Xem mẫu
- Ch ng VIII: M T S PH GIA DÙNG TRONG S N
Ph gia c s d ng trong n pha ch s n vì m t s lý do nh sau: d s n xu t,
c i thi n tính l u bi n và vi c s d ng s n , giúp cho quá trình t o m àng. Chúng còn c i
thi n b n lâu c a s n. Vì v y ph gia có vai trò nh t nh trong màng t ho c trong
màng khô. D i ây là m t s ph gia c s d ng trong quá trình chu n b s n, quá
trình t o màng và c i thi n tính ch t c a màng khô c ng nh n nh c a s n khi b o
qu n.
• S n xu t s n :
- ch ng t o b t: các ch t c i thi n s c c n g b m t n g n ng a s t o b t
trong khi gia công s n
- tác nhân phân tán: c i thi n s phân tán và s n nh c a các h t b t màu
trong s n.
- Tác nhân th m t: các ch t c i thi n s c c n g b m t nh m c i thi n tính
th m t ch t t o m àng c a các h t b t màu và vì v y c i thi n c tính n
nh c a h phân tán.
- Tác nhân thixotropy: các ch t c i thi n l u bi n nh m m c ích t o ra c
màng s n có dày l n mà không c n t ng nh t q uá cao. i u này m
b o s nghi n b t màu t t trong quá trình s n xu t s n
• n nh s n và duy trì ch t l n g:
- tác nhân ch ng sa l ng: các ch t c i thi n l u bi n nh m ng n ch n s sa l ng
c a các h t b t màu n ng khi b o qu n trong thùng.
- Các ch t ch ng vi khu n và n m m c: ch ng s phân hu s n trong thùng
ch a b i vi khu n và n m m c.
- Tác nhân ch ng t o khí: các ch t c ch ho c ch t hút m dùng c ch
nh y c a k m ho c hút m tránh ph n ng gi a k m v i n c và acid làm
sinh khí H2 trong các s n có hàm l n g k m cao.
• ïng d ng s n, t o màng và các tính ch t c a màng t:
- tác nhân ch y và t o b ng ph n g: các ch t c i thi n s c c ng b m t lo i
b d u c a ch i quét, v cam (orange peel) và các hi n t ng không bình
th n g khácc c a màng.
- Tác nhân ông t : các ch t hoá d o nh m làm gi m T g c a Polymer cho
phép các h t phân tán liên k t (k t dính) và t o màng trong s n phân tán.
(ngh a là làm cho Polymer tr ng thái ch y nhi t th p liên k t các h t
phân tán l i v i nhau).
- Ch t kh b t (defoamers): các ch t c i thi n s c c ng b m t có tác d n g phá
hu các b t khí xu t hi n trong màng s n t.
- Ch t c ch t o g (Flash rusting inhibitors): c thêm vào các lo i s n
water - borne ng n ch n s n mòn v t li u n n .
• các tính ch t c a màng s n khô:
- các ch t h p th UV (UV absorbers): là các ch t n nh ánh sáng và ch t
ch ng Oxy hoá h p th n ng l ng c c tím và chuy n nó sang d n g nhi t
ho c các g c kém ho t ng ng n ch n s phá hu ch t k t dính.
75
- - Ph gia ch ng n i và ch ng l n g (floating and flooding additives): là các ch t
thixotropy nh m làm gi m linh ng c a các c u t trong màng s n t và
ng n ch n s n i c a b t màu và s tách màu.
- Ch t làm ch m cháy (fire retardants): các ph gia làm cho s n n ra khi ti p
xúc v i ngu n nhi t (flame), chuy n t d ng màng sang d ng b t c n g, dày.
- Tácc nhân làm m m d o (toughening agents): làm gi m c ng c a s n khi
nh a hoá chúng.
Các ph gia c s d n g v i hàm l ng th p , có lo i ch s d ng v i hàm
l n g nh h n 1% t n g kh i l n g theo n.
I. Ch t kh b t:
1. Gi i thi u: trong nhi u quá trình gia công, các ch t ho t ng b m t r t
c n thi t t o ra các hi u qu c bi t. Ví d s nh hoá các h t nh a a n c to
s n aqua c n ph i có các tác nhân b m t và tác nhân th m t. S n aqua c n g ph i
ch a b t màu th m t và các ph gia phân tán c n g nh các tác nhân ki m soát ch y.
M t c tr n g c a tác nhân b m t là chúng có xu h n g t p trung t i b m t phân
chia nh không khí/ n c, t i ó chúng t nh h ng và vi c t nh h n g này ph
thu c vào kh n ng hoà tan và c u trúc hoá h c c a chúng. M t u i m v s có m t
c a tác nhân b m t trong s n n c là chúng có kh n ng làm gi m s c c ng b m t c a
h th ng. Tuy nhiên l i có nh h ng ph không mong mu n là các tác nhân này c ng
gi không khí và tr n l n vào s n trong quá trình s n xu t và s d ng d ng n nh.
II. B t là gì?:
B t có th nh ngh a là khí n nh trong môi tr ng l ng. N u m t dòng khí
c a vào m t ch t l ng, các bong bóng c t o ra có d n g hình c u. N u ch t l ng
là tinh khi t, t c là không có tác nhân b m t thì các bong bóng s di chuy n ra b m t
và v ra. Khí t bong bóng s b tiêu tan và ch t l n g bao b c bong bóng s ch y l i v i
nhau.
