KỸ THUẬT tạo MÀNG sơn

KỸ THUẬT TẠO MÀNG VÀ SƠN
1.3. Các khái niệm
Chất tạo màng là các chất, khi được tạo lớp mỏng, có khả năng khô, tạo màng liên tục,
bám dính trên bề mặt cần phủ và bảo vệ hay đem đến cho bề mặt những tính chất nhất
định.
- Là hợp chất polyme hay các dạng tiền thân (monome, oligome…), chuyển thành màng
sơn trong quá trình khô.
- Là thành phần không thể thiếu trong véc ni, sơn, chất tạo màng đem đến cho các vật
liệu này khả năng tạo màng và đóng vai trò quyết định đối với các tính chất của màng
tạo thành (các tính chất cơ lý, độ bền hóa chất, bền thời tiết v.v…).
Các màng tạo thành từ các chất tạo màng thường trong suốt, không màu hay có màu
vàng, nâu. Màng bitum không trong suốt, có màu đen, là một ngoại lệ.
Chất pha loãng (dung môi hữu cơ, nước, monome pha loãng hoạt tính), phụ gia, xúc tác
hay chất khơi mào, chất đóng rắn hữu cơ v.v…
Véc ni là các hệ đồng thể của chất tạo màng và chất pha loãng.
Sơn là hệ dị thể, là véc ni có thêm bột màu và có thể có thêm phụ gia và chất độn vô cơ.
1.4. Phân loại và thành phần
• Phân loại
- Loại màng phủ: Véc ni, sơn, polyme compozit.
- Thành phần và hàm lượng chất pha loãng: Dung môi hữu cơ (chiếm 60 – 70%),
nước (chiếm 15 – 20%), hàm gốc cao, bột.
- Biến đổi hóa học khi tạo màng: Biến đổi và không biến đổi.
- Bản chất chất tạo màng chính: Alkyd, epoxy, polyuretan, acrylat…
- Chức năng: Bền khí quyển ( nước, dầu, hóa chất, nhiệt…),cách điện, lót, đệm,
phủ…, trang trí, bảo vệ.
- Lĩnh vực, đối tượng: Công nghiệp, xây dựng, đồ gỗ, ô tô,sửa chữa…
- Phương pháp gia công: Tĩnh điện, điện di, khâu mạch quang…
• Thành phần
Chất tạo màng
- Là thành phần chính của sơn, chiếm 25 – 30% sơn, quyết định mọi tính chất cơ
lý hóa của màng sơn.

- Yêu cầu: có tính chất bám dính, độ bền cơ học, độ bóng cao, nhanh khô…
- Là hợp chất polyme hay các dạng tiền thân (monome, oligome…) sẽ chuyển
thành màng sơn trong quá trình khô.
- Chất tạo màng có tác dụng dính kết các hợp phần khác tạo nên lớp che phủ bám
chắc lên bề mặt khi khô.


Chất tạo màng từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn tạo thành màng sơn
theo qui luật:
+) Sự bay hơi dung môi
+) Sự oxy hóa
+) Sự polyme hóa
Một số loại sơn thông dụng
-

STT

Loại sơn

1

Sơn dầu

Ưu điểm

Nhược điểm

5

Chịu khí hậu tốt, dùng trongKhô chậm, tính năng cơ khí thấp, không thể

nhà, ngoài trời
mài, đánh bóng
Sơn thiên nhiên
Khô nhanh, sơn gầy, cứng,Sơn gầy chịu khí hậu kém. Sơn béo không thể
dễ đánh bóng, sơn béo dẻo, đánh bóng
chịu khí hậu tốt
Sơn
phenolMàng cứng, chịu nước, chịuDễ biến mầu, màng sơn giòn
formaldehit
ăn mòn hóa học và cách điện
Sơn bitum
Chịu nước, chịu axit, cáchMầu đen, không thể chế tạo sơn mầu, chịu ánh
điện
sáng yếu
Sơn alkyd
Chịu khí hậu tốt, bóng, bền Màng sơn mềm, chịu kiềm yếu

6

Sơn gốc amin

2
3
4

7
8
9
10
11

12
13
14
15

Độ cứng cao, bóng, chịuỞ nhiệt độ cao đóng rắn, màng sơn sấy giòn
nhiệt, chịu kiềm, bám chắc
tốt
Sơn gốc nitro
Khô nhanh, chịu dầu, chịuDễ cháy, không chịu ánh sáng, không chịu
mài mòn, chịu khí hậu tốt
nhiệt
Sơn nitrocenlulozo Chịu khí hậu tốt, chịu ánhBám chắc yếu, chịu ẩm yếu
sáng, chịu kiềm
Sơn clovinyl
Chịu khí hậu tốt, chịu ănBám chắc yếu, không thể đánh bóng, chịu
mòn hóa học, nước và dầu nhiệt kém
Sơn vinyl
Đàn hồi tốt, mầu trắng, chịu Chịu dung môi, chịu nhiệt kém, không chịu
mài mòn và chịu ăn mòn hóaánh sáng
học
Sơn acrylat
Chịu nhiệt, chịu khí hậu tốt,Chịu dung môi kém
bền mầu, chịu sáng
Sơn polieste
Hàm lượng chất rắn cao,Bám chắc yếu
chịu nhiệt, chịu mài mòn, các
điện
Sơn epoxy
Bám chắc tốt, chịu kiềm, dai, Chịu ánh sáng yếu

cách điện
Sơn polyurethane Chịu mài mòn tốt, chịu nước,Màng sơn dễ tạo bọt, tạo bột, chuyển vàng
chịu ăn mòn hóa học, cách
nhiệt, cách điện
Sơn silicon
Chịu nhiệt, bền trong khôngChịu xăng kém,giòn
khí, không biến mầu, cách


