấu
đến tính chất của màng sơn, do vậy phải tách trước khi sử dụng dầu. Quá trình
tinh chế gồm tách các chất nhầy, trung hoà, tẩy màu, tách sáp.
Việc tách các chất nhầy là giai đoạn quan trong nhất, nếu tiến hành tốt, các
chất tạo màng sẽ có tính chất rất tốt và không hình thành các chất lởn vởn thường
gọi là hạt nho, chúng sẽ dính vào thành thiết bị, dễ bị cháy và làm sản phẩm có
màu vàng. Giai đoạn này tiến hành bằng cách nâng dầu lên 280
0
C trong vòng hai
phút. Khi có vết nước, các chất nhầy sẽ keo tụ và không tan vào dầu nữa. Giai
đoạn trung hoà được thực hiện với dung dịch axít. Tuy nhiên, một số nhà sản
xuất lại ưa dùng amoniac hơn vì trong trường hợp này ít có khả năng đưa vào
dầu những tạp chất vô cơ làm ảnh hưởng đến phản ứng sau này. Ngoài ra nếu
dùng xút phải rửa dầu nhiều lần hơn để tách các vết xà phòng.
Việc tẩy màu thường thực hiện với các loại đất sét hoạt tính.
Sáp được tách bằng cách làm lạnh để chuyển chúng sang trạng thái rắn. Cần lưu
ý rằng sáp thường cũng là những hợp chất có màu và các chất màu nói chung cản
trở quá trình khô của dầu. Do đó loại dầu có màu chắc chắn rằng là loại chưa
được khử sáp.

2.1.3. Cơ chế hình thành chất tạo màng.
Có rất nhiều giả thiết về sự hình thành màng sơn từ dầu khô. Quá trình này
cũng chưa được tỉ mỉ.
Có thể là oxi không khí có hai cách kết hợp với liên kết đôi:
CH
2
CH
CHCH +
O
O O
O
CC
2
CH
O
+
2
CH CH CH
OH
Màng hình thành trên cơ sở phản ứng:
CHCHCH+
O O
CC
2
CH
O
O
CHCH
12
Theo Engler

Theo Criegee
Theo Marcusson

Như vậy hai mạch ester phản ứng với nhau và phản ứng này lặp lại cho đến
khi tạo thành màng.
Cũng có thể là dạng peoxit sẽ chuyển thành dạng epoxit
O
CH CH
và
hai nhóm này có thể phản ứng với nhau tạo thành vòng đioxan:
O
O
CH
CH
CH
CH
Dầu thảo mộc thường được chế biến theo hai cách. Cách thứ nhất nấu dầu ở
nhiệt độ không cao lắm 150 - 160
0
C gọi là nấu chín dầu. Cách thứ hai ở nhiệt độ
cao hơn 280 - 310
0
C gọi là trùng hợp nhiệt.
2.2. Ethylenglycol.
Đây là rượu đa chức (2 chức). Công thức hoá học:

2
CH
CH
2

OH OH
Các chỉ tiêu Tiêu chuẩn
Trạng thái điều kiện thường Chất lỏng
Nhiệt độ sôi 198
o
C
Tỷ trọng 1,12 g/cm
3
Chỉ số chiết quang D
E
= 1,434
Khối lượng đương lượng 31
2.3. Glyxerin.
Đây là rượu đa chức (3 chức). Công thức hoá học:
2
CHCHCH
2
OH OH OH
Các chỉ tiêu Tiêu chuẩn
Trạng thái điều kiện thường Chất lỏng nhớt
Nhiệt độ sôi 290
o
C
Tỷ trọng 1,26 g/cm
3
Khối lượng đương lượng (Glyxerin 95%) 32
2.4. Pentaerythrytol.
Công thức hoá học:
CH
2

OH
OH
2
CH
CH
CCHOH
2
2
OH
Theo tiêu chuẩn TC 4.1-2002/NL-STH
2.5. Anhydride phthalic.
Công thức hoá học:
13
Theo Treibs

O
O
O
C
C
Theo tiêu chuẩn TC 4.2-2002/NL-STH
2.6. Xylen.
Công thức hoá học gồm 3 dạng đồng phân:
CH
3
3
CH
CH
3
3