Trong các ch t l ng có ch a tác nhân b m t, các bong bóng hình c u t o b t n
nh. M c dù cácc bong bóng i n b m t ti p xúc v i không khí nh ng chúng ã
c bao b c b i tác nhân b m t và t o thành l p màng b m t g i là l p m ng
(lamella). B m t phân chia v i không khí c ng ch a màng b m t, màng này t o thành
m t m ng l i n nh khi các bong bóng t p trung dày c trên b m t.
Trong s n các b t d ng c u có chi u dày các phi n lên n nhi u (m. các phi n
bao quang các bong bóng hình thành m t ám b t. S n nh c a b t do nhi u y u t
nh : chi u d ày c a các phi n n nh, ch t l ng không th ch y ra và m t i nhanh
chóng. S phá hu b t c n g b ng n ch n do l c y t n h i n gi a các phân t tác nhân
b m t b ion hoá n m trong các phi n. M t lý do n a góp ph n làm cho b t n nh là
tính àn h i Gibbs c a các phi n. Hi n t ng này x y ra do s kéo c n g màng m ng
trong ó có hoà tan các ch t ho t ng b m t.
Khi hi n t ng này x y ra, b m t c a phi n b gi n r ng ra làm cho n n g tác
nhân b m t b gi m c c b , i u này l i làm t ng s c c ng b m t. Do ó t c
s c c n g b m t nh nh t có th có các màng ã b kéo c ng s kéo l n nhau (pulls
together) gi ng nh m t l p d a àn h i.
Bt c t o ra trong khi s n xu t ho c ng d n g các lo i s n aqua và m c. ám
b t t o ra trong giai o n tr n và phân tán cúa quá trình s n xu t ho c khi óng thùng có
th kéo dài th i gian s n xu t và làm gi m th tích hi u d n g c a h th ng (do b t t o ra
làm t ng th tích). Trong quá trình s d ng b t n nh t p trung b m t phân chia v i
không khí s t o ra các khuy t t t th n g g p khi màng s n khô.
76
- Lý thy t m i v b t nêu lên s khác nhau gi a s kh màng b t và s kh màng
khí. Các ch t kh b t phá hu tr c ti p các b t có kích th c l n t i b m t phân chia
v i không khí, còn ch c n ng c a các ch t kh khí trong khi và sau khi s n thành màng
là làm t ng v n t c n i lên b m t c a các b t có kích th c nh (microfoam).
2. ch t kh b t ho t ng nh th nào:
kh b t có hi u qu thì ch t kh b t ph i có hàm l ng c n thi t nào ó trong
h s n (t c là ph i t n ng t i h n). Lúc ó nó m i có th th ng c c ch n
nh b t trên. làm c i u này ch t kh b t ph i hoà tan gi i h n trong s n và di
chuy n t i b m t phân chia v i không khí. T t nhiên ph i không có hi u ng ph
không mong mu n nghiêm tr n g nào x y ra nh t o thành các crater khi s d ng ch t
kh b t.
phá hu b t, ch t kh b t ã c nh hoá thành các gi t nh trong s n ph i
liên k t v i các l p b m t n n h và th m vào bên trong phi n b t. Ti p theo ch t kh
b t ph i dàn tr i ra (ph ) nhanh chóng trên toàn b l p tác nhân b m t b phá v . K t
qu làm cho tính àn h i c a màng b y u i và các phi n b phá.
Ho t tính ph cao và s c c ng b m t th p là 2 y u t quan tr ng ánh giá
ch t l n g c a ch t kh b t.
Ho t tính kh b t có th c t ng c ng khi a thêm vào h các ch t k n c
d ng phân tán v i m c phân tán thành các h t có kích th c r t nh nh silica.
Hi u ng này có th gi i thích nh là quá trình kh th m t do các h t r n k n c
th m vào màng tác nhân b m t n nh c a phi n làm t o ra các vùng không n nh
c c b , t ó làm cho phi n b rách ra.
3. các lo i ch t kh b t trong s n aqua và m c:
Có 2 lo i ch t kh b t c s d ng r ng r i ó là trên c s h ydrocácbon d u
m và silicon. Các d n xu t d u m b éo và th m c s d ng nh là ch t ph trong
n pha ch ch t kh b t. Tr c ây các d u th m c s d ng r n g r i tuy nhiên hi n
t i do m c c h i c a chúng l n nên ít s d ng. Các d u béo ít c h n nh ng do
chúng ít t ng thích v i môi tr ng aqua nên làm gi m bóng c a các lo i s n có
bóng trung bình và cao.
Trong nhi u l nh v c công nghi p, d u silicon nguyên ch t có hi u qu cao,
nh ng vi c s d ng chúng trong s n th n g em n nhi u khuy t t t trên b m t nh
crawling và cratering (s bò và các h ). t ng t ng thích, ng i ta ti n hành bi n
tính polysilosan b ng các polyether k n c. Ph ng pháp này t o ra ch t kh b t có
ho t tính ph r t cao trong khi v n th hi n c tính t ng thích v i nhi u h th ng
mang (dung môi). Ngoài ra lo i ch t kh b t này không gây n h h ng x u n bóng
ho c vi c xác nh bóng.
c i thi n khuy t i m ng i ta ti n h ành a các o n polyether k n c vào
polysilosan (b ng ph n g pháp ghép)
Kh i silosan c i thi n ho t tính b m t trong khi ó t ng thích c
quy t nh b i kh i Polyether. Hoá tính c a môi tr ng c kh b t quy t nh hoá
tính c a ch t kh b t (t c là tu thu c vào hoá tính c a môi tr ng mà ch n ch t kh
b t thích h p). r t khó gi i thích r ràng m i quan h gi a c u trúc c a ch t kh b t
và s thay i nh h ng c a chúng do s ph c t p c a h n h p aqua (công th c pha
ch aqua). Do có s khác nhau r t l n v yêu c u i v i các n khác nhau cho nên
không th có gi i pháp chung cho v n b t.