16

Sơn cao su

điênh, chịu nước, khó lão
hóa
Chịu hóa chất, ăn mòn, nướcDễ biến mầu, không chịu ánh sáng
và chịu mài mòn

Dung môi
- Là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hòa tan chất tạo màng và thay đổi độ nhớt của
sơn.
- Yêu cầu:
+) Tạo được dung dịch có độ nhớt thích hợp
+) Tốc độ bay hơi theo yêu cầu và tạo nên màng sơn có tính chất tối ưu
+) Có mùi chấp nhận được
+) Độ độc thấp
+) Giá phải chăng
 Sử dụng hai hay nhiều dung môi để màng sơn có chất lượng cao
- Chất pha loãng không có khả năng hòa tan chất tạo màng nhưng giúp cho quá trình
hòa tan với dung môi thực

Chất hóa dẻo
- Là chất làm tăng và duy trì tính mềm dẻo của màng sơn
- Yêu cầu:
+) Là chất lỏng, khó bay hơi và trộn lẫn hoàn toàn với chất tạo màng
+) Ảnh hưởng tối thiểu đến độ chảy mềm của màng nhưng làm cho màng đàn hồi tối
đa
+) Không làm thay đổi đáng kể đến mầu sắc của màng sơn
+) Không độc
- Phân loại:
+) Chất hóa dẻo loại 1: được xem như là dung môi cho chất tạo màng, có thể trộn ở bất
kỳ tỷ lệ nào
+) Chất hóa dẻo loại 2: không phải là dung môi cho sơn, chỉ trộn với chất tạo màng ở tỷ
lệ nhất định
- Một số chất hóa dẻo thông dụng:
+) Dibutylphtalat (DBP)
+) Dioctylphtalat (DOP)
+) Triphenylphotphat và tricrezilphotphat
+) Butylsterat
Chất mầu


Bột mầu tạo mầu cho màng sơn, mang tính chất bảo vệ và trang trí cho bề mặt
của sơn. Có thể là hợp chất vô cơ hay hữu cơ.
- Một số thông số kỹ thuật:
+) Độ ngấm dầu
+) Cường lực mầu
+) Độ phủ
+) Kích thước, sức căng bề mặt, hệ số khuếch tán…
- Phân loại: theo mầu sắc, theo tính năng kỹ thuật, theo thành phần hóa học
• Bột mầu vô cơ:

- Mầu trắng: TiO2, ZnO, ZnS, 2PbCO3.Pb(OH)3…
- Mầu vàng: PbCrO4.nPbO, nZnO.CrO3.2nH2O, Fe(OH)3 …
- Mầu đỏ: CdS.nCdSe, Pb3O4…
- Mầu xanh: Cr2O3…
- Mầu tím: Co(PO4)2…
• Bột mầu kim loại
- Bột nhũ nhôm: chống oxy hóa, chịu nhiệt…
- Bột kẽm: chống rỉ
Bột mầu hữu cơ: mầu sắc rực rỡ, cường lực mầu lớn, nhưng độ bền với ánh sáng, khí
quyển, tác nhân hóa học kém hơn bột
• Bột mầu đặc biệt:
- Bột mầu nhạy cảm với nhiệt độ
- Bột mầu phát quang
- Bột mầu chống ký sinh sống trên bề mặt
Chất độn
- Làm tăng tính ưu việt của màng sơn như chịu mài mòn, bền ánh sáng, dễ gia
công, hạ giá thành…
- Một số bột độn chính: CaCO3, MgCO3, BaSO4…
Phụ gia
- Mục đích:
+) Tăng năng suất lao động như chất thấm ướt, phân tán làm giảm thời gian trộn và
nghiền
+) Ngăn ngừa các khuyết tật xẩy ra trong quá trình bảo quản (chống lắng, chống tạo
màng), thúc đẩy quá trình khô và cải thiện chất lượng bề mặt màng sơn (làm nhẵn,
bóng…), tăng độ ổn định với ánh sáng tử ngoại.
• Chất thấm ướt và phân tán bột mầu:
-


Mục đích: phân tán đồng đều các hạt bột mầu và bột độn trong môi trường sơn

lỏng
- Chất thấm ướt là các chất hoạt động bề mặt
• Chất thay đổi độ nhớt:
- Tùy theo hệ sơn, yêu cầu về độ dày mỏng của màng sơn, các phương pháp tạo
màng sơn…độ nhớt phải đạt yêu cầu.
- Các loại chất thay đổi độ nhớt: đất sét (2 – 4%). Ete xenlulo (0,25 – 1%)
• Chất chống lắng đọng bột mầu: là các chất hoạt động bề mặt
• Chất chống tạo váng:
- Là các chất lỏng hữu cơ tạo thành lớp mỏng trên bề mặt, ngăn cách oxy trong
không khí không tác dụng với sơn
- Chất chống tạo váng: methyl ethyl ketoxine (MEKO)…
• Chất dàn chảy:
- Tác dụng:
+) Ngăn cản hoặc làm giảm sự tạo lỗ, mắt cá và sần vỏ cam trên màng sơn
+) Tăng cường các tính chất phân tán và dàn chảy của màng sơn
+) Ngăn cản bọt khí và tối thiểu khả năng làm ẩm bề mặt vật liệu
- Chất dàn chảy là polyacrylat, polysiloxane…
• Chất chống tạo bọt:
- Ngăn cản sự tạo bọt hoặc bong bóng trong quá trình sản xuất và sử dụng sơn.
• Chất chống mốc, nấm, hà:
- Chất chống mốc: các hợp chất phenol, formaldehyt
- Chất chống nấm: bari metaborat, thiếc hữu cơ, diticacbamat…
- Chất chống hà: Cu2O, tributyl oxit thiếc, thủy ngân oxit…
-

Bài 2. Cơ sở hóa lý của quá trình tạo màng
3.1. Hiểu biết chung về sự tạo màng
• Quá trình tạo màng phủ
- Xử lý bề mặt.
- Đưa vật liệu màng phủ lên bề mặt.

- Vật liệu màng phủ tạo màng ướt trên bề mặt.
- Màng ướt chuyển hóa thành màng khô.
- Ổn định cấu trúc và tính chất của màng khô.
• Cơ chế quá trình tạo màng:
- Khi sơn khô, chất tạo màng từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn tạo thành màng
sơn theo qui luật:


+) Sự bay hơi của dung môi: màng sơn được tạo thành do quá trình bay hơi dung môi,
không xẩy ra quá trình biến đổi hóa học. Sơn loại này được gọi là sơn khô nhanh
+) Sự oxy hóa: sự tạo màng xẩy ra nhờ quá trình biến đổi hóa lý ngay trong màng sơn
do sự hấp thụ một lượng oxy trong không khí
+) Sự polyme hóa: sự tạo thành màng sơn do xẩy ra phản ứng polyme hóa giữa các
thành phần có trong sơn
Phân loại lớp phủ theo khả năng biến đổi hóa học trong quá trình tạo màng
- Khả năng biến đổi hóa học của lớp phủ do chất tạo màng quyết định.
- Các chất tạo màng được phân được phân loại theo khả năng chuyển hóa thành
polyme mạng lưới không gian ba chiều.
Các chất tạo màng không biến đổi
+ Nhóm 1: Các sản phẩm thấp phân tử như nhựa thông và nhiều nhựa thực vật khác, các
este của nhựa thông, cánh kiến, các muối của kim loại với axit béo và nhựa thông. v.v…
+ Nhóm 2: Các sản phẩm đa tụ thấp phân tử như nhựa phenol focmandehyt loại novolac
v.v…

Nhóm 3: Các sản phẩm trùng hợp dạng chuỗi cao phân tử như một số loại nhựa flo,
nhựa acrylic, các este xenlulo.

+ Nhóm 4: Các sản phẩm thấp phân tử như dầu thực vật, oliph trên cơ sở dầu thực vật.
→ Sơn dầu: thành phần chủ yếu là các axit béo không no (yêu cầu có chỉ số iot cao →
mức độ không no cao → màng có khả năng khô nhanh). Quá trình tạo màng xẩy ra

phản ứng trùng hợp kết hợp oxy hóa tạo mạng lưới không gian 3 chiều (chiếm 80%) tạo
màng sơn vững chắc.


→ Sơn dầu tùng hương: chứa 5 loại axit C 20H3002 có chứa nhóm COOH và liên kết đôi
→ xẩy ra phản ứng trùng ngưng và đa tụ tạo mạng lưới không gian 3 chiều
→ Sơn ta: bản thân nhựa là chất tạo màng, cũng chứa các liên kết đôi trong mạch. Có
thể pha với dầu trẩu, tùng hương
Nhóm 5: Các sản phẩm đa tụ thấp phân tử như nhựa phenolfocmandehyt dạng resol,
nhựa glyphtal biến tính dầu, nhựa epoxy.
Nhóm 6: Các sản phẩm trùng hợp chuỗi cao phân tử như nhựa acrylic có nhóm
hydroxyl và nhóm cacboxyl.
O
C
O
C
O

CH 2

OH

CH

OH

CH 2

OH

n

n RCOOH

n

CH 2

OH

CH

COOR

O

O

CH 2

O

C

C

O

1

CH 2

OH

CH

OH

(3 n 1)H 2O

CH 2
n

3.2. Sự tạo màng xảy ra không có sự chuyển biến hóa học
• Tạo màng
- Màng nóng chảy chuyển thành màng khô khi nhiệt độ giảm.
- Màng lỏng có dung môi chuyển thành màng khô do bay hơi dung môi.
• Tính chất của màng do cấu trúc của chất tạo màng quyết định (KLPT, cấu trúc
trên mạch và trong mạch).
• Nguyên lý và tốc độ bay hơi:
+) Khi phun sơn: dung môi bay hơi chiếm khoảng 25 – 35%.
+) Màng sơn ở trạng thái lưu động: tổng lượng dung môi bay hơi 35 – 75%. Tốc độ bay
hơi ở giai đoạn này giảm thì cải thiện được tính lưu động và tính biến trắng.
+) Màng sơn ổ định: tổng lượng dung môi bay hơi 75 – 90%. giảm tốc độ bay hơi của
giai đoạn này làm tăng khả năng chống biến trắng và tăng độ bóng bề mặt.
+) Màng sơn đã khô: lượng dung môi bay hơi chiếm 10%. Tốc độ bay hơi ảnh hưởng
đến độ cứng kết màng sơn. Bay hơi càng nhanh càng tốt.
STT Hiện tượng

Nguyên nhân

Cách khắc phục


1

2

3

4

5

6

7

Màng sơn chảy: lớp sơn- Sơn quá dầy
- Điều chỉnh độ dày màng
trên bề mặt bị chảy xuống- Dung dịch sơn quá loãng.
sơn.
tạo nên độ dày của lớp sơn
- Điều chỉnh dung môi.
không đồng đều.
Màng sơn dàn kém: màng- Độ nhớt của sơn quá cao.
- Điều chỉnh độ nhớt
sơn có những vết gân mờ,- Bề mặt sơn khô nhanh, độ bám - Điều chỉnh dung môi
đậm làm cho bề mặt sơnquá cao.
không dàn đều.

Mắt cá lõm: trên bề mặt sơn- Bề mặt vật liệu sơn dính dầu mớ- Vệ sinh sạch sẽ bề mặt cần
xuất hiện những chấm trònhoặc silicon
sơn.
nhỏ, những vết lõm, hoặc- Lớp sơn dưới khô chưa tốt
- Chú ý nhiệt độ khu vực
không có sơn.
- Sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật buồng sơn.
được sơn và sơn quá lớn.
- Điều chỉnh dung môi và
chất dàn.
Sần vỏ cam: màng sơn- Độ nhớt sơn quá cao.
- Điều chỉnh dung môi
không dàn đều, bề mặt bị- Tốc độ của súng phun quá - Điều chỉnh kỹ thuật phun
gợn sần trông như vỏ cam. nhanh, khoảng cách súng và bềsơn.
mặt vật sơn quá gần
- Tăng lượng phụ gia dàn
trải.
Nổi bọt: bọt phát sinh khi - Sơn kén nước.
- Dùng dung môi có điểm
sơn không biến mất mà- Bề mặt có nhiều lỗ nhỏ.
sôi cao.
đọng lại trên bề mặt sơn- Dung môi có điểm sôi quá thấp. - Thêm phụ gia khử bọt vào
tạo thành những mảng
sơn.
phồng rộp như bong bóng.
- Nên sơn thành nhiều lớp
sơn mỏng
Loang mầu: là hiện tượng- Sự khác nhau trong tỉ trọng kích - Điều chỉnh phụ gia.
đổi màu theo vùng của lớpthước bột mầu
- Điều chỉnh dung môi:

sơn.
- Lớp sơn bên dưới bị hòa tan nên mạnh hơn và bay hơi nhanh
lớp trên.
hơn.
Bề mặt sơn đục mờ: màng- Dung môi bay hơi quá nhanh
- Điều chỉnh dung môi.
sơn mờ không bóng, bề- Gia công vào những ngày ẩm - Không gia công vào những
mật màng bị đục trắng
ướt.
ngày ẩm ướt.

3.3. Sự tạo màng xảy ra do chuyển biến hóa học
• Quá trình tạo màng xảy ra do các phản ứng


của các hợp phần (chất tạo màng, tác nhân, monome…) như trùng hợp, đa tụ…, dẫn
đến tạo mạng lưới không gian ba chiều (khâu mạch hay đóng rắn).
• Việc khâu mạch được chứng minh trực tiếp
bằng độ trương và gián tiếp bằng nhiều tính chất khác như độ cứng tương đối và nhiều
tính chất cơ lý khác.
Khâu mạch bằng phản ứng của liên kết đôi
- Khâu mạch bằng phản ứng của nhóm hydroxyl
-Khâu mạch bằng phản ứng của nhóm epoxy
Bài 3. Một số loại sơn thông dụng
3.1. Sơn nitroxenlulo
- Sơn Nitrocellulose (C6H7O2(NO3)3) là hệ sơn dựa trên chất tạo màng Nitro
Cellulose có trộn hợp với một loại chất tạo màng khác như: acrylic, alkyd, urea
formaldehyde…
C6H7O2(OH)3 + 3HNO3  C6H7O2(NO3)3 + 3H2O
- Sơn NitroCellulose là loại sơn khô vật lý, sau khi được gia công, màng sơn sẽ

khô nhờ sự bay hơi của dung môi mà không có phản ứng hóa học nào xảy ra.
- Sơn Nitro cellulose hay được dùng để sơn trên nhiều loại bề mặt vật liệu như: sắt thép,
nhựa, gỗ...
- Phân loại: theo hàm lượng N và độ nhớt: Có hai loại NC chủ yếu được dùng
trong thương mại là RS (11,89-12,5%) và SS (10,7-11,2%)
- Tính chất:
+) Khô nhanh
+) Màng sơn cứng, chịu ma sát
+) Mầu sắc đồng đều, bóng
+) Chịu ăn mòn hóa học
+) Kém bền với ánh sáng và nhiệt độ, chịu ẩm ướt kém
+) Tạo màng sơn mỏng
+) Khó gia công bằng phương pháp quét
+) Mùi khó chịu
- Phối trộn với các chất tạo màng khác: nhựa alkyd, acrylic, nhựa thiên nhiên,
nhựa vinyl…
Đơn phối liệu:
Nguyên liệu

Tỷ lệ phối trộn (%)

Dung dịch nhựa NC

8 - 25


•

STT
1

2

Nhựa AC

20 - 40

Bột mầu

5 - 20

Dung môi

20 - 35

Phụ gia

1-5

Qui trình sản xuất sơn ACNC gồm 4 giai đoạn chính:
- Giai đoạn muối ủ (sức căng bề mặt, độ nhớt, tốc độ khuấy, thời gian)
- Giai đoạn nghiền cán.
- Giai đoạn pha mầu.
- Giai đoạn đóng sản phẩm.
Hiện tượng

Nguyên nhân

Cách khắc phục

Màng sơn chảy: lớp sơn- Sơn quá dầy
- Điều chỉnh độ dày màng sơn.
trên bề mặt bị chảy xuống- Dung dịch sơn quá loãng. - Điều chỉnh dung môi.
tạo nên độ dày của lớp sơn
không đồng đều.
Màng sơn dàn kém: màng- Độ nhớt của sơn quá cao. - Điều chỉnh độ nhớt
sơn có những vết gân mờ,- Bề mặt sơn khô nhanh, độ- Điều chỉnh dung môi
đậm làm cho bề mặt sơnbám quá cao.
không dàn đều.

