Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tiểu luận môn kỹ thuật tạo màng và sơn. Bài này đi cụ thể về một loại sơn silicon. Phần đầu giới thiệu chung về các loại sơn, phần sau viết cụ thể về sơn silicon: nguồn gốc, công thức hóa học, điều chế, tính năng, ứng dụng,...
MỞ ĐẦU Sự phát triển ngành khoa học ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển tiến xã hội loài người Xã hội phát triển ngành khoa học hoàn thiện nâng cao Một ngành có bứt phá phát triển nước ta phải kể đến ngành công nghiệp sơn Nghành sản xuất sơn Việt Nam hình thành từ năm 30 kỷ XX, từ sở dầu thực vật dầu lanh, dầu trẩu…sẵn có nước Thời kỳ sản lượng ít, chủng loại hạn chế, sản phẩm chủ yếu sơn dầu, cung cấp cho lĩnh vực xây dựng Từ chỗ sản xuất vài loại sơn thông dụng, chất lượng thấp đến ngành sản xuất sơn Việt Nam sản xuất nhiều loại sơn đặc chủng, có chất lượng cao sơn trang trí, sơn dân dụng…, loại sơn kĩ thuật sơn môi trường nước biển, sơn giao thông, sơn chống thấm, sơn chịu nhiệt…Phục vụ cho yêu cầu đặc thù khách hàng Sơn có nhiều loại khác nhau, loại có ứng dụng quan trong sống Trong này, ta tìm hiểu sâu sơn Silicon để biết cấu tạo, tính chất tầm quan trọng sơn Silicon PHẦN I TỔNG QUAN VỀ SƠN LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH SƠN Sơn (hoặc gọi chất phủ bề mặt) dùng để trang trí mỹ thuật bảo vệ bề mặt vật liệu cần sơn Sơn loài người cổ xưa chế biến từ vật liệu thiên nhiên sẵn có để tạo tranh đá nhiều hang động nhằm ghi lại hình ảnh sinh hoạt sống thường ngày mà ngành khảo cổ học giới xác định niên đại cách khoảng 25.000 năm Ai Cập biết chế tạo sơn mỹ thuật từ năm 3000 – 600 trước công nguyên Hy Lạp La Mã chế tạo sơn dầu béo vừa cò tác dụng trang trí vừa có tính chất bảo vệ bề mặt cần sơn thời kỳ năm 600 trước công nguyên đến năm 400 sau công nguyên đến kỷ 13 sau công nguyên nước khác Châu Âu biết đến công nghệ sơn đến cuối kỷ 18 bắt đầu có nhà sản xuất sơn chuyên nghiệp yêu cầu sơn tăng mạnh Cuộc cách mạng kỹ thuật giới tác động thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp sơn từ kỷ 18 chất lượng sơn bảo vệ trang trí chưa cao nguyên liệu chế tạo sơn từ loại dầu nhựa thiên nhiên loại bột màu vô có chất lượng thấp Ngành công nghiệp sơn phát triển nhảy vọt xuất thị trường loại nhựa tổng hợp tạo màng sơn với loại bột màu hữu chất lượng cao xuất sản phẩm bột màu trắng đioxit titan (TiO 2) loại bột màu chủ đạo, phản ánh phát triển công nghiệp sơn màuCác mốc phát triển công nghiệp sơn (được khởi đầu từ kỷ 20 đến cuối kỷ 20) phản ánh sau: - Năm 1923: nhựa Nitrocellulose, alkyd - Năm 1924: Bột màu TiO2 - Năm 1928: Nhựa Phenol tan dầu béo - Năm 1930: Nhựa Amino Urea Formaldehyde - Năm 1933: Nhựa Vinyl Clorua đồng trùng hợp - Năm 1934: Nhựa nhũ tương gốc dầu - Năm 1936: Nhựa Acrylic nhiệt rắn - Năm 1937: Nhựa Polyurethan - Năm 1939: Nhựa Amino melamin Formaldehyde - Năm 1944: Sơn gốc Silicone - Năm 1947: Nhựa Epoxy - Năm 1950: Nhựa PVA Acrylic laquer - Năm 1955: Sơn bột tĩnh điện - Năm 1958: Sơn xe gốc Acrylic laquer, Sơn nhà gốc nhựa latex - Năm 1960: Sơn công nghiệp gốc nước - Năm 1962: Sơn điện di kiểu Anode - Năm 1963: Sơn đóng rắn tia EB UV - Năm 1971: Sơn điện di kiểu catode Trong tương lai, thách thức ngành công nghiệp sơn toàn cầu phải giải toán quen thuộc tìm giải pháp cân bên sức ép chi phí lượng, nguyên liệu đáp ứng quy định luật an toàn môi trường phủ với bên yêu cầu thị trường chất sơn phải hoàn hảo với giá tốt Các thách thức tạo nhiều hội cho ngành sơn công nghiệp giới nghiên cứu triển khai giải pháp công nghệ mới, nguyên liệu sản phẩm chắn tác động tích cực phát triển ngành công nghiệp Ở Việt Nam, cha ông ta từ gần 400 năm trước biết dùng sơn ta từ sơn mọc tự nhiên chế biến thành sơn trang trí bảo vệ cho chất lượng gỗ tượng thờ, hoành phi câu đối “sơn son thiếp vàng”, lớp sơn bảo vệ chất lượng không thay đổi sau hàng trăm năm sử dụng, sơn ta đến coi nguyên liệu chất lượng cao dùng cho ngành tranh sơn mài ưa chuộng nước số loại dầu béo như: dầu chẩu dầu lai nhựa thông từ thông ba mọc tự nhiên Việt Nam, từ lâu người dân chế biến thành dầu