4. a các ch t kh b t vào h s n nh th nào:
77
- C n ph i hi u r ng hàm l ng và hi u qu c a ch t kh b t trong s n nh t ng
ph thu c vào công th c s n xuât ( n), c bio t l à lo i Polymer, kho ng pH, màu
c ng nh c u trúc hoá h c c a ph gia c s d ng. Quy trình s n xu t và ng d ng
c ng nh h ng n lo i và l ng ch t kh b t c n thi t.
Khi a ch t kh b t vào h s n c n ph i phân bi t nh t ng c a ch t kh b t
(chu n b d ng nh t n g) và ch t kh b t 100%. í d ng nh t n g khi a vào h
s ít g p r c r i h n ( n gi n h n ) do kích th c lý t n g các h t ch t kh b t có
tác d ng t i u ã có s n trong nh t ng r i.
N uc n tinh khi t có th dùng nh t n g không có các h t k n c (các h t
này a vào s làm t ng hi u qu kh b t nh silica ã c p trên)
V i h n h p ch t kh b t 100% thì hi u ng kh b t b nh h ng m nh b i l c
tr c trong công o n nghi n (shear force) ho c s n , c n thi t ph i m b o kích th c
h t kh b t c t o ra ph i t t. N u l c tr t quá l n có th làm gi m hi u qu kh b t
do t o ra các gi t ch t kh b t có kích th c quá nh không th m b o ch c n ng.
S nh hoá ch t kh b t không tri t có th gây ra s t n h i. N u trong quá
trình a ch t kh b t vào ta s d ng ng su t tr t t ng i th p thì thì ch t o ra k t
qu t t nh t th i, trong quá trình b o qu n, s h p ph t ng ph n (t n g ph n : partial)
ch t kh b t lên b m t ch t r n có th x y ra và t ng lên làm t ng xu h ng t o b t c a
s n và các khuy t t t b m t.
5. m t s ph ng pháp thí nghi m i v i ch t kh b t:
Hi u qu kh b t tr c tiên oc xác nh trong phòng thí nghi m. Thông
th ng không th l y k t qu trong phòng thí nghi m áp dung trong th c t mà
không có hi u ch nh. Do v y ng i ta luôn c g ng tìm các ph n g pháp sao cho có th
ánh giá c hi u qu c a ch t kh b t trong s n xu t và n g d ng.
M t trong nh ng ph ng pháp sàng n gi n nh t là khu y. Không khí ca
vào nh t ng d i nh ng i u ki n nh t nh, cánh khu y s d n g là cánh khu y tua
bin (turbine blade). Ti n h ành cân nh t ng tr c khi và ngay l p t c sau khi a
không khí vào s xác nh c chính xác l ng không khí c a vào và t ó o
c hi u qu c a ch t kh b t. Ph n g pháp này c ng c s d ng xác nh thùng
tr n t i u cho công o n s n xu t cu i cùng.
M t s ch t kh b t c ng có th gây ra các khuy t t t trên b m t nh các v n
v th m t, cratering và không khí l n vào s n. Vi c o dòng ch y (flowout test) cho
phép ánh giá hi u qu c a ch t kh b t. M u c s d n g trong th khu y em tráng
lên màng Polyester (Hostaphan film, ho c in North America Hecules Polyester film)
ngay sau khi tr n. Màng c t ngiêng 250 so v i ph n g th n g ng.
Ngoài ra hi u qu tách khí c a ch t kh b t có th c ánh giá sau khi màng
khô.
B m t c a các v t li u n n không ph i b ao gi c ng b ng ph ng (bê tông, g ,
kim lo i). M c t o b t thay i tùy theo x p và c u trúc c a v t li u n n. Trong
nh ng tr ng h p c th , s l ng ch t kh b t c t i u hóa trong i u ki n th
78
- khu y và th dòng ch y không th áp d ng c, nh t là v i các b m t v t li u n n có
ch a không khí (có x p l n). Vì v y l ng ch t kh b t t i u ph i c xác inh
trong i u ki n ng d n g c th (do ó nó liên quan én kinh nghi m ).
Ph n l n các lo i s n nh t ng c s n b ng ph ng pháp l n. Trong ph ng
pháp thí nghi m b ng con l n, ng i ta s d ng con l n có l p lót x p tr i 40 gam
s n lên b m t không có tính h p ph (card test) có di n tích t n g c ng là 500 cm2. Con
ln c làm m b ng n c tr c khi s d ng m b o l n g s n bám lên trong khi
nhúng và th i gian khô. Màng t t o thành có t l kho ng 300 gam/m2. Các t m card
c em so sánh sau khi khô. Trong khi s n ang khô, th i gian h u d n g c tính
b ng giây cho n khi t t c các bong bóng b v h t, trong các i u ki n m th p
ho c nhi t cao, th i gian v h t bong bóng ph i ng n .
Các thí nghi m trên giúp ta có th xác nh ch t kh b t t t nh t và t l t i u
cho m t lo i s n c th , v t li u n n và i u ki n s d n g.