3

Mắt cá lõm: trên bề mặt sơn- Bề mặt vật liệu sơn dính- Vệ sinh sạch sẽ bề mặt cần sơn.
xuất hiện những chấm tròndầu mớ hoặc silicon
- Chú ý nhiệt độ khu vực buồng sơn.
nhỏ, những vết lõm, hoặc- Lớp sơn dưới khô chưa- Điều chỉnh dung môi và chất dàn.
không có sơn.
tốt
- Sự chênh lệch nhiệt độ
giữa vật được sơn và sơn
quá lớn.

4

Sần vỏ cam: màng sơn- Độ nhớt sơn quá cao.
- Điều chỉnh dung môi
không dàn đều, bề mặt bị- Tốc độ của súng phun quá- Điều chỉnh kỹ thuật phun sơn.
gợn sần trông như vỏ cam. nhanh, khoảng cách súng- Tăng lượng phụ gia dàn trải.
và bề mặt vật sơn quá gần

5

Nổi bọt: bọt phát sinh khi- Sơn lẫn nước.
- Dùng dung môi có điểm sôi cao.
sơn không biến mất mà- Bề mặt có nhiều lỗ nhỏ. - Thêm phụ gia khử bọt vào sơn.
đọng lại trên bề mặt sơn - Dung môi có điểm sôi quá- Nên sơn thành nhiều lớp sơn mỏng
tạo thành những mảngthấp.
phồng rộp như bong bóng.
Loang mầu: là hiện tượng- Sự khác nhau trong tỉ- Điều chỉnh phụ gia.
đổi màu theo vùng của lớptrọng kích thước bột mầu - Điều chỉnh dung môi: mạnh hơn và
sơn.
- Lớp sơn bên dưới bị hòabay hơi nhanh hơn.
tan nên lớp trên.

6


7

Bề mặt sơn đục mờ: màng- Dung môi bay hơi quá- Điều chỉnh dung môi.
sơn mờ không bóng, bềnhanh
- Không gia công vào những ngày
mật màng bị đục trắng
- Gia công vào những ngàyẩm ướt.
ẩm ướt.

3.2. Sơn alkyd
- Chất tạo màng sử dụng trong sơn alkyd là nhựa alkyd, nhựa alkyd là sản phẩm
polyeste được tổng hợp trên cơ sở phản ứng đa tụ giữa alcol đa chức và axit đa
chức. biến tính dầu thảo mộc có độ béo khác nhau.

- Nhựa alkyd chỉ được sử dụng trong công nghiệp sơn sau khi biến tính.
- Quá trình biến tính thường với dầu thực vật (dầu cám, dầu dừa) hay axit béo của
dầu thực vật, hoặc nhựa styren.
Hàm lượng dầu hay axit béo trong nhựa alkyd ảnh hưởng đến tính chất quan trọng như
quá trình khô, màu sắc, độ bóng, độ bền, độ cứng, tính chịu nhiệt, thời gian sử dụng của
màng sơn.
Dựa vào hàm lượng dầu (còn gọi là độ béo của nhựa alkyd), chia alkyd làm ba loại:
Loại nhựa alkyd
Nhựa béo
Nhựa trung bình
Nhựa gầy

% dầu
56 - 70
45-55
≤ 45

Sơn alkyd còn được biến tính bằng styren hoặc phenol để tạo ra loại sơn alkyd đặc biệt
mau khô.
Sơn alkyd được dùng trong sơn phủ nhiều loại vật liệu như kim loại, gỗ, sơn ngoài trời,
trong nhà…
Phương pháp tổng hợp:
- Phương pháp 1 giai đoạn:
•


O
C
O
C

O

CH 2

OH

CH

OH

CH 2

OH

n RCOOH

n

n 1

CH 2

OH

CH

COOR

O

O

CH 2

O

C

C

O

CH 2

OH

CH

OH

(3 n 1)H 2O

CH 2
n

Phương pháp 2 giai đoạn:
+) Giai đoạn ancol phân:
-

CH 2 COOR

CH

COOR

CH 2 OH
+

2 CH

CH 2 COOR

t 0 = 230 0C - 240 0C

OH

CaO

CH 2 OH

CH 2 COOR
3 CH

OH

CH 2 OH

+) Giai đoạn este hóa:
O
CH 2 COOR1
CH

C

OH

+

O
C

CH 2 OH

O

n+1

CH 2 COOR1

CH 2 COOR1
CH

OH

CH 2 O

n

O

O

CH

C

C O

CH 2

OH

+

2n H2O

n

Nguyên liệu tổng hợp:
- Dầu thảo mộc:
+) Dầu khô (dầu lanh, dầu trẩu): chỉ số Iot = 150 – 200
+) Dầu bán khô (dầu hạt cao su, dầu đậu tương, hạt hướng dương, dầu vứng): chỉ số Iot
= 120 – 150
•


+) Dầu không khô (dầu dừa, dầu lạc, dầu cám…): chỉ số Iot = 70 – 120
3.4. Sơn polyurethane
• Cơ sở lý thuyết: Nhóm isocyanate (NCO) có trong thành phần sơn sẽ phản ứng
với bất cứ hydro hoạt tính trong thành phần của nhựa gốc để tạo màng sơn:
• Phân loại:

- Hệ 1 hợp phần
- Hệ 2 hợp phần
- Phân loại theo tính năng khô và chất tạo màng:
- Hệ 1 hợp phần trên cơ sở nhựa polyurethan biến tính dầu, biến tính alkyd:
- Hệ 1 hợp phần đóng rắn bằng hơi ẩm: gồm hợp chất isocyanate và polyol
(polyete hoặc polyeste). Nhóm NCO phản ứng với hơi ẩm rồi tiếp tục phản ứng
với các nhóm NCO khác:
R-NCO + H2O → RNHCOOH → RNH2 + CO2
R-NCO + R’-NH2 → R-NH-CO-NH-R’
- Hệ 1 hợp phần với nhóm NCO được che chắn: gồm hợp chất isocyanate có nhóm
NCO được che chắn và polyol hoặc polyamin, khi nhiệt độ cao phản ứng đóng rắn mới
xẩy ra:
R-NH-CO-BL + R’-OH → R-NH-CO-R’ + BLOH
-

Hệ 2 hợp phần với chất tạo màng có chứa polyizocyanat và polyol đóng rắn ở
nhiệt độ thường:
R-NCO + R’-OH → R-NH-CO-O-R’

+) Tính chất màng sơn phụ thuộc vào: chất đóng rắn, gốc nhựa (polyol) và tỷ lệ chất
đóng rắn/gốc nhựa:
VD: Nếu polyol trên cơ sở polyete thì bền hóa chất cao, ứng dụng trong sơn lót. Trong
khi sử dụng polyeste thì khả năng chịu thời tiết tốt hơn.
- Hệ 2 hợp phần dựa trên polyizocyanat kết hợp với nhóm amin:
R-NCO + R’-NH2 → R-NH-CO-NH-R’
R-NCO + R’-NH-R” → R-NH-CO-NR’R”
3.4. Sơn epoxy
• Đặc điểm: có tính năng cơ lý tốt: độ bám dính cao, đanh cứng, chịu mài mòn tốt,
bền mầu, bền nước, bền hóa chất. Dễ bị phấn hóa khi sử dụng ngoài trời.
• Ứng dụng: vecny, sơn chống rỉ, sơn lót, đệm, sơn phủ, sơn sàn, matit…

• Phân loại sơn epoxy
- Sơn epoxy 2 thành phần:
+) Nhựa epoxy:


Chất đóng rắn:
- Đóng rắn nhiệt độ thường dùng amino: polyamine, polyamide
- Đóng rắn nhiệt độ thường dùng polycyanat
Chất đóng rắn:
- Đóng rắn nhiệt độ cao: đóng rắn với các nhóm hydroxyl của các chất nhựa
phenol, acrylic… ở nhiệt độ 150 0C
- Sơn epoxy 1 hợp phần: phản ứng với axit béo của dầu thảo mộc ow 220 0C , khả năng
tự đóng rắn. Thêm chất làm khô có thể khô ở nhiệt độ thường.
Bài 4. Tính chất của màng phủ
4.1. Tính chất bền và tính chất biến dạng
 Tính chất bền
- Khái niệm: Theo nghĩa rộng, độ bền là tính chất của vật
thể chống lại phá hủy dưới tác động của các tác nhân bên ngoài.
Ví dụ: Độ bền điện, độ bền nhiệt, độ bền hóa chất, độ bền thời tiết, độ bền cơ lý…
- Các yếu tố ảnh hưởng:
+) Cấu trúc hóa học và kích thước phân tử của chất tạo màng.
+) Các biến đổi hóa học và vật lý xẩy ra trong quá trình tạo màng, nghĩa là trong quá
trình “khô”.
+) Đặc tính của bề mặt phủ, đặc biệt khi bề mặt phủ làm thay đổi bản chất của chất tạo
màng ban đầu.
- Độ bền cơ học: Là khả năng của vật chống lại sự phá hủy dưới tác dụng của lực
cơ học, được đặc trưng bởi ứng suất tại đó mẫu bị phá hủy và gọi là ứng suất
phá hủy (kg/cm2)
- Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền cơ học:
+ Thời gian tác dụng lực (sự mỏi tĩnh)

+ Cấu trúc hóa học và kích thước phân tử
+ Hiện tượng định hướng
+ Nhiệt độ và Tốc độ biến dạng
+ Kích thước và hình dạng cấu trúc ngoại vi phân tử
+ Phụ gia.
- Giữa giá trị độ bền lý thuyết và thực nghiệm có sự khác biệt do luôn tồn tại các
khuyết tật (vết nứt) bên trong hay trên bề mặt (quyết định độ bền của vật liệu).
Vết nứt tạo nên do đứt một số liên kết hóa học, khi dao động nhiệt không bình
ổn trở nên lớn hơn năng lượng của các liên kết hóa học này.
→ ứng suất kéo làm tăng xác xuất đứt liên kết.
Quá trình phá hoại gồm 3 giai đoạn:


+ Xuất hiện và lớn lên của các vết nứt sơ cấp.
+ Các vết nứt đó nhanh chóng lớn lên trên toàn bộ tiết diện mẫu do ứng suất quá lớn ở 2
đầu cuối của mẫu.
+ Những vết nứt nhỏ tạo thành không những trên bề mặt mà cả trong toàn bộ thể tích
mẫu và sự tạo thành này là một quá trình không thuận nghịch khi giải phóng tải trọng.
4.2. Sự kết dính
4.2.1. Những khái niệm cơ bản
 Kết dính ngoại (bám dính): Là sự kết dính của hai vật thể lỏng, rắn (tinh thể hay
vô định hình) khác loại bất kỳ.
- Kết dính ngoại gây nên do lực liên kết của các phân tử như:
+) lực định hướng(của các momen lưỡng cực),
+) lực biến dạng(phân cực hóa dưới tác dụng của lưỡng cực),
+) liên kết hydro; nguyên tử, ion, nhóm hoạt động hóa học khác nhau nằm ở bề mặt tiếp
xúc của các vật thể.
 Kết dính tự tạo: Là sư kết dính của các vật thể đồng loại, tạo nên nhờ lực liên
kết giữa các nguyên tử, phân tử đồng loại tiếp xúc với nhau.
 Kết dính nội: Là sự kết dính (liên kết) của các phân tử, nguyên tử, ion trong bản

thân vật thể do lực Vandecvan và liên kết hydro tạo nên.
4.2.2. Các thuyết hiện đại về kết dính
Thuyết khuếch tán
 Thuyết khuếch tán: Kết dính ngoại và kết dính tự tạo đều hình thành nhờ khả
năng khuếch tán của các đại phân tử hay các đoạn mạch của chúng tạo thành
liên kết bền vững giữa keo dán và vật nền.
 Điều kiện để hai polyme kết dính tốt với nhau:
- Phải có khả năng hòa tan, trộn hợp với nhau hoàn toàn hay một phần.
- Phải khá linh động để có thể khuếch tán qua bề mặt phân chia.
 Lưu ý:
- Lý thuyết khuếch tán về kết dính chỉ có thể hoàn toàn phù hợp với những polyme có
khả năng trộn lẫn nằm ở trạng thái chảy nhớt hay mềm cao.
- Lý thuyết khuếch tán hoàn toàn không áp dụng
được đối với các trường hợp dán kim loại, thủy tinh, gạch ngói, gỗ, da, giấy.
Thuyết hấp phụ
 Kết dính hình thành do lực tác dụng tương hỗ giữa vật liệu làm keo dán và vật
liệu phải dán.
- Theo A. D. Mc – Laren, kết dính của polyme phân thành 2 giai đoạn:


+) Sự chuyển dời của các đại phân tử từ dung dịch hay thể nóng chảy đến bề mặt vật
liệu phải dán nhờ chuyển động hỗn độn của các đại phân tử.
+) Thiết lập cân bằng hấp phụ: Ở khoảng cách nhỏ hơn 5A 0, giữa các phân tử của hai
vật liệu bắt đầu tác dụng các hóa trị thứ cấp hay lực Van- dec-van.
- Điều kiện cần của kết dính giữa hai vật liệu là một vật liệu phải thấm ướt lên vật liệu
kia.
- Polyme vô định hình có tính kết dính lớn hơn polyme tinh thể.
- Độ bền kết dính ngoại được quyết định bởi:
+) Bản chất, số lượng, cách sắp xếp các nhóm hoạt động trong đại phân tử của vật liệu
phủ. Mạch phân tử mềm dẻo, cấu trúc không gian không chặt chẽ lắm làm tăng khả

năng kết dính của đại phân tử.
+) Các trung tâm hấp phụ trên bề mặt nền.
+) Xác xuất gặp gỡ của các nhóm hoạt động và các trung tâm hấp phụ nêu trên ( chỉ rất
ít gặp và tạo liên kết ) trong quá trình kết dính.
- Nhược điểm
+) Công kết dính thực tế ( có thể đạt tới 104-106
erg/cm2 ) lớn hơn nhiều so với công cần thiết để thắng lực tác dụng tương hỗ giữa các
phân tử ( không vượt quá 103erg/cm2).
+) Không giải thích được tại sao một số polyme
có cực yếu lại kết dính được với nhau ( cao su hevea, gutapercha, polyizobutylen ).
Thuyết điện
Cơ chế
+) Khi polyme tiếp xúc với kim loại xảy ra quá trình xâm nhập điện tử từ kim loại vào
polyme hay ngược lại.
+) Quá trình xâm nhập điện tử này làm xuất hiện điện tích trong polyme. Độ lớn của
điện tích phụ thuộc bản chất của polyme (có tính quyết định ), kim loại và dạng hình
học của mẫu thử
- Nhược điểm
+) Quan sát thấy nhưng không lý giải được nguyên nhân xuất hiện điện tích.
+) Quan sát thấy điện tích thừa còn lại sau khi phá hoại một số liên kết kết dính tự tạo.
+) Khó giải thích tại sao polyme có bản chất gần nhau kết dính với nhau tốt hơn.
+) Không giải thích được tại sao nhiều polyme chứa phụ gia ( thường là vật liệu có khả
năng dẫn điện ) lại kết dính ngoại tốt
4.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính kết dính của polyme
 Khối lượng phân tử: KLPT thấp có nhiệt độ nóng chảy thấp, kết dính ngoại tốt
nhưng kết dính nội kém. KLPT cao ngược lại.


→ KLPT tối ưu để kết dính ngoại và nội cùng tốt.
 Điều kiện hình thành màng phủ. Có thể có các quá trình sau:

+ Bay hơi dung môi từ dung dịch polyme.
+ Đông cứng polyme nóng chảy.
+ Các phản ứng khâu mạch.
→ Các điều kiện thực hiện các quá trình trên đều ảnh hưởng tới quá trình hình thành và
tính chất của màng.
 Độ co ngót và ứng suất nội tại: phụ thuộc bản chất hóa học, tính chất các cấu tử
hợp thành màng phủ và điều kiện tạo màng.
 Nhiệt độ và thời gian đóng rắn
+ Nhiệt độ tăng đến một giới hạn nhất định làm giảm thời gian hình thành kết dính và
làm tăng độ bền nhiệt của liên kết kết dính.
+ Ở một nhiệt độ xác định, tăng thời gian đóng rắn đến một giá trị nhất định làm tăng
độ bền kết dính.
- Chiều dày màng: Độ bền của liên kết tăng khi giảm chiều dày màng.
- Chất độn vô cơ: Trong một số trường hợp, phụ gia không những làm tăng độ
bền mà còn làm tăng độ bền nhiệt của các liên kết.
4.3. Độ thẩm thấu của màng phủ
 Khái niệm: Độ thẩm thấu là khả năng của các chất lỏng và khí đi qua màng nhờ
khuyếch tán và hòa tan trong các chất trong màng cũng như các lỗ xốp của
màng .
 Độ thẩm thấu của màng phụ thuộc vào cấu trúc của màng, nhiệt độ và áp suất
trong quá trình thẩm thấu và bản chất hóa học của chất thẩm thấu.
 Ảnh hưởng của cấu trúc chất tạo màng:
- Độ thẩm thấu phụ thuộc vào
+) độ uốn dẻo của mạch phân tử các chất tạo màng,
+) trạng thái vật lý, trạng thái pha
+) mật độ tổ hợp các mạch của chất tạo màng.
→ polyme vô định hình mạch uốn dẻo > polyme ở trạng thái đàn hồi cao > polyme kết
tinh > polyme ở trạng thái thủy tinh hóa mạch cứng.
→ Độ uốn dẻo của phân tử các chất tạo màng giảm làm giảm độ thẩu thấu.
 Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ tăng làm tăng hệ số thẩm thấu.

 Ảnh hưởng của áp suất: Chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của màng càng lớn
độ thẩm thấu càng cao.
4.4. Tính chất quang


Hệ số khúc xạ là tính chất quan trọng nhất trong số các tính chất quang của
màng.
- Màng sơn cho ánh sáng đi qua nếu hệ số khúc xạ của màng véc ni và bột mầu
gần bằng nhau.
→ cần có sự khác biệt lớn giữa hệ số khúc xạ của màng véc ni và bột mầu.
 Độ trong suốt và không mầu của chất tạo màng và của màng không làm ảnh
hưởng đến mầu của bột mầu.
 Độ bóng của màng được xác định bằng tỷ lệ (%) của cường độ ánh sáng phản xạ
từ bề mặt màng và cường độ ánh sáng tới ở những góc xác định (thường xác
định ở các góc 20o, 60o và 85o).
- Độ bóng của màng phủ phụ thuộc vào độ đồng thể của màng và độ nhẵn của bề mặt
màng.
- Màng bị mờ khi bề mặt màng mấp mô
4.5. Tính chất điện
 Phần lớn các chất tạo màng là các hợp chất cao phân tử, không dẫn điện ở trạng
thái rắn.
 Độ dẫn điện của các hợp chất cao phân tử phụ thuộc vào các tạp chất và khả
năng phân ly của chúng thành các ion tự do.
4.6. Tính chất nhiệt
 Một số khái niệm
- Độ chịu nhiệt: Là giới hạn nhiệt độ mà polyme vẫn giữ được nguyên hình dáng
và các tính năng cơ lý, các chỉ tiêu kỹ thuật, công nghê (thuận nghịch)
- Độ bền nhiệt: Là giới hạn nhiệt độ mà polyme vẫn chưa bị phân hủy (không
thuận nghịch ).
 Phương pháp tổng hợp

- Biến tính polyme sẵn có.
Tổng hợp polyme chịu nhiệt đặc thù.
 Ảnh hưởng của cấu trúc
- Polyme cùng nhóm, loại có đại phân tử “ cứng nhắc “ bền nhiệt hơn loại có đại
phân tử “ mềm dẻo”
- Polyme thơm và dị vòng bền nhiệt hơn polyme mạch thẳng và mạch vòng béo.
Đường cong cơ nhiệt
 Vùng 1: Từ đầu đến Ttt là vùng trạng thái thủy tinh. Polyme là vật thể rắn tuân
theo định luật Hook.
 Vùng 2: Giữa Ttt và Tc, là vùng đàn hồi cao, có biến dạng thuận nghịch.
Vùng 3: Trên Tc, là vùng trạng thái chảy nhớt, biến dạng dẻo không thuận nghịch



Bài 5.
2.2. Sự thấm ướt của màng phủ lỏng với bề mặt rắn
Sự thấm ướt
- Chất lỏng, được đưa lên bề mặt chất rắn phẳng, nằm ngang, sẽ thấm ướt và chảy
hoặc không thấm ướt bề mặt mà tạo thành giọt hình bán cầu.
- Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt
Là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa nó, có khả năng hấp
phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ
- Ứng dụng:
+ Tăng khả năng phân tán của các thành phần trong sơn, chống tạo bọt, tạo váng…
+ Giảm sức căng bề mặt của nhựa epoxy bằng chất hoạt động bề mặt có nhóm hydroxyl
(tương thích với nhựa) và nhóm nguyên tử có flo.
+ Sức căng bề mặt: Hợp chất flo < silicon < hydrocacbon.
- Lượng dùng ≤ 1%.

- Cách dùng: Tương tác và không tương tác với chất tạo
màng.


- Nhược điểm: Có thể gây khó khăn khi phủ lớp tiếp theo, làm thay đổi màng phủ khi
sử dụng.
Sự san bằng
- Khái niệm: Sự san bằng là bước quyết định để đạt
được màng phủ phẳng và đồng thể.
- Sức căng bề mặt là động lực chính làm chảy. Độ nhớt cản trở sự chảy. Sức căng
bề mặt của màng giảm dẫn đến sự chảy.
Như vậy màng phủ dễ san bằng hơn nếu:
- Thời gian san bằng dài hơn.
- Sức căng bề mặt của màng phủ cao hơn.
- Độ nhớt thấp hơn.
- Chiều dày của màng phủ cao hơn.
- Khoảng cách giữa các đỉnh nhỏ hơn.
Bài 6. Ổn định và nâng cao độ bền thời tiết

Các loại chất ổn định để nâng cao độ bền thời tiết