bóng (clear – varnish) gọi nôm na “quang dầu” dùng trang trí bảo vệ cho “nón lá” “đồ gỗ”, nội ngoại thất Tuy nhiên, việc sử dụng sơn nói mang tính chất tự phát từ nhu cầu đời sống thường ngày, đến năm 1913 - 1914 Việt Nam xuất xưởng sơn dầu Hải Phòng người Pháp mở mang nhãn hiệu TESTUDO , tiếp sau vài năm hãng sơn Việt Nam “Công ty sơn Nguyễn Sơn Hà” thành lập có hãng sơn Hà Nội Thăng Long, Gecko Trong cần ý loại sơn RESISTANCO hãng sơn Nguyễn Sơn Hà người tiêu dùng nước ưa chuộng, nói hãng sơn lớn Việt Nam lúc để lại giấu ấn lịch sử tới ngày Công ty cổ phần sơn Hải Phòng phát triển từ mảnh đất mang tên Xí nghiệp sơn Phú Hà (hậu duệ sau ông Nguyễn Sơn Hà) Vì nói rằng: ông Nguyễn Sơn Hà ông tổ ngành sơn Việt Nam Và công nghiệp sơn ngày người ta sử dụng khoảng 2700 loại nhựa làm chất tạo màng, 700 loại dầu, 2000 loại bột màu, 1000 loại dung môi khoảng 600 chất phụ gia Riêng Liên Xô sản xuất khoảng 2500 loại sơn khác Ngày nay, nhiều thiết bị đựơc đưa vào sử dụng thiết bị phun sơn nóng, thiết bị phun sơn tĩnh điện, thiết bị phun sơn điện chuyển, thiết bị sấy khô màng sơn tia điện tử, tia tử ngoại, tia hồng ngoại… ĐỊNH NGHĨA SƠN Có thể đưa nhiều định nghĩa khác sơn khái quát cả: sơn hệ huyền phù gồm chất tạo màng, dung môi số chất phụ gia Khi phủ lên bề mặt tạo thành lớp màng mỏng bám chắc, bảo vệ trang trí bề mặt vật sơn Hỗn hợp điều chỉnh với lượng phụ gia dung môi tùy theo tính chất loại sản phẩm PHÂN LOẠI SƠN 3.1 Sơn dầu Sơn dầu có hai loại sơn dầu túy sơn dầu có nhựa a) Sơn dầu túy Loại sơn có thành phần dầu thảo mộc, bột màu dung môi, thành phần nhựa thiên nhiên tham gia Bởi mang sơn không bong, bền vững Loại sơn dùng vào công việc bình thường sơn lên vải, làm vải che mưa, sơn tường nhà trần nhà, sử dụng tỏng công nghiệp khí b) Sơn dầu có nhựa Loại gồm thành phần hỗ hợp dầu sơn, nhựa thiên nhiên, bột màu, dung môi chất làm khô Màu sơn bền vững đẹp bóng Sơn sử dụng rộng dãi ngành công nghiệp chế tạo, giao thông vận tải, xây dựng,… Sơn dầu có nhựa chia làm hai loại: loại sơn gầy có thành phần dầu, dùng để sơn vật kiệu nhà; loại sơn béo có nhiều thành phần dầu, dùng để sơn sản phẩm trời 3.2 Sơn nhựa đường Sơn nhựa đường chia làm loại: a) Sơn nhựa đường dầu: loại sơn chế tạo từ nguyên liệu dầu mỏ Loại sơn để sơn vật liệu thông thường tre, gỗ vật liệu chống mối mọt b) Sơn nhựa đường có dầu: gồm hai thành phần nhựa đường dầu thảo mộc Loại sơn dùng để sơn gỗ kim loại c) Sơn nhựa đường kết hợp với nhựa khác dầu d) Sơn nhựa đường kết hợp với nhựa khác có đầu thảo mộc Có hai loại: bitum thiên nhiên lấy từ đá dầu bitum nhân tạo lấy từ đầu mỏ ( bitum dầu mỏ) Hai loại có màng sơn đen bóng, bền màu, dùng để sơn sắt, xi máy, gầm ôtô, sơn đường ống dẫn dầu, ống nước, ống dẫn đốt ngầm đất 3.3 Sơn tổng hợp Căn vào gốc nhựa tổng hợp mà người ta đặt tên cho loại sơn khác nhau: sơn tổng hợp ankit, sơn clovinin, sơn nitroxenlulo,…Sơn tổng hợp loại sơn chống rỉ bảo vệ kim loại, sơn màu loại để trang trí cho kim loại, đồ gỗ, ôtô, mô tô, xe đạp,…Đặc tính sơn tổng hợp có dộ bám dính tốt.bền môi trường khí quyển, dộ cứng, độ bóng cao, bền màu sắc 3.4 Sơn chống hà Sơn chống hà dùng chủ yếu công nghiệp đóng tàu biển, tàu đánh cá, xà lan,…thường xuyên làm việc vùng biển vùng nước lợ Sơn chống hà sản xuất từ gốc nhựa đường, bột màu kim loại oxit kẽm, oxit nhôm Dung môi dùng loại cacbua thơm, xăng thông Ngoài thành phần chủ yếu pha thêm độc tố oxit thủy ngân, axenait đồng độc tố chống hầu hà bám vào đáy tàu Sơn chống hà có ba loại: Sơn chống hà nước màu trắng nhũ có tính chất chống gỉ ăn mòn kim loại; Sơn chống hà nước có màu xám khói nước sơn đệm hai lớp sơn chống gỉ; Sơn chống hà nước màu nâu sẫm lớp sơn độc tố chống hà Nhiệm vụ lớp sơn chống hà bảo vệ lớp chống gỉ sơn chống hà tạo điều kiện cho lớp sơn chống hà bám dính tốt Cho nên sử dụng phải tuân thủ theo trật tự quy định sơn chống hà trước, sau đến sơn chống hà cuối sơn chống hà 3.5 Sơn bột Những loại sơn sản xuất sơn bột nhựa epoxy, nhựa polyester, polyamit, polystyrene,… Những loại nhựa khó hòa tan dung môi thông thường, không sử dụng làm sơn