II. ph gia ki m soát b m t
a s các lo i s n, d u bóng và m c in c ng d n g d i d ng l p m ng trên
nhi u lo i v t li u n n. Các màng này có di n tích b m t t n g i l n so v u th tích
c a nó, và m t di n tích ti p xúc v i v t li u n n l n.
Trong khi t o màng có nhi u v n có th xãy ra nh s th m t không m
b oc ab m t c s n, tính ch t ch y kem, t o thành các crater và b t màu b n i lên.
Ngoài ra, b m t m àng có th b m h n so v i d ki n và nh y c m v i tác nhân n
mòn.
*. Th nào là b n ch t c a ho t n g b m t ?:
các hi n t n g xu t h i n t i b m t c a màng óng vai trò qan tr ng trong vi c
t o thành các khuy t t t, và có th nh h ng n tính ch t màng. Nh ng hi n t ng này
có th b nh h ng l n khi thêm m t l ng nh các ch t ho t d ng b m t, kh c ph c
nhi u v n và c i thi n b m t s n.
Các ch t c xem là ho t ng b m t n u chúng làm gi m s c c ng b m t c a
m t ch t l ng, ví d , b i s t p trung t i b m t phân chia v i không khí. Nhi u ch t là
ch t ho t n g b m t trong n c (N c có s c c ng b m t r t l n: 73 mN/m). m t
phân t tác nhân ho t ng b m t ch a c ph n phân c c và không phân c c. Phân t
có kh n n g h ng ph n không phân c c vào không khí và ph n phân c c vào ch t l ng
t i b m t phân chia pha. Do c i m c a các lo i s n dung môi là s c c ng b m t
th p n ên v nguyên t c, ch có các fluorocarbon, các d u silicon và các siloxan bi n tính
là các ch t ho t ng b m t i v i chúng.
1. Siloxan bi n tính là gì ?:
Siloxan bi n tính là m t nhóm th c b i t c a các compound, và c tìm th y
nhi u d ng khác nhau.
79
- Siloxan bi n tính h u c có các c i m r t khác so v i polymer g c c a nó là
polydimetylsiloxan. Lo i này có liên quan n s t o thành các crater do silicon và các
khuy t t t b m t khác do silicon. Các compound là các d n xu t t polydimetylsiloxan
tr n g l ng phân t th p (PDMS ho c các d u silicon). Trong ó các nhóm metyl c
thay th b i các g c h u c khác nhau to t n g h p t t v i s n và m c in. các
ph n h u c cu c phân t có th là polyether, polyester ho c m t g c alkyl dài.
D n xu t quan tr n g nh t là polyether. Th n g Etylen và (ho c) Propylen oxit
nh n c t Polyether c s d ng, t ng h p v i n c t ng lên do có ch a nhóm
etylen oxit. Các y u t nh h n g n tính ch t c a Siloxan bi n tính là hàm l ng
silicon, lo i và v trí c a các nhóm h u c trong phân t .
2. Các ph g ia b m t có tác d ng gì ?:
a s các ph gia bè m t có nh h ng t i h n m t trong các c i m sau ây:
- C i thi n ch y (làm gi m v cam, không có crater, c i thi n bóng)
- Ki m soát s t o thành hi u n g sóng (r t h u d ng trong ng d ng s nô
tô).
- Ch ng l i s n i c a b t màu (các ô bénard)
- Gi m h s m a sát (c i thi n s tr t b m t)
- C i thi n s ch ng xé rách.
- C i thi n s th m t v t li u n n (ng n ch n crater, fisheyes, l inh)
Ph gia tr t và ch y c s n xu t t siloxan bi n tính hoàn toàn gi ng nhau, và
hi u qu c a chúng c ng gi n g nhau. Th ng, tr ng l n g phân t c a nh ng ph gia
này thay i t 1.000 n 15.000. có hi u qu v i m t h th ng cho s n, ph gia ph i
t n g thích v i các dung môi, bao g m c n c. Các ph gia c n ph i t ng thích t t
v i ch t t o màng s ch y r i r m ho c s ch y kém không x y ra trong s n l ng
ho c màng khô.
3. S ch y c c i thi n nh th nào?:
s ch y lý t n g trong màng s n có th c xem nh là s t o thành m t b m t
ng nh t, b ng ph ng, bù l p cho các khi m khuy t d o các ng d n g c bi t nh d u
ch i ho c g n sóng do con l n . Có th t ng t n g r ng s c c n g b m t l n là nguyên
nhân c a các hi n t n g trên.
S ch y t t h ay x u không ch ch ph thu c vào s c c n g b m t c a s n mà
quan tr ng h n là s ng nh t v s c c n g b m t trên toàn b di n tích b m t. Ph
gia ch y ho t ng b m t giúp t o c gradient s c c n g b m t này.
S bay h i c a dung môi t màng s n là nguyên nhân gây ra s khác nhau v s c
c ng b m t, do s thay i n ng c a dung môi theo h ng vuông góc v i b m t
phân chia pha v i không khí. S d i chuy n riêng l c a các phân t (khu ch tán) c ng
nh s di chuy n c a m t di n tích l n l p s n x y ra nh m bù vào s khác nhau này.
80
- Do s c c n g b m t d c theo chi u d ày màng s n thay i nên t c ch y c n g thay
i t o ra b m t không bình th ng.
Vi c a các compound siloxan bi n tính vào h s n s làm cho s c c n g b m t
c a m àng s n th p và n g nh t ng th i ít thay i trong khi dung môi bay h i. Do
lo i b c s thay i s c c n g b m t nên s khô và s ch y t c ng nh t.
` vi c t o ra s c c n g b m t th p khi dùng ph gia trên c s siloxan bi n tính còn
làm t ng tính th m t v t li u n n và t o s ch y t t, c bi t i v i các lo i s n aqua.
Ngoài ra các ph gia trên c s siloxan bi n tính c ng có th t o cho b m t
b ng ph ng trong khi chúng không ho t n g b m t. Trong tr ng h p n ày chúng có
th là ch t hóa d o cho Polymer. Vì v y vi c s d ng phu gia này có th cho phép s
d ng ch t t o màng có tr ng l ng phân t cao.
4. Ch ng s n i c a b t màu nh th nào?:
dòng ch y xu t hi n trong quá trình khô có th t o ra s xoáy có các b riêng
bi t. Khi các vùng xoáy này có hình d ng là l c giác u, nó c g i là ô Bénard. T i
tâm ô này, n n g dung môi cao trong khi ó ph n có n n g dung môi th p di
chuy n xu ng t b c a ô. Do v y s c c ng b m t t i tâm c a vùng xoáy th p h n t i
b . S ch y c a v t li u t n i có s c c n g b m t th p n n i có s c c ng b m t cao
x y ra làm t o thành các thung l n g (vùng tr ng) t i tâm c a vùng xoáy và các vùng nhô
cao (núi) t i b .
Ô Bénard có th n h h ng r t m nh i v i các lo i s n có ch a h n h p b t
màu. Khi 2 lo i b t màu trong s n có linh n g khác nhau, chúng c v n chuy n
trong vùng xoáy v i m c khác nhau, b t màu linh n g h n s i lên và b l ng ng
trên nh (núi) ho c b c a ô. i u này d n n s tách riêng các b t m àu, và th ng là
nguyên nhân t o các c u trúc t ong trên màng s n khô. Trong s n có ch a b t màu làm
gi m bóng, các h t b t màu có kích th c l n h n b y kh i khu v c ch y cao h n
n tâm c a ô. N u b m t oc s n c treo th n g ng thì s phá h y các ô t o nên
các v t dài. Hi n t ng này g i là hi n t n g t o v t hay t o s i t .
Ô Bénard có th c ng n ch n b ng ph gia ch y trên c s Siloxan bi n tính.
Dòng ch y xoáy c ng n ch n theo c ch t ng t nh s ng n ch n dòng ch y b
m t do ph gia ch y và tr t. M t s ph gia phân tán có th t o ra hi u qu này (nh ng
ph gia phân tán nh n g có a thêm vào các nhóm có ch c n ng ng n ch n ô Bénard)
5. S ma sát c làm gi m nh th nào?:
Ph gia trên c s Siloxan bi n tính có th làm gi m ma sát b ng cách:
- thông qua tác d n g lên s ch y, b m t c a màng tr nên b ng ph ng h n , s và
chi u cao c a các v trí không ng u trên b m t c gi m t i thi u.
- Trong khi khô, n ng ph gia t i b m t t ng lên. M t m àng ng n ch n c
t o thành t o ra s bôi tr n th y ng h c t t khi v t r n tr t trên b m t.
6. T i sao hi u qu c a phu gia tr t l i ph thu c vào thành ph n s n?:
81
- Các ph gia tr t c bi t có hi u qu trong cac h th ng s n dung môi. Các ph
gia c v n chuy n n hanh chóng n b m t phân chia v i không khí trong quá trình
khô, t i ây chúng t o thành m t màng bôi tr n. Trong các h th n g không dung môi,
ph gia tr nên không hòa tan trong quá trình t o liên k t ngang và di chuy n lên b
m t. C ch này c b i t hi u qu trong các lo i s n óng r n b ng tia UV. Yêu c u (v
l n g) c a ph gia trong h th ng không dung môi cao h n trong h th ng dung môi.
Trong s n water - borne, hi u qu c a ph gia tr t ph thu c m n h vào ch t t o
màng. C ng nh trong h th ng không dung môi, yêu c u c a ph gia t c hi u
qu t ng ng cao h n so v i h th ng dung môi. M t lý do làm t ng l n g ph gia
trong h th ng water - borne là do ch t nh hóa còn l i trong màng s n khô co kh n ng
hòa tan (t ng thích) ph gia tr t.
7. Hi u qu ch ng Crater:
Crater c nh ngh a là các ch lún nh , nh trên màng s n, nghuyên nhân
xu t hi n là do tính th m t c a màng b xáo ng. Crater th ng xu t hi n khi s n
ti p xúc v i các b m t có s c c ng b m t nh h n s c c ng b m t c a s n. S n
không th th m t b m t này và b y kùi b i ph n này. Các b m t kim lo i không
c kh m hoàn toàn, các v t li u n n b b n, bê tông có ch a d u r t d xu t hi n
crater khi s n.
S ô nhi m không khí c ng là nguyên nhân t o crater. Các h t b i ho c cát có th
bám vào các b m t ã c chu n b s ch s n, khi s n không th th m t các h t
này, di n tích ti p xúc b gi m t o thành crater.
M t n guyên nhân khác làm xu t hi n crater là s có m t c a các v t ch t khó
th m t, không hòa tan trong n s n xu t s n. Ví d nh các gi t d u, các h t gel,
silica.
N u s n có th c n g d ng v i s c c n g b m t th p thì th m chí khi có
các tác nhân là nguyên nhân (thúcc y) t o crater ta c ng thu c m t màng s n hoàn
h o. Ph thu c vào b n ch t c a crater, các ph gia th m t b m t (các hydrocacbon
flo hóa, ho c h n h p các silicon c bi t nh TEGO( Flow ATF) c b i t có hi u qu .
Trong tr n g h p các crater t o ra do s l a ch n các ph gia silicon không thích h p
thì ph i s d n g polydimetlsiloxan tr ng l ng phân t th p v i hàm l ng t ng i
cao.
8. Các chú ý khi th c hành (thao tác):
m b o chính xác li u l n g và n g nh t c a ph gia ch y và tr t khi
a vào h th ng s n thì thích h p nh t là pha loãng ph gia trong dung môi, n c,
ho c các ch t pha loãng ho t ng m nh. i v i h s n không dung môi, n u s pha
loãng s b là không th thì ph i ti n h ành khu y tr n lâu m b o r ng s phân
tán các ph gia là hoàn toàn. M t s lo i s n water - borne, không dung môi, và s n
óng r n b ng b c x c n th i gian phân tán ph gia r t l n.
Khi m t m àng s n c n g d ng có ch a ph gia ki m soát b m t thì tính bám
dính c a l p s n ph p h i c ki m tra xác nh. Có th ph i a ph gia vào s n p h
mb o c tính th m t v i n n.
82
- III. ph g ia phân tán
Các ph gia th m t và phân tán t o thu n l i cho vi c ph i tr n b t màu và b t
n vào s n. S màu hóa (pigmentation) thành công quy t nh các tính ch t quang h c,
l c ph c a màng. S phân tán b t màu t i u s t o ra s phân b b t màu trong s n
ng nh t không ch khi m i s n xu t mà c trong th i gian b o qu n và ng d ng. M t
s v n liên quan n s ph i tr n b t màu:
- ph i tr n các h t khó th m t.
- nh t c a h n h p nghi n cao.
- Sa l ng b t màu
- S nh h n g b t màu không t
- Sagging (s ch y xu ng do tr n g l c (khhi nh t th p)
- Flôding (s sa l ng v i các t c khác nhau).
- Floating (ô Bénard)
- bóng không ng u
- L c ph kém
- Ch nh màu khhó
Ph n l n các v n này có th b lo i b khi s d ng các ph gia phân tán và
th m t thích h p.
1. C u trúc bên ngoài c a B t màu và n:
các nghiên c u ã ch ra r ng c ng màu t i u , bóng, l c ph và kh n ng
ch u th i ti t có th c c i thi n khi khi s d n g các h t b t màu có kích th c thay
i t 0 ,05 - 0,5(m. a s các b t màu th ng m i có kích th c n m trong kho ng này.
Hình d n g b t m àu r t a d n g, t a di n (titan di oxit), ph n g (mica), d ng c u không
hoàn h o (nodular: ôxit k m) ho c vô nh hình (than en). Ngoài s khác nhau v lo i
b t màu, còn có s khác nhau v kích th c, th m chí trong cùng lo i b t m àu. S khác
nhau v kích th c c ng do b t màu d ng h t n, k t h p (agglomerate) và t h p
(aggregate).
Các h t nh nh t t o ra trong s n xu t b t màu là h t n. Các h t n t o ra
d ng các tinh th riêng bi t ho c trong các chùm tinh th , các chùm tinh th này l n lên
cùng nhau. Các h t b t màu ti p xúc b m t v i nhau t o nên m t nhóm c g i là t
h p. các nhóm h t b t màu có kích th c l n nh t là m t t p h p c a các h t b t màu
n và các t h p, chúng liên k t v i nhau b i các l c y u (l c vandecval), nhóm này
c g i là k t h p (agglomerate).
Khi b m t c a các h t b t màu n, t h p, k t h p b bao b c b i ch t t o
màng ho c ph gia phân tán thì s keo t có th x y ra. N u các phân t b h p ph
83
- t n g tác v i m t phân t khác thì các h t b t màu liên k t l i v i nhau trong m t i u
ki n c bi t nh là s keo t .
Kích th c và d n g c a các h t b t màu, các t h p c quy t nh b i nhà s n
xu t. Các k t h p t o thành trong t t c các lo i b t màu nh ng chúng là c n thi t trong
khi s n xu t s n vì kích th c c a chúng l n . Th t ng c nhiên, s keo t l i là m t hi u
ng t t i v i m àng s n, t c là nó duy trì s ng u v màu s c. Trong quá trình s n
xu t s n , các k t h p b phá v . S k t h p tr l i p h i c lo i b , và n u c n , vi c
keo t có ki m soát ph i c ti n hành.
Vi c phân tán b t màu, tách các h t b t màu và t o s p h ân b n g nh t c a nó
trong pha l ng c g i là s phân tán.
2. Các quá trình x y ra trong khi phân tán:
quá trình phân tán là m t trong nh n g công o n ph c t p trong s n xu t s n. Các b t
màu th ng c phân tán trong công o n nghi n h n h p c c a b t màu, m t ít
ch t t o màng, dung môi, ph gia phân tán và th m t. T l b t màu và ch t t o màng
cao thúc y s th m t t t và t o thu n l i cho s l n g ng c a ph gia phân tán và
th m t trên b m t b t màu. S phân tán x y ra theo 3 b c k ti p :
B c 1: Th m t:
Trong khhi th m t, không khí t b m t c a b t màu oc thay th b ng ch t
l n g trong h n h p nghi n. i u n ày th ng x y ra khi phân c c c a b t amù và s n
nh nhau, ví d trong tr ng h p b t màu h u c k n c trong s n dung môi hay b
m t b t m àu a n c trong s n n c, n u b t màu v i b m t không phân c c ca
vào s n n c thì ph i dùng ph gia th m t.
B c 2: phá v các k t h p, th m t các b m t m i t o ra:
phá v các k t h p c n t o ra các l c tr t. Trong th c t , i u này x y ra
trong các thi t b c bi t (thi t b hòa tan, ngi n cát, nghi n bi...). trong các thi t b này
h t b t màu b nh h ng b i l c tr t không áng k do vi c s d ng ph gia. tránh
d t o các kêt h p tr l i, các b m t m i c t o ra c n ph i op c th m t.
B c 3: n nh phân tán:
M t khi b t màu r n ã c phân tán t t nh t, các i u ki n ph i c n nh.
T t nh t là duy trì thông qua s keo t có ki m soát. B n g cách lien k t ph gia phân tán
lên trên b m t b t m àu, các l c h p d n gi a các h t b t màu có th b trung hòa. Có 2
c ch n nh khác nhau:
- n nh t nh i n, c b i t quan tr ng trong các h th ng aqua.
- Ôøn nh không gian, ph n g pháp chu n i v i s n dung môi.
Ôøn nh t nh i n x y ra khi các h t r n mang cùng i n tích. Các h t y l n
nhau do ó ng n ch n s t o thành các k t h p. n nh t nh i n r t hi u qu và l ng
ph gia când dùng ít. S b t l i chính c a n nh t nh i n là nó nh y v i s phá h y.
84
- Vi c thêm ch t t o màng, s có m t c a cation, s thay i giá tr pH có th d n ns
keo t tr l i.
Trong n nh không gian, m t ph n c a ph n t ph gia th m t và phân tán
liên k t v i b m t b t màu, ph n còn l i c a phân t n m trong môi tr ng l ng xung
quanh ph n này ph i hòa tan r t t t trong h th n g dung môi/ ch t t o màng. Khi 2 h t
b t màu b th m t ti p c n nhau, o n polymer l i (phân d ra này) s ép l n nhau,
làm chuy n d i các ph n c a l p solvat (t c là d i tác d ng c a l c ép, m t s ph n d
ra b solvat hóa s b d i ch ). linh n g c a các phân t polymer b h p th s b
h n ch b i s ti p c n và các h t y l n nhau, s keo t không x t ra và s phân tán
c n nh.
có c hi u qu n nh không gian c n m t l p solvat n nh dày (0.01
- 0.1(m) và n ng c a các nhóm liên k t trên b m t b t màu l n. iv im ts
b t màu có th c n m t l ng ph gia có kh i l ng n 30% so v i kh i l ng b t
màu.
3. Thành ph n c a phân t ph gia phân tán:
Ph n n ày ch gi i h n trong ph m vi s n dug môi, trong ó các ph gia liên k t
n nh lâu dài v i b m t b t màu t o s phân tán n nh. C ng có th không khí
trên b m t b t màu c thay th b n g dung môi nh n g hi n t ng này không t a ra
c s phân tán n nh. có c s phân tán n n h, các ph gia phân tán và
th m t ph i ch a các nhóm anionic và các nhóm này không th thay th b dung
môi. Các ph gia ch a các nhóm acid liên k t t t v i các b t màu và b t n vô c nh
l c phân c c, trong khi ó các ph gia ch a các nhóm amino liên k t v i b m t b t
màu h u c nh l c vandecval. Các ch t có ch a h n m t nhóm liên k t trên m t phân
t c bi t có hi u qu vì vi c tách m t nhóm liên k t trên b m t b t m u không d n
n s thay th toàn b phân t ph gia trên b m t (t c là v n còn nhóm liên k t khác
gi phân t này l i trên b m t b t màu).
vi c n d nh không gian t hi u qu , m t phân t ph gia ph i ch a m t s
l n g l n các gôc h u c t n g thích v i dung môi. Các g c này th ng là các nhóm
alkyl m ch dài. Polyester, Polyacrylat, Polyether v i kh i l ng phân t ít nh t là 1000/
m t nhóm liên k t c ng c s d ng. M t phân t ph gia có th ch a nhi u nhóm liên
k t g n nhau trên phân t .
Các lo i ph ph c s d n g r ng rãi và có hi u qu là:
- Lo i acid, th ng ch a các nhóm acid liên k t v i khung k n c.
- Các mu i (các mu i trung hòa v i n) c a các acid cacboxylic ho c acid
polycacboxylic c trung hòa b i các amin m ch dài.
- Các polymer không i n ly có nhi u nhóm th amin (tòn ten), ph n còn l i
c a phân t là các dãy dài có th hòa tan trong dung môi.
*. ïng d ng:
85
- Vi c phân lo i ph gia th m t và phân tán d a vào c u trúc c a nó ch gi i h n
ch nêu lên c các hi u qu c b i t c a nó. M t cách phân lo i khác t t h n là d a
vào ch c n n g c a chúng. Theo cách phân lo i này thì ph gia th m t và phân tán
c chia thành 2 lo i: ó là tác nhân ch ng keo t và tác nhân ng keo t có ki m soát
(coflocculatant).