CH
CH
3
3
CH
Theo tiêu chuẩn TC 6-2002/NL-STH
2.7. Dầu hoả.
Theo tiêu chuẩn TC 6-2002/NL-STH
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm và phương pháp kiểm tra.
3.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm.
Các sản phẩm nhựa Alkyd có thể ứng dụng được cho việc sản xuất sơn
Alkyd công nghiệp. Phải đạt các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu
* Màu sắc < 10 gardner
* Độ nhớt 130 - 200 giây
* Chỉ số axít ≤ 22 mgKOH/g
* Hàm lượng chất không bay hơi = 60 ± 2%
3.2. Phương pháp kiểm tra
3.2.1. Phương pháp xác định màu sắc chất lỏng .
(TC 3.1 - 2002/PPT.NL - STH)
a. Dụng cụ:
- Ống nghiệm thuỷ tinh KT 1,7×1,5×15cm: 2 chiếc.
- Mẫu chất lỏng cần kiểm tra, mẫu chất lỏng chuẩn.
b. Tiến hành.
- 1 ống nghiệm đựng mẫu chất lỏng cần kiểm tra.
- 1 ống nghiệm đựng mẫu chất lỏng chuẩn để so sánh.
- Để 2 ống nghiệm sát nhau và so màu. Màu của chất lỏng cần kiểm tra phải
giống như màu của mẫu chất lỏng chuẩn.
14
p – xylen
t

0
s = 138,3
0
C
m - xylen
t
0
s = 139,1
0
C
p - xylen
t
0
s = 138,3
0
C
o - xylen
t
0
s = 144,2
0
C

- Muốn cho việc so sánh được chính xác, thỉnh thoảng nên đổi chỗ theo vị trí
khác nhau.
3.2.2. Phương pháp xác định độ nhớt bằng dòng chảy.
(TC 3.3 - 2002/PPT.NL - STH)
a. Dụng cụ:
- Phễu đo độ nhớt FC4
- Nhiệt kế

- Đồng hồ bấm giây
b. Tiến hành.
- Đưa mẫu và phễu đo về nhiệt độ 30
0
C. Mẫu thử nghiệm phải không có bọt
khí. Giá đỡ phễu được đặt thăng bằng. Bịt đáy phễu và rót mẫu từ từ vào phễu để
tránh tạo bọt khí đến khi mẫu tạo thành một mặt cong hoặc vừa tràn ra mép phễu.
Dùng đũa thuỷ tinh gạt qua mép phễu.
- Thời gian chảy của mẫu qua phễu được tính từ khi mẫu bắt đầu chảy đến
khi dòng chảy bắt đầu đứt đoạn và được đo bằng đồng hồ bấm giây.
- Chênh lệch nhiệt độ cho phép ± 1
0
C.
4. Công nghệ sản xuất.
4.1. Đơn phối liệu:
Tên sản phẩm: Nhựa Alkyd penta đậu chẩu.
Ký mã hiệu: AK02 - ĐC3
Sản xuất trên R101 và R201
TT Tên nguyên liệu Tính cho 1 mẻ
nấu trên thiết bị
7.5KL
Tính cho 1 mẻ pha loãng
thiết bị 10KL
1 Dầu đậu ngoại 3450 3450
2 Dầu chẩu nội 450 450
3 Penta erythrytol ngoại 860 860
4 Anhydride phthalic ngoại 1500 1500
5 PbO xúc tác (Trung Quốc) 4 4
6 Xylen hồi lưu 200 200
7 Xylen pha loãng - rửa 165 165

8 Dầu hoả 3700 (4655 + 10lit)
Tổng sản phẩm thu được: 10.000 kg (Hàm lượng rắn 60 ± 2%)
Chú ý: - Rửa thiết bị R-101 (R201) 200 lít
- Pha loãng trực tiếp trong thiết bị R-102 4.355 lít
- Rửa thiết bị R-102 100 lít
4.2. Quy trình thao tác công nghệ.
- Bơm dầu đậu và dầu chẩu vào thiết bị R101 (hoặc R201), Khuấy 30 - 40
vòng/phút. Nạp Pentaerythrytol (thời gian cho 20 - 30 phút).
- Khi nạp xong Pentaerythrytol. Khuấy 30 - 40 vòng/phút trong thời gian 15
- 20 phút, sau đó tăng tốc độ khuấy lên 75 ± 5 vòng/phút. Tăng nhiệt.
15

- Khi đạt nhiệt độ 180 ± 2
0
C mở thông áp nạp xúc tác PbO (thời gian từ 5 -
10 phút). Khuấy 75 ± 5 vòng/phút và tiếp tục tăng nhiệt.
- Tăng nhiệt lên 260 ± 2
0
C và duy trì ở nhiệt độ này. Sau 50 phút lấy mẫu
kiểm tra alcol phân lần 1 (sau đó cứ 10 phút lấy mẫu 1 lần). Khi thấy mẫu đạt độ
trong suốt. Chuyển sang giai đoạn làm lạnh (kiểm tra alcol phân theo TC3.5 -
2002/PPT.NL - STH).
- Hạ nhiệt độ đến 170 ± 2
0
C. Mở van chữ U, tháo nước đáy PC 101 (đối với
thiết bị R101).
- Giảm khuấy tới 30 - 40 vòng/phút. Mở thông áp, nạp Anhydride phthalic
(thời gian từ 35 - 50 phút), sau đó nạp xylen hồi lưu (thời gian từ 5 - 10 phút).
Tăng khuấy lên 75 ± 5 vòng/phút.
- Tăng nhiệt lên 180 ± 2

0
C, tiếp tục tăng nhiệt từ 180
0
C lên đến 240 ± 5
0
C
trong thời gian 7 giờ. Duy trì tốc độ khuấy 75 ± 5 vòng/phút cho đến khi kết thúc
quá trình… Sau 3 giờ kể từ khi đạt 180
0
C, cứ 30 phút lấy mẫu kiểm tra 1 lần.
Kiểm tra độ nhớt và chỉ số axít theo TC3.3 - 2002/PPT.NL - STH và TC3.4 -
2002/PPT.NL - STH.
- Tiến hành duy trì nhiệt độ ở 240 ± 5
0
C, trong thời gian này khi độ nhớt η ≤
45 giây, cứ 30 phút lấy mẫu kiểm tra một lần, khi độ nhớt η > 45 giây, cứ 15
phút kiểm tra một lần, cho đến khi kiểm tra thấy độ nhớt đạt 70 - 90 giây (50%
hàm rắn hoà tan bằng dầu hoả, trong FC4) và chỉ số axít (H
+
) ≤ 18 mgKOH/g.
Làm lạnh.
- Hạ nhiệt độ tới ≤ 150
0
C.
- Bơm (hoặc tháo) sản phẩm từ R101 (hoặc R201) sang R102. Khuấy 40 -
50 vòng/phút.
- Bơm dầu hoả và xylen rửa thiết bị R101 (hoặc R201), rồi bơm (hoặc tháo)
sang R102.
- Bơm dầu hoả vào R102 để pha loãng nhựa + khuấy 45 - 50 vòng/phút.
- Lọc, đồng thời bơm nhựa từ R102 sang téc chứa sản phẩm cùng loại.

- Đóng sản phẩm ra các thùng phi hoặc các tank để cấp tới phân xưởng sản
xuất sơn.
5, Hệ thống thiết bị:
5.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị:
16


5.2 Qui trình hoạt động và các thiết bị của hệ thống R-201:
Khi bắt đầu hoạt động, các van CV-107, CV-108, CV-109 được mở ra để
nguyên liệu tương ứng là xylen, dầu chẩu và dầu đậu lần lượt vào thùng lường
V-103. Các van có thể mở lần lượt hoặc mở cùng lúc để cho nguyên liệu vào
thùng.
5.2.1 Thùng lường V-103
Thùng có dung tích 3m
3
, bên cạnh thùng có quai gắn liền với thiết bị cân
lường WIC-101. Cân lường có tác dụng cho biết khối lượng hoá chất đã có trong
thùng và thông qua tín hiệu đó mà điều khiển tự động các van CV107 đến CV-
109. Không khí trong thùng sẽ thoát ra ngoài theo van xả khí ở phía trên thùng.
17
V-103
WIC
Téc chứa
thải
VENT
R-101
nhiệt
độ
nước làm
mát

nước làm mát
P
C
-
2
0
1
R-201
R-102
nhiệt độ
HP-204
CV-109 CV-108 CV-107
TC-201
F
-
2
0
2
Lò đốt
CV-104
CV-201
Chỉ thị mức
chất lỏng
CV-200
(2)
)1(
(3)
102-VCT
202-VCT
m¬B

cọl gnàM
102-E
302-VCT
tệihN
ộđ

7
8
9
12
3
4
5
6


5.2.2
Thiết bị phản ứng R-201
Hoá chất sau khi vào thiết bị R-201 sẽ tiến hành các phản ứng theo điều
kiện cụ thể được điều khiển tự động như nhiệt độ, áp suất. Riêng các hoá chất rắn
AP sẽ được nạp trực tiếp qua cửa nạp vật liệu rắn bằng phương pháp thủ công.
1 - Cửa nạp liệu. 6 - Cửa tháo liệu
2 - Van xả e. 7 - Thanh treo lường.
3 - Tai treo. 8 - Ống thuỷ.
4 - Cảm biến trọng lượng (cân). 9 - Cửa sửa chữa.
5 - Thân thiết bị.
18

Thiết bị phản ứng được chế tạo bằng thép không rỉ, vỏ bọc kép được chế tạo
bằng thép thường

Các thông số kỹ thuật:
Dung tích: V = 7500 lít
Đường kính: D = 1930 mm
Chiều cao: H = 2950 mm
Nhiệt độ thiết kế: t
TK
= 300
0
C.
Nhiệt độ làm việc: t
LV
= 260
0
C.
Áp suất thiết kế: p
TK
= 5 kg/cm
2
.
Mô tơ điện: 20 HP - điện 3 pha 220/380 - tần số 60 HZ EG - 3, kèm hộp
giảm tốc và bộ biến tần.
Tốc độ quay được điều chỉnh bằng bộ biến tần. Dải điều chỉnh được với: n
= 40 ÷ 120 (vòng/phút).
Thiết bị phản ứng có một vỏ bọc kép gia nhiệt bên ngoài thân (tầng một) và
ống xoắn ruột gà bên trong thiết bị, vỏ bọc kép tầng hai bên ngoài thân dùng để
chứa nước làm mát. Có đường ống nạp khí Nitơ (N
2
) sục từ đáy bên trong thiết bị
lên phía trên.
Cấu tạo thiết bị phản ứng R 201.

19

20

5.2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt cục bộ PC-201
Tháp bao PT 201: Thiết bị là trụ rỗng có vỏ bọc kép bên ngoài, được chế tạo
bằng thép không rỉ, bên trong chứa các con đệm cản trở lưu lượng khí bằng thép
không rỉ.
Các thông số kỹ thuật
Đường kính trong: D = 450 mm
Chiều cao: H = 1500 mm
Trục dầy: 4.5 mm
Áo bọc dầy: 4.5 mm
Vòng: φ 38
Thiết bị trao đổi nhiệt cục bộ PC 201: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
chùm, các chùm ống, các vách ngăn và vỏ được chế tạo bằng thép không rỉ.
Các thông số kỹ thuật:
Bề mặt trao đổi nhiệt: F = 12 m
2
.
Đường kính trong: D = 450 mm.
Chiều cao: H = 1850 mm.
* Nguyên lý làm việc của PC 201.
Hỗn hợp hơi nóng Xylen - Nước và một phần Anhydride phthalic thăng
hoa bay lên phần đệm cản trở lưu lượng, sau đó tiếp tục bay lên và đi vào trong
lòng ống chùm, còn nước làm mát đi ngoài ống qua các vách ngăn, quá trình trao
đổi nhiệt xảy ra, Xylen ngưng tụ rơi trở lại phần đệm cản trở lưu lượng, cuốn
theo cả Anhydride phthalic, kết quả cuối cùng Xylen lỏng hồi lưu trở lại thiết bị
phản ứng, còn hơi nước và một phần hơi Xylen quá nhiệt bay hơi sang TC 201.
Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt cục bộ PC 201

21


1 - Bích 6, 9 - Ống nước làm mát vào.
2 - Cửa vào của hỗn hợp hơi Xylen - Nước, AP 7 - Thân của PT 201.
3 - Ống chùm. 10 - Các đệm cản trở lưu lượng.
4, 8 - Ống nước làm mát ra. 11 - Cửa sửa chữa.
5 - Vách ngăn.
5.2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt toàn phần TC-201
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, các ống được chế tạo bằng thép
không rỉ, các vách ngăn và vỏ được chế tạo bằng thép thường.
Các thông số kỹ thuật:
22