truyền thống được, dùng làm sơn bột chúng lại tạo thành màng sơn tốt Sơn bột phát triển nhanh chóng năm gần nhờ đặc điểm sau: - Màng sơn bột có độ bền va chạm, độ bền cào xước, độ bền mài mòn cao - Màng sơn bột không bị giỗ nên khả bảo kim loại cao - Chống tượng oxy hóa thẩm thấu qua màng sơn vào bề mặt kim loại - Sơn bột bền với hóa chất có tính cách nhiệt tốt - Sơn bột có tính chất bám dính tốt thủy tinh, sành sứ kim loại - Màng sơn bột sơn dày mỏng tùy ý, tùy theo yêu cầu sản phẩm - Sơn bột hoàn toàn không chứa dung môi nên ko gây độc hại cháy nổ - Sơn bột tận dụng chất tạo màng polyme không tan dung môi sơn nước mà trước dùng sơn truyền thống - Giá thành sơn bột thấp 3.6 Sơn cách điện bitum Sơn cách điện bitum cấu tạo từ nhựa đường, dầu thảo mộc, dung môi chất làm khô Sơn nhựa đường cách điện dùng công nghiệp điện gọi sơn nhựa bitum Có hai loại bitum: bitum thiên nhiên lấy đá dầu bitum nhân tạo lấy dầu mỏ 3.7 Sơn tan nước Việc sử dụng nước làm dung môi có ý nghĩa kinh tế to lớn, nước dung môi dễ kiếm, rẻ tiền, không độc, không cháy nổ Trước người ta dùng sản phẩm thiên nhiên cadien, dẫn xuất xelulo để làm sơn tan nước Ngày nay, người ta tổng hợp hàng loạt chất tạo màng tan nước nhựa alkyl, nhựa phenol, nhựa epoxy, nhựa acrylic,… 3.8 Sơn vec ni Sơn vec ni cách điện có hai loại: loại gốc nhựa thiên nhiên lấy từ thảo mộc loại gốc nhựa tự nhiên lấy từ than đá Màng sơn vec ni có độ bền cứng, tính đàn hồi tốt, chịu nhiệt, chịu độ ẩm tốt, bền hóa chất axit Màng sơn vec ni bền môi trường tác dụng xăng, xilen Đặc biệt chịu bền tác dụng Sơn vec ni chia làm loại theo công dụng: - Sơn vec ni vật liệu trời chịu điều kiện khí hậu khắc nhiệt - Sơn vật dụng nhà - Sơn chịu hóa chất, chịu dầu mỡ, chịu xăng, chịu nước - Sơn chịu nhiệt độ cao từ 100oC đến 500oC - Sơn cách điện THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG SƠN 4.1 Chất tạo màng Chiếm khoảng 25-30 % trọng lượng sơn, thành phần sơn, định tính chất lý, hoá màng Chất tạo màng phải có tính chất bám dính, độ bền học, độ bóng cao nhanh khô Chất tạo màng dung dịch nhũ tương polyme chuyển thành màng sơn trình khô sơn Khi dính kết hợp phần lại với tạo nên lớp màng che phủ bám lên bề mặt cần bảo vệ, trang trí Chất tạo màng sơn nước tồn dạng nhũ tương nghĩa nhựa phân tán nước Trương nhựa nhũ, sợi polyme tập hợp lại với thành nhóm tạo thành hạt cầu, hạt phân tán môi trường nước gọi dung dịch nhũ tương Chất tạo màng thường polime, olygomer hữu *) Cơ chế trình tạo màng: Khi sơn quét lên bề mặt cần sơn, nhờ trình bay mà màng sơn tạo thành Màng sơn từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn ta gọi trình tạo màng không chuyển hóa Màng sơn tạo thành bay dung môi oxy hóa hạt nhựa nhờ oxy không khí hay xúc tác khâu mạch trình tạo màng gọi trình tạo màng chuyển hóa Như trình oxy hóa dẫn đến khâu mạch tạo thành polyme mạng lưới gọi trình trình tạo màng sơn Theo quan điểm chế tạo màng gồm giai đoạn : -Các hợp phần sơn dàn trải phân bố bề mặt cần sơn -Nước bắt đầu bay hạt nhựa tiến vào gần -Các hạt nhựa trộn vào để tạo thành màng sơn, trình hạt nhựa hệ dầu môi trường xung quanh hệ nước nên khó trộn vào chất hỗ trợ tạo mạng tạo hệ dầu nhỏ làm cho hạt nhựa dễ trộn vào -Nước, PG ( monopropylene glycol), texanol phụ gia khác tiếp tục bay sợi nhựa liên kết lại với tác dụng oxy không khí 4.2 Bột màu Chiếm từ 10-20 % trọng lượng sơn, tạo cho sơn có gam màu theo ý muốn, đồng thời góp phần làm tăng tính lý màng sơn Bột màu sử dụng vật liệu sơn hạt mịn có màu sắc khác nhau, không hòa tan mà có khả phân tán nước, dung môi chất tạo màng Tính quan trọng bột màu làm cho màng sơn có màu sắc định Bột màu đánh giá sức phủ, sức phủ phụ thuộc vào độ đục hệ số chiết suất Do hệ số chiết suất xem yếu tố xác định sức phủ bột màu.Bột màu bao gồm vô lẫn hữu cơ, thường oxít kim loại, muối vô *) Paste màu: Là chất màu (vô hữu cơ) bán thành phẩm nghiền mịn sẵn thành dạng nhão, sệt, sử dụng pha sơn ta cần phân tán chúng vào paste trắng, điều khiển độ đậm nhạt màu sơn theo ý muốn 4.3 Chất độn Chiếm 10-20 % trọng lượng sơn, thành phần thiếu sơn, giảm giá thành sản phẩm đồng thời điều chỉnh tính làm tăng độ cứng khả chịu va đập màng sơn (bột độn gia cường) số trường hợp thay bột màu Bột độn chất dạng bột mịn, màu trắng màu nhạt, số khúc xạ thấp (khoảng 1, 4- 1,7) không hòa tan phân tán tốt hệ thống sơn Ví dụ: bột oxyt Fe sơn chống gỉ, muội than sơn đen 10 PHẦN II SƠN SILICON NHỰA SILICON 1.1 Giới thiệu chung nhựa Silicon Hợp chất Silicon nghiên cứu từ năm 1828 BERZELINS khởi đầu tiếp nối ông FRIEDEL KRAFTS Năm 1901 FS Kipping Matt Saunders đặt từ silicone để mô tả polydiphenylsiloxane cách tương tự với công thức nó, Ph2SiO (Ph viết tắt pheny, C6H5), với công thức xeton benzophenone, Ph2CO Kipping ý thức rõ polydiphenylsiloxane polyme benzophenone monomeric lưu ý Ph SiO Ph CO có hóa học khác Việc phát cấu trúc khác biệt phân tử Kippings nhóm chứa xenton có nghĩa silicone không thuật ngữ xác (mặc dù sử dụng thông thường) hạn siloxan theo danh pháp hóa học đại Từ năm 1899 – 1944, KIPPING tổ chức thực nghiên cứu cách có hệ thống Từ năm 1950, trường hợp chất Silicon tăng cường sản xuất có nhiều ứng dụng thực tế Nhựa Silicon coi loại polymer lai tạo ( Hybrid Polymer) có liên kết nối nguyên tố hữu vô cơ, nhựa Silicon có hai đặc tính nguốn gốc vô (Silicon Silicate ) bền nhiệt, bền hóa chất, nguồn gốc hữu với tính chất hòa tan , mềm dẻo, có khả phản ứng theo nhóm chức,v.v… Theo cấu tạo mạch Polyme, nhựa Silicon chia thành loại Polyorgano Siloxan ( mạch …Si – O – Si - … ), Polyorgano Silazan (mạch …Si – N – Si - …) Polyelemento – organoSiloxan (mạch gồm Si, O, Al Titan ) 12 Gọi xác polyme siloxan polysiloxanes, silicon bao gồm silicon-oxy vô chuỗi xương sống (⋯ -Si-O-Si-O-Si-O- ⋯) với nhóm bên hữu gắn liền với nguyên tử silicon Những nguyên tử silicon có hóa trị bốn Vì vậy, silicon polyme xây dựng từ vô monome hưu Silicon có chung công thức hóa học [R SiO] n, R nhóm hữu methyl, ethyl, phenyl Công thức hóa học loại nhựa silicone đơn giản polydimethylsiloxane thể bên Trong công thức này, liên kết Si-O (444 kJ/mol) bền liên kết C-C (356 kJ/mol) làm cho nhựa silicone có tính kháng nhiệt độ cao tốt loại cao su hữu truyền thống Bên cạnh đó, mạch nhựa silicone liên kết đôi chưa bão hòa làm nhựa silicone trơ, kháng tốt với yếu tố môi trường oxy, ozon, ánh sáng mặt trời Ngoài ra, lượng quay tự liên kết Si-O thấp tạo nên tính mềm dẻo cho nhựa silicone chưa gia công Thực tế, mạch phân tử polysiloxane biến tính, thêm vào nhánh bên để đạt tính chất định cho ứng dụng riêng biệt Nhìn chung, methyl, vinyl, phenyl trifluoropropyl nhóm nhánh thông dụng tạo thành sản phẩm polysiloxane thương mại khác 13 Polydimetylsiloxane (PDMS) chất lỏng có độ nhớt trung bình thấp Nó chất phụ gia silicone sử dụng lớp sơn phủ dễ dàng hòa tan dung môi sơn, làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng cho phép để nơi ẩm ướt, chí bị ô nhiễm với bụi, dầu mỡ dầu Điều làm giảm xuất khuyết tật phổ biến ám muộn châm kim Sự kết hợp nhóm vinyl (ít 1% mol) nhánh bên chuỗi phân tử polysiloxane (loại VMQ) tăng đáng kể hiệu kết mạng với peroxide hữu Điều giúp loại VMQ có tính biến dạng dư thấp tính kháng dầu nóng cải thiện so với loại MQ Nhánh vinyl kết hợp vào mạch vị trí định, giúp kiểm soát liên kết mạng, tính chất lý sản phẩm tốt ổn định thời gian dài Ngày nay, hầu hết loại nhựa silicone thương mại chứa lượng đơn vị vinyl định Nhựa silicon chịu nhiệt cao, cách điện tốt, chống nước, chống ẩm ướt, chịu ăn mòn hóa học , chịu nhiệt tốt dùng để chế tạo sơn chịu nhiệt, sơn cách điện 1.2 Phương pháp điều chế a) Đi từ Silic đioxit b) Điều chế Silan theo phản ứng theo phản ứng trực tiếp 14 c) Điều chế Silanol ( phản ứng thủy phân Sian ) Nhóm chức đơn (M) Nhóm chức 3(T) Nhóm chức đôi (D) Nhóm chức (Q) d) Phản ứng trùng ngưng Silanol để tạo Polysilanol Tùy theo tỷ lệ đơn vị mạch Polyme M, D, T Q mà có sản phẩm Silicon khác là: - Silicon Oil MDxMX < 2000 - Silicon gum MDx Mx > 2000 - Nhựa Silicon MDT ( phổ biến ) kết hợp MDTQ 15 1.3 Các ứng dụng quan trọng nhựa Silicone a) Sơn chịu nhiệt: cụ thể là: - Tới 1000C: dùng nhựa silicon biến tính - 100 – 3000C: sơn Silicon biến tính bột nhũ bạc (Al) Silicon với bột màu bền nhiệt - 300 – 4000C: sơn Silicon biến tính bột Al nhựa Silicon với bột màu đen xám - 400 – 6000C: nhựa Silicon với bột nhũ bạc b) Sơn chống thấm: Dùng dạng nhũ tương Silicon dạng bột chung với vữa xây dựng dạng dung dịch nhựa Silicon không màu làm lớp phủ chống thấm cho vật liệu xây dựng gốc vô c) Sơn chống thấm dạng thẩm thấu: Thường hợp chất Siliconat đậm pha loãng với nước rượu (thường dùng Siliconat Na Siliconat K ) SƠN SILICON 2.1 Giới thiệu chung sơn Silicon Sơn silicon loại sơn sở chất tạo màng nhựa silicon Lớp phủ màng sơn silicon chứa monomer silane hữu cơ, silicon silicon oligomer hệ thống lớp phủ polymer Sự kết hợp độc đáo thuộc tính silicon thích hợp để ứng dụng việc sơn phủ Hai thành phần sản phẩm sử dụng: polymer silicone chất phụ gia loại nhựa silicone làm thành phần chính, chất kết dính.Lớp phủ silicon có vai trò lớn bảo vệ trang trí Lớp phủ silicon với monomer silane hữu cơ, oligomer silicone silicone polymer làm vật liệu tạo màng chính, silicon hữu 16 "Si-O-Si" chìa khóa có độ ổn định tốt Vì sơn silicon loại sơn đặc biệt có tính chịu nhiệt cao Các loại sơn khác thường không chịu nhiệt độ cao, nhiệt độ cao sơn bị lão hóa , nứt, tác dụng đàn hồi, độ bám chắc, tính bền ăn mòn Trái lại sơn chịu nhiệt sử dụng lâu dài nhiệt độ cao , có tác dụng bảo vệ tốt Vì sơn chịu nhiệt sử dụng rộng rãi để sơn ống khói, lò nung, tủ sấy, đường ống hơi, máy phát điện, thiết bị chịu nhiệt khác Ngoài ra, silicon lượng bề mặt thấp, không ưa nước, chống thấm nước, sử dụng rộng rãi đá độ bền bảo vệ kết cấu bê tông *) Ưu điểm: Sơn silicon chịu nhiệt, bền không khí, không biến màu, cách điện, chịu nước, khó lão hóa *)Nhược điểm: Chịu xăng kém, có loại giòn, độ bám, độ dẻo loại màng khác *) Tính lí sơn silicon TT Tên tiêu Thời gian khô 3000C Đơn vị đo Phút Kết 15 Độ bám dính điểm 3 Độ bền va đập kg.cm 35 Độ cứng màng sơn so kính chuẩn 0.52 Độ bền uốn mm Độ bong % 96 Từ bảng nhận thấy: độ cứng, độ bóng nhựa cao; thời gian khô nhựa đạt yêu cầu 2.2 Tính sơn chịu nhiệt silicon Sơn Silicon chịu nhiệt độ cao dùng làm sơn phủ bảo vệ cho kết cấu kim loại như: lò đốt, sấy; lỗ thông thoát đường ống hệ thống khí thải công 17 nghiệp; hệ thống dây chuyền sấy công nghiệp; động máy phát điện kết cấu khác hoạt động nhiệt độ lên tới 650 oC Sơn chịu nhiệt độ từ 150oC- 650oC Sơn có độ bám dính cao, khả chịu mài mòn va đập tốt, cụ thể: - Sơn chịu nhiệt silicon có 5% nhôm: loại sơn khô nhiệt độ thường giờ, chịu nhiệt 300-350oC, chịu nước, chịu xăng tốt -Sơn chịu nhiệt silicon màu:Sơn chịu nhiệt silicon pha thêm bột màu tạo thành sơn màu Sơn khô nhiệt độ thường, thời gian giờ, chịu nhiệt 300oC -Sơn chịu nhiệt silicon màu xanh lụcSơn chịu nhiệt silicon màu xanh lục thành phần gồm có sơn chịu nhiệt silicon, etyl xenlulozo, bột màu xanh lục tạo thành Sơn khô nhiệt độ thường 24 giờ, chịu nhiệt 400 oC, chịu xăng, chịu muối tốt -Sơn chịu nhiệt silicon màu nhôm: Sơn chịu nhiệt silicon màu nhôm thành phần gồm có sơn chịu nhiệt silicon pha thêm bột nhôm Sơn sấy nhiệt độ 150oC thời gian giờ, chịu nhiệt 500oC 2.3 Đặc điểm gia công - Sơn chịu nhiệt silicon màu nhôm: Khi pha thêm bột nhôm phải khuấy đều, lọc sau sử dụng - Các loại sơn chịu nhiệt phun trực tiếp bề mặt gang thép phun cát, phun bề mặt hợp kim nhôm, để nâng cao độ bền ăn mòn, dùng loại sơn chịu nhiệt làm sơn lót 2.4 Công nghệ sản xuất sơn chịu nhiết Silicon a) Chất kết dính 18 Chất kết dính nhựa Silicon, thêm nhựa Epoxy Nhựa Silicon bao gồm nhựa silicon mạch thẳng ( nhựa dimethyl silicone, nhựa methylphenyl silicon loại tương tự) Nhựa silicon mạch thẳng thích hợp Có thể sử dụng loại nhựa silicone hay kết hợp hai hay nhiều loại nhựa silicone Ngoài kết hợp nhựa silicone nhựa epoxy b) Thành phần màu Sơn chịu nhiệt có chứa sắc tố màu đen hỗn hợp oxit kim loại bao gồm hệ oxit: Fe-Cu-Mn-Cr, Cu-Mn-Fe, Mn-Cu-Si-Fe, Mn-Cu-Si-Fe-Na, Mn-Cu-SiAl-Na hệ tương tự Hàm lượng oxit màu đen thích hợp là: MnO: 25%-45%( theo khối lượng); CuO: 5%-25%; SiO 2: 3%; Al2O3: 5%-10%; Fe2O3: 15%-65%; Na2O: 0%-2% Hàm lượng thành phần chứa màu đen điều chỉnh cách thay đổi tỷ lệ xác định phân tích rơnghen huỳnh quang Ngoài màu đen chứa thành phần khác : bari, lưu huỳnh, canxi, titan, kali, photpho, magie clo phạm vi thích hợp mà không ảnh hưởng đến màu sơn c) Dung môi Bao gồm hợp chất thơm (như toluene xylene) rượu ( butanol) chất tương tự d) Phụ gia - Các chất phụ gia bao gồm chất độn, chất ổn định sắc tố màu, màu chống rỉ, tác nhân làm dày, chất làm cứng chất phân tán - Chất độn bao gồm nhôm photsphate, canxi molybdenate,… - Chất ổn định sắc tố bao gồm bột mica, sợi kali tinanate, màu silicat, canxi cacbonat, bari sulfat,… - Màu chống rỉ bao gồm bột kẽm kim loại chất tương tự 19 2.5 Ứng dụng sơn silicon Lớp sơn silicon dùng để sơn phủ bề mặt cầu cống, khung kim loại công trình xây dựng Nó bền vững với thời tiết, không thấm nước bền nhiệt nhiều so với vật liệu tạo màng hữu thông thường Loại sơn ứng dụng rộng rãi theo nhiều kiểu dạng: dạng hòa tan dung môi hữu cơhoặc nước dạng đóng rắn tia xạ hay dạng sơn bột Vật liệu ứng dụng làm vecni cao cấp cho đồ gỗ, sơn phủ trang trí cho tòa nhà, sơn phủ cho ô tô hay làm mực in, v.v Sơn chịu nhiệt Silicon sử dụng để sơn phận nơi đòi hỏi khả chịu nhiệt, chẳng hạn sơn ống xả khói động xe, sử dụng sơn màu đen nơi tiếp xúc với nhiệt độ cao từ 350 oC trở lên thời gian dài, màu sắc biến đổi Đặc biệt, việc gìn giữ di sản kiến trúc, sơn silicon vừa có khả giữ nét cổ kính nguyên sơ công trình xây dựng, vừa bền vững với thời gian Sơn silicon dùng bảo tồn trùng tu công trình kiến trúc cổ Khi lớp phủ silcon dùng làm lớp bảo vệ, gìn giữ vật liệu trạng thái nguyên trạng cách thấm vào lớp đá bị hư hại hoàn trả lại dáng vẻ ban đầu, không làm thay đổi màu sắc tự nhiên công trình suốt, không chứa bột màu Sơn Silicon vừa có tác dụng bịt kín, vừa bám dính tốt, vừa làm bóng, bền với thay đổi nhiệt độ, với gió, ẩm hóa chất Nhờ làm giảm xuống cấp vật liệu xây dựng điều kiện khí hậu khắc nghiệt Đã có nhiều công trình xây dựng giới bảo vệ sơn silicon tòa nhà cao tầng Baiyoke II Tower (tòa nhà cao Thái Lan), công trình kiến trúc sân bay Kuala Lumpur - Malaysia; công trình xây dựng biển tiếng Bahrain, Dubai, Hong Hong, v.v Nhờ tính cách nhiệt cao nên sơn siliconlên 20 bề mặt kính tòa nhà làm giảm mát nhiệt, nhờ làm giảm nhu cầu sử dụng lượngđể làm mát sưởi ấm bên tòa nhà Người ta sử dụng vật liệu để bảo vệ công trình biển,… *) Chú ý trình sản xuất sơn Silicon: Để nơi nước, thông thoáng, không cắt hay hàn các đồ chứa sản phẩm Xưởng sản xuất có hệ thống thông gió tốt nghiêm cấm xuất lửa Nguyên liệu để sản xuất lưu trữ lâu mà chưa đưa vào sản xuất không nên dùng,nếu không ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm MỘT SỐ SẢN PHẨM ỨNG DỤNG CỦA SƠN SILICON 3.1 Sơn phủ cách điện, chống ẩm silicon a).Đặc tính: - Tính bền cao với chất hóa học, chịu nhiệt, chịu đánh lửa hồ quang, chiụ ozon - Độ bám dính tốt lên bề mặt, kể bề mặt bóng - Chịu rung, sốc, va đập tốt - Chống a xít mạnh không bị ăn mòn xít cứng b) Ứng dụng: 21 a Dùng để phủ lớp bọc cách điện, bảo vệ chống ẩm, chống rung cho bảng mạch điện tử, cuộn dây động cơ, mô tơ, ổn áp, máy phát điện, đồ chơi, tranh nghệ thuật, bề mặt gỗ… 3.2 Sơn silcon chịu nhiệt a) Đặc tính: - Độ bám dính cao - Bền với nước, nước muối, xăng dầu, hóa chất - Bền thời tiết - Khả chịu nhiệt cao, sử dụng cho bề mặt bị làm nóng lên đến 3500 C b) Ứng dụng: Sơn silicon chịu nhiệt loại sơn bền nhiệt gốc nhựa silicon, dùng cho công trình công nghiệp sản phẩm điện, khí dân dụng thiết bị chịu nhiệt độ tới 350o C 3.3 Sơn nước silicon – sơn ngoại thất a) Đặc tính: - Chất lượng cao có gốc nhựa silicon acrylic resin polymer thành phần chủ yếu - Chịu tác động thời tiết, chịu nước kiềm tốt kết hợp với chất phụ gia đặc biệt bền màu - Chống nấm mốc, rêu, bảo vệ màng b) Ứng dụng: 22 sơn Dùng cho văn phòng, khách sạn, nơi công cộng, bệnh viện, cửa hàng nhà nhà xưởng trang trí bảo vệ ngoại thất, tường xi măng, chống mốc bụi bẩn TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật sơn – Đinh Văn KiênNXB – Thanh niên 1999, Việt Nam Toàn cảnh ngành sơn mực in Việt NamBáo cáo ngày hội