IV. Ph gia ch ng keo t :
s ch ng keo t t t i u khi các h t b t màu n l và các t h p b tách ra
riêng l . i u n ày s d n n:
- tính ch t ch y t t.
- bóng cao.
- L c ph tc c i.
- C ng màu t i u .
- trong su t cao (n u c n trong su t).
Nh c i m c a tr ng thái ch ng keo t là b t màu có xu h ng b l n g (settl
out).
TEGO( Dispers 700 và TEGO( Dispers 705 c bi t thích h p i v i vi c phân
tán b y màu và b t n vô c . Ngoài n g d ng trong s n, các gel bentonic và past b t
màu c n g có th s d ng ph gia này.
1. Ph g ia cho ng keo t có ki m soát:
ki m soát n keo t giúp cho ng i thành l p n có th phát huy ct i a
màu s c và i u ch nh d c linh ng c a b t màu cho thích h p. T c sa l ng b t
màu là m t hàm c a s khác nhau v t tr ng và kích th c h t. Các h t có kích th c
l n s sa l n g nhanh h n các h t có kích th c nh .
Các dòng ch y x y ra trong màng s n ang khô có th v n chuy n các h t v t
ch t (trong h th ng có ch a dung môi) lên b m t. Các h t b t màu nh h n, ít linh
ng h n b v n chuy n b i dung môi do kh n ng ch ng l i s ch y c a chúng t ng
i l n. K t qu là các h t b t màu có kích th c nh h n s t p trung trên b m t và
nh v y s làm thay i màu s c. Hi n t ng này c xem nh là s tách b t màu theo
h ng ngang hay còn g i là flooding. S khác nhau v kh i l ng riêng s thúc y
hi n t ng flooing. B ng cách ki m soát s ông t c a các h t b t màu có kích th c
nh , h i n t ng flooding có th c ng n ch n.
S t o thành các ô Bénard c n g có th gây ra s tách b t màu khi linh ng
c a các h t b t màu khác nhau. Các h t b t màu nh h n có th t p trung t a b c a ô
Bénard - n i có dòng ch y m nh nh t. Các h t b t màu có kích th c l n h n thì t p
trung t i tâm ô - n i có dòng ch y y u . Hi n t n g này g i là s tách b t màu theo
h ng th ng n g hay còn g i là floating.
86
- Khi s n trên b m t th ng n g, các ô Bénard có th b phá h y, t o thành các
ng ch ho c s i t . Các ch t ho t ng b m t nh silicon bi n tính có th ng n ch n
s t o thành các ô Bénard, chuy n hi n t ng floating sang flooding. Ch khi s klhác
nhau v kích th c trung bình c a các h t b t màu c ki m soát b n g s ng
ông t (coflocculation) thì hi n t ng floating và flooding m i c lo i b .
Ch c n ng c a ph gia ki m soát ng keo t thông qua s i u ch nh t n g tác
gi a các h t b t màu. i u này c th c hi n thông qua các nhóm ch c trên phân t
tác nhân phân tán, các nhóm ch c n ày s gi i h n kh n n g hòa tan c a tác nhân phân
tán trong h th ng dung môi/ch t t o màng m t m c n ào ó . Do ó các b t màu ã
c th m t s ti p xúc v i các h t khác nh l c h p d n c a các o n polymer c a
ph gia phân tán. Tuy nhiên các t ng tác này y u h n so v i t n g tác gi a các b
m t t do c a b t màu trong các k t h p. s ông t t ng i y u c t o ra b i các
ph gia c bi t có th b phá v b i m t l c tr t th p. Trong các s n không phân c c,
các nhóm phân c c c a ph gia phân tán có th t ng tác m nh v i nhau làm cho s n có
tính thixotropy, v i tính ch t này hi n t ng ch y xu ng c a các màng s n dày trên b
m t th n g ng có th c ki m soát.
IV. á nh giá hi u qu c a ph gia th m t và phân tán nh th nào?:
nhìn chung, ph gia phân tná và th m t c ánh giá d a trên c s :
- Mc rút ng n th i gian c n thi t cho s phân tán.
- bóng c c i thi n .
- Sl ng ph gia c n thi t.
- Mc keo t .
- Kh n ng ki m soát floating và flooding.
Ph gia phân tán ph i không làm t ng m ho c gi m bóng. Kh n n g hòa
tan c a ph gia trong dung d ch m c ch t t o màng th n g c xem là tiêu chu n
l a ch n. Tính h i c c a ph gia trong ch t t o m àng có th là do các nhóm liên
k t trên phân t ph gia. i u n ày không có ngh a là màng s n khô s gi m bóng.
Hi n t ng settling c a b t màu không ph i luôn luôn c lo i tr khi s d ng
ph gia phân tán và th m t. Tuy nhiên c n ph i p hân bi t settling c ng và settling
m m. Settling c n g là do s h p ph ph gia không d n n s hình thành tr l i các
k t h p do t ng tác b m t b t màu. Cac b t màu ã b o settling c ng có th c phân
tán tr l i b n g quá trình tr n v i ng su t tr t cao. Settling c n g có th tránh c khi
s d ng m t l n g l n ph gia phân tán ho c s d ng ph gia khác thích h p h n.
Ng c l i, settlinng m m x y ra có th do s keo t cac h t b t màu b th m t hoàn
toàn x y ra y u. Nh ã nói trên, các th keo t này có th b phá v trong i u ki n
khu y bình th ng, và b t màu có th d dàng t p h p tr l i.
87
- 88
nguon tai.lieu . vn