Bề mặt trao đổi nhiệt: F = 35 m
2
.
Đường kính trong: D = 500 mm.
Chiều dài: L = 3600 mm.
Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt toàn phần TC 201
1 - Đường ống vào của hỗn hợp từ PC 201. 8 - Cửa hút chân không.
2,7 - Bích mặt đầu. 9, 13 - Bích ống chùm.
3 - Chân đỡ. 10 - Ống chùm.
4 - Thân thiết bị. 11 - Vách ngăn.
5 - Ống nước làm mát vào. 12 - Ống nước làm mát ra.
6 - Cửa ra của hỗn hợp ngưng tụ.
* Nguyên lý làm việc của thiết bị trao đổi nhiệt toàn phần.
TC 201 là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm đặt nghiêng so với phương
nằm ngang một góc 30
0

. Hỗn hợp hơi Xylen - Nước nóng đi vào trong các ống,
còn nước làm mát đi ngoài các ống, qua các vách ngăn, thực hiện quá trình trao
đổi nhiệt, làm lạnh hỗn hợp hơi Xylen - Nước. Nước ngưng tụ chảy về bình phân
ly, theo dõi thông qua đèn- kính quan sát.
5.2.5 Bình phân ly F-202
Bình phân ly có tác dụng chứa nước và Xylen ngưng tụ, do nước và xylen
không tan lẫn nên cả hai chất lỏng sẽ phân lớp, nước ở dưới, xylen ở trên. Lớp
xylen sẽ tiếp tục được tách và hồi lưu về thiết bị phản ứng R-201 qua van (3).
Nước ngưng được tháo khỏi bình qua van CV-202. Đây là van tự động, có tác
dụng điều chỉnh mức nước trong bình, gián tiếp điều chỉnh lượng xylen trong
thiết bị phản ứng và qua đó điều chỉnh tốc độ phản ứng trong R-201, cụ thể như
sau: lượng nước trong bình nhiều thì lượng xylen trong bình phân ly ít, lượng
23

xylen trong thiết bị phản ứng nhiều và làm tăng khả năng tách nước khỏi R-201,
tăng tốc độ phản ứng.
Van(1) là van được sử dụng khi làm vệ sinh thiết bị phản ứng. Trong quá
trình làm việc của cả hệ thống, van này luôn ở trạng thái khoá. Van(2) là van cho
nước và xylen ngưng tụ từ TC-201 chảy vào F-202. Sau van (3) có một đoạn ống
được uốn gấp con có tác dụng như van thuỷ lực.
Sản phầm sau khi phản ứng ở R-201 xong sẽ được cho chảy xuống thiết bị pha
loãng R-102.
5.2.6 Thiết bị pha loãng R-102
Thiết bị được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ, bên trong có ống xoắn
ruột gà để trao đổi nhiệt, có bộ cánh khuấy với ba tầng cánh (cánh khuấy ở giữa
và trên cùng có dạng mái chèo, cánh khuấy ở đáy có dạng mỏ neo) đặt trên gối
đỡ.
Các thông số kỹ thuật:
Dung tích: V = 10 m
3

Đường kính: D = 1930 mm
Chiều cao: H = 2440.
Cấu tạo thiết bị pha loãng R 102
1 - Động cơ điện. 10 - Chân đỡ thiết bị.
2 - Cửa tra dầu bôi trơn. 11 - Gối đỡ trục khuấy.
3 - Giá đỡ động cơ. 12 - Cửa ra sản phẩm.
4 - Cửa sửa chữa. 13 - Cánh khuấy.
5 - Thân thiết bị. 14 - Trục khuấy.
6 - Giá đỡ ống gia nhiệt. 15 - Ống dầu tải nhiệt ra.
7 - Ống gia nhiệt. 16 - Cửa quan sát.
8 - Giá đỡ thiết bị. 17 - Cửa cấp liệu.
9 - Ống cấp dầu tải nhiệt 18 - Khớp nối trục khuấy.
24

6
9
10
8
7
11
5
4
1
3
2
13
13
12
14
15

18
17
16
25