hóa học Tp.HCM 2005 VPIA Silicone Surfactants; R M Hill, Ed.; Marcel Dekker, Inc.: New York; 1999 Smith, A L The Analytical Chemistry of Silicones, John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1991; 210-211 Easton, T and Stones, M Surface Coatings International, Oil and Colour Chemists’ Association, Wembley, 1999, 82 (11), 549 Cackovich, A.; Easton, T European Coatings Journal 1999, 10, 26 Mowrer, N R Polysiloxane Coatings Innovations, Ameron Int., Brea CA Technology presentation on www.ameronpsx.com; 2003 23 Brown, H L Silicones in Protective Coatings, in Treatise on Coatings, Volume 1, Part III, Film Forming Compositions, Marcel Dekker Inc.: New York, 1972; 545 Vincent, H.L and Witucki G.L.; Dow Coming Corp.; U.S Patent 5280098; January 18, 1994; and Morita, Y.; Nakanishi, J.; Saruyama, T.; and Tanaka, K.; Dow Coming Toray Silicone; European Patent 0620242; October 19, 1994 10 Mikami, R.; Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.; US Patent 5,364,923: Organopolysiloxane Graft Epoxy Resins and a Method for the Preparation Thereof; November 15, 1994 KẾT LUẬN Sơn nói chung sơn Silicon nói riêng sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp sơn phủ bảo vệ vật liệu mang lại vẻ đẹp cho loạt ứng dụng sống hàng ngày Nhiều tác phẩm, công trình kiến trúc lâu đời truyền thống người phục chế nhờ loại vật liệu Các nhà sản xuất vật liệu đưa sơn silicon trở thành loại vật liệu quan trọng nhằm bảo vệ vẻ đẹp công trình kiến trúc trước tác động thời tiết, thời gian chất gây ô nhiễm khí ngày nhiều giới đại ngày Vật liệu sơn silicon góp phần kiến tạo thêm vẻ đẹp bền vững cho công trình kiến trúc đại 24 MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN VỀ SƠN .2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH SƠN 2 ĐỊNH NGHĨA SƠN PHÂN LOẠI SƠN .5 THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG SƠN Chất tạo màng dung dịch nhũ tương polyme chuyển thành màng sơn trình khô sơn Khi dính kết hợp phần lại với tạo nên lớp màng che phủ bám lên bề mặt cần bảo vệ, trang trí Chất tạo màng sơn nước tồn dạng nhũ tương nghĩa nhựa phân tán nước Trương nhựa nhũ, sợi polyme tập hợp lại với thành nhóm tạo thành hạt cầu, hạt phân tán môi trường nước gọi dung dịch nhũ tương Chất tạo màng thường polime, olygomer hữu .9 *) Cơ chế trình tạo màng: Khi sơn quét lên bề mặt cần sơn, nhờ trình bay mà màng sơn tạo thành Màng sơn từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn ta gọi trình tạo màng không chuyển hóa Màng sơn tạo thành bay dung môi oxy hóa hạt nhựa nhờ oxy không khí hay xúc tác khâu mạch trình tạo màng gọi trình tạo màng chuyển hóa Như trình oxy hóa dẫn đến khâu mạch tạo thành polyme mạng lưới gọi trình trình tạo màng sơn Theo quan điểm chế tạo màng gồm giai đoạn : .9 -Các hợp phần sơn dàn trải phân bố bề mặt cần sơn -Nước bắt đầu bay hạt nhựa tiến vào gần -Các hạt nhựa trộn vào để tạo thành màng sơn, trình hạt nhựa hệ dầu môi trường xung quanh hệ nước nên khó trộn vào chất hỗ trợ tạo mạng tạo hệ dầu nhỏ làm cho hạt nhựa dễ trộn vào -Nước, PG ( monopropylene glycol), texanol phụ gia khác tiếp tục bay sợi nhựa liên kết lại với tác dụng oxy không khí 10 Chiếm từ 10-20 % trọng lượng sơn, tạo cho sơn có gam màu theo ý muốn, đồng thời góp phần làm tăng tính lý màng sơn Bột màu sử dụng vật liệu sơn hạt mịn có màu sắc khác nhau, không hòa tan mà có khả phân tán 25 nước, dung môi chất tạo màng Tính quan trọng bột màu làm cho màng sơn có màu sắc định Bột màu đánh giá sức phủ, sức phủ phụ thuộc vào độ đục hệ số chiết suất Do hệ số chiết suất xem yếu tố xác định sức phủ bột màu.Bột màu bao gồm vô lẫn hữu cơ, thường oxít kim loại, muối vô 10 *) Paste màu: Là chất màu (vô hữu cơ) bán thành phẩm nghiền mịn sẵn thành dạng nhão, sệt, sử dụng pha sơn ta cần phân tán chúng vào paste trắng, điều khiển độ đậm nhạt màu sơn theo ý muốn 10 5.ỨNG DỤNG CỦA SƠN 11 PHẦN II SƠN SILICON 12 NHỰA SILICON .12 SƠN SILICON 16 MỘT SỐ SẢN PHẨM ỨNG DỤNG CỦA SƠN SILICON 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 KẾT LUẬN 24 26 [...]... Thường là hợp chất Siliconat đậm hoặc pha loãng với nước và rượu (thường dùng Siliconat Na hoặc Siliconat K ) 2 SƠN SILICON 2.1 Giới thiệu chung về sơn Silicon Sơn silicon là loại sơn trên cơ sở chất tạo màng là nhựa silicon Lớp phủ màng sơn silicon chứa một monomer silane hữu cơ, silicon hoặc silicon oligomer là hệ thống lớp phủ polymer Sự kết hợp độc đáo của các thuộc tính của silicon là rất thích... .9 *) Cơ chế của quá trình tạo màng: Khi sơn quét lên bề mặt cần sơn, nhờ quá trình bay hơi mà màng sơn được tạo thành Màng sơn từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn ta gọi đó là quá trình tạo màng không chuyển hóa Màng sơn tạo thành do sự bay hơi dung môi và sự oxy hóa các hạt nhựa nhờ oxy không khí hay xúc tác khâu mạch quá trình tạo màng này gọi là quá trình tạo màng chuyển hóa 9 Như... nhiệt 300oC -Sơn chịu nhiệt silicon màu xanh lụcSơn chịu nhiệt silicon màu xanh lục thành phần gồm có sơn chịu nhiệt silicon, etyl xenlulozo, bột màu xanh lục tạo thành Sơn có thể khô ở nhiệt độ thường trong 24 giờ, chịu nhiệt 400 oC, chịu xăng, chịu muối rất tốt -Sơn chịu nhiệt silicon màu nhôm: Sơn chịu nhiệt silicon màu nhôm thành phần gồm có sơn chịu nhiệt silicon và pha thêm bột nhôm Sơn sấy ở nhiệt... quá trình oxy hóa dẫn đến sự khâu mạch tạo thành polyme mạng lưới gọi quá trình này là quá trình tạo màng sơn 9 Theo quan điểm hiện nay cơ chế tạo màng gồm 4 giai đoạn : .9 -Các hợp phần sơn được dàn trải và phân bố đều trên bề mặt cần sơn 9 -Nước bắt đầu bay hơi và hạt nhựa tiến vào gần nhau 9 -Các hạt nhựa trộn vào nhau để tạo thành màng sơn, trong quá trình này do các hạt nhựa... điện và các kết cấu khác hoạt động tại nhiệt độ lên tới 650 oC Sơn chịu nhiệt độ từ 150oC- 650oC Sơn có độ bám dính rất cao, khả năng chịu mài mòn và va đập tốt, cụ thể: - Sơn chịu nhiệt silicon có 5% nhôm: loại sơn này có thể khô ở nhiệt độ thường trong 2 giờ, chịu nhiệt 300-350oC, chịu nước, chịu xăng tốt -Sơn chịu nhiệt silicon các màu :Sơn chịu nhiệt silicon pha thêm bột màu tạo thành sơn các màu Sơn. .. sơn phủ Hai thành phần chính sản phẩm được sử dụng: polymer silicone là chất phụ gia và các loại nhựa silicone làm thành phần chính, hoặc chất kết dính.Lớp phủ silicon có vai trò rất lớn là bảo vệ hoặc trang trí Lớp phủ silicon với monomer silane hữu cơ, oligomer hoặc silicone silicone polymer làm vật liệu tạo màng chính, trong silicon hữu cơ 16 "Si-O-Si" là chìa khóa có độ ổn định tốt Vì vậy sơn silicon. .. Vật liệu sơn silicon cũng góp phần kiến tạo thêm vẻ đẹp và sự bền vững cho các công trình kiến trúc hiện đại 24 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ SƠN .2 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH SƠN 2 2 ĐỊNH NGHĨA SƠN 5 3 PHÂN LOẠI SƠN .5 4 THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG SƠN 9 Chất tạo màng là dung dịch nhũ tương của các polyme sẽ chuyển thành màng sơn trong... Silanol để tạo ra các Polysilanol Tùy theo tỷ lệ các đơn vị mạch Polyme M, D, T và Q mà có các sản phẩm Silicon khác nhau là: - Silicon Oil MDxMX < 2000 - Silicon gum MDx Mx > 2000 - Nhựa Silicon MDT ( là phổ biến ) hoặc kết hợp MDTQ 15 1.3 Các ứng dụng quan trọng của nhựa Silicone a) Sơn chịu nhiệt: cụ thể là: - Tới 1000C: dùng nhựa silicon biến tính - 100 – 3000C: sơn Silicon biến tính và bột nhũ... và bột nhũ bạc (Al) hoặc Silicon với bột màu bền nhiệt - 300 – 4000C: sơn Silicon biến tính và bột Al hoặc nhựa Silicon với bột màu đen và xám - 400 – 6000C: nhựa Silicon với bột nhũ bạc b) Sơn chống thấm: Dùng dạng nhũ tương Silicon hoặc dạng bột trên chung với vữa xây dựng hoặc dạng dung dịch nhựa Silicon không màu làm lớp phủ chống thấm cho vật liệu xây dựng gốc vô cơ c) Sơn chống thấm dạng thẩm... dính là nhựa Silicon, có thể thêm nhựa Epoxy Nhựa Silicon bao gồm nhựa silicon mạch thẳng ( nhựa dimethyl silicone, nhựa methylphenyl silicon và các loại tương tự) Nhựa silicon mạch thẳng là thích hợp hơn Có thể sử dụng một loại nhựa silicone hay kết hợp hai hay nhiều loại nhựa silicone Ngoài ra có thể kết hợp nhựa silicone và nhựa epoxy b) Thành phần màu Sơn chịu nhiệt có chứa sắc tố màu đen là hỗn hợp