nghiên cứu chế tạo sơn trên cơ sở polyacrylates

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.79 MB, 78 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA </b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN TRÊN CƠ SỞ POLYACRYLATES </b>

<b> Mã số sinh viên: 19010090 Khóa: 13 Ngành: Vật liệu Polymer – composite Hệ: Chính quy Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Ngọc Hùng </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA </b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN TRÊN CƠ SỞ POLYACRYLATES </b>

<b> Mã số sinh viên: 19010090 Khóa: 13 Ngành: Vật liệu Polymer – composite Hệ: Chính quy Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Ngọc Hùng </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc </b>

<b>BẢN GIẢI TRÌNH SỬA CHỮA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>Kính gửi: - Hội đồng đánh giá đồ án tốt nghiệp; </b>

- Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu……….. Họ và tên tác giả đồ án/khoá luận: ……Phạm Bá Tuấn

Mã sinh viên: 19010090……….Lớp:……K13 – CNVL ………..………. Ngành: ……Công nghệ vật liệu…...……… Đã bảo vệ đồ án/khóa luận tốt nghiệp ngày 18 .. tháng….03 …năm 2024…… Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo sơn trên cơ sở polyacrylates…... Giảng viên hướng dẫn: …TS. Vũ Ngọc Hùng………...

Theo góp ý của Hội đồng, dưới sự định hướng của giảng viên hướng dẫn, tác giả đồ án/khoá luận đã nghiêm túc tiếp thu những ý kiến đóng góp của Hội đồng và tiến hành sửa chữa, bổ sung đồ án/khoá luận theo đúng tinh thần kết luận của Hội đồng. Chi tiết về các nội dung chỉnh sửa như sau:

<b>1. Tác giả chỉnh sửa và bổ sung đồ án/khóa luận theo góp ý của Hội đồng </b>

<b>Trang mới </b>

Bổ sung phần mở đầu 1 Bổ sung lý do chọn đề tài; mục đích, nội dung nghiên cứu; ý nghĩa khoa học, đóng góp mới của đồ án

Bổ sung các nghiên cứu quốc tế

Hóa chất thí nghiệm 25 Tách riêng hóa chất tổng hợp nhựa và chế tạo sơn

25 Phổ FTIR của nhựa 35, 46 Bổ sung các đỉnh pic phổ FTIR

của nhựa

36, 47 Công thức phối liệu của

nhựa

37 Bổ sung phần trăm khối lượng của các thành phần

38 Sửa lỗi chính tả, lỗi dùng từ Chỉnh sửa lại lỗi đánh máy, lỗi

dùng từ

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>2. Tác giả xin được giữ quan điểm của mình ở một số nội dung đồ án/khoá luận Nội dung Lý do giữ quan điểm của mình Trang </b>

Trên đây là Bản giải trình về những điểm sửa chữa, bổ sung đồ án/khoá luận của tác giả theo đúng yêu cầu của Hội đồng đánh giá ĐAKLTN ngành Công nghệ vật liệu.. tại Trường Đại học Phenikaa ngày 18 tháng 03 năm 2024.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>TÓM TẮT ĐỒ ÁN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP </b>

<i>Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo sơn trên cơ sở polyacrylates”. </i>

Sinh viên: Phạm Bá Tuấn MSSV: 19010090 Ngày sinh: 13/06/2001

Khoa: Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Ngành: Vật liệu Polyme Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Ngọc Hùng

Tóm tắt nội dung đồ án khóa luận tốt nghiệp:

Sơn chiếm một vai trò quan trọng trong đời sống của con người, nhất là các loại sơn sử dụng dung môi gốc nước ngày càng được ưu tiên sử dụng, phổ biến nhất là sơn acrylate. Trong các thành phần của sơn thì nhựa (chất tạo màng) đóng vai trị rất quan trọng, ảnh hưởng đến các tính chất của sơn. Tuy nhiên hiện nay chủ yếu chế tạo sơn dựa trên nhựa có sẵn, rất ít các cơng trình nghiên cứu tại Việt Nam nghiên cứu quá trình tổng hợp loại nhựa này đi từ các monomer. Việc tổng hợp copolymer từ các monomer ban đầu có thể khảo sát ảnh hưởng của một số thành phần đến tính chất của nhựa thu được và so sánh với nhựa thương mại sẵn có. Trong nghiên cứu này tác giả đã tiến hành tổng hợp copolymer bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương từ các monomer 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, Styren, acrylic axit, acrylamide và tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng styren, chất hoạt động bề mặt. Tính chất của nhựa được khảo sát bằng các phương pháp đo độ nhớt, phổ hồng ngoại FTIR, đo kích thước hạt bằng DLS, xác định phần rắn, khối lượng phân tử thông qua độ nhớt. Màng sơn chế tạo được kiểm tra một số tính chất cơ lý như độ bền va đập, độ cứng tương đối, độ cứng bút chì, độ bền uốn. Kết quả tổng hợp nhựa cho thấy mẫu nhựa tổng hợp có hàm lượng styren 30% và chất hoạt động bề mặt 5% có độ nhớt 209 cP, phần rắn 45,3% có tính chất gần với mẫu nhựa thương mại nhất, màng sơn chế tạo từ mẫu nhựa này có độ cứng xấp xỉ mẫu sơn từ nhựa thương mại nhưng độ bền va đập cao hơn so

<b>với mẫu sơn từ nhựa thương mại. </b>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Họ và tên tác giả đồ án/khoá luận: Phạm Bá Tuấn.

Mã sinh viên: 19010090 Lớp: K13 CNVL (Polymer) Ngành: Cơng nghệ vật liệu.

Tơi đã thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu chế tạo sơn trên cơ sở polyacrylates.

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn của TS. Vũ Ngọc Hùng.

Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa có tác giả khác cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào. Nếu phát hiện có bất kỳ hình thực gian lận nào tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Hà Nội, ngày … tháng… năm 2024

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Để có được một đồ án tốt nghiệp chỉnh chu và đạt được kết quả tốt đẹp, em đã nhận được sự giúp đỡ, hỗ trợ của các thầy cơ, gia đình và bạn bè. Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn – Tiến sĩ Vũ Ngọc Hùng, giảng viên Khoa Cơng nghệ sinh học, Hóa Học và Kỹ thuật Môi trường - Trường Đại học Phenikaa người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt q trình làm khố luận.

Em cũng xin gửi cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Phenikaa nói chung, các thầy cơ trong Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Khoa Công nghệ sinh học, Hóa Học và Kỹ thuật Mơi trường nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình em tham gia học tập cũng như trong quá trình làm khóa luận của mình.

Em xin gửi lời cảm ơn đến chị Nguyễn Hải Linh, trợ lý nghiên cứu; các anh chị, thầy cơ của phịng thí nghiệm kỹ thuật Hóa học, phịng thí nghiệm Polymer – composite đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ em trong q trình làm khóa luận.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, các anh chị hướng dẫn, những người luôn ở bên cạnh đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành đề án tốt nghiệp.

Với điều kiện về thời gian cũng như lượng kiến thức về đề tài rất rộng mà kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên, khóa luận này khơng thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cơ để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

LỜI CẢM ƠN ... i

DANH MỤC HÌNH ẢNH ... v

DANH MỤC BẢNG BIỂU ... vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT... viii

MỞ ĐẦU ... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ... 3

1.1. Giới thiệu chung về sơn ... 3

1.3. Chất tạo màng (Nhựa) acrylate ... 8

1.3.1. Cơ chế chung của phản ứng trùng hợp gốc tự do nhựa acrylate ... 12

1.3.2. Quá trình trùng hợp nhũ tương ... 14

1.3.3. Các thành phần chính của phản ứng trùng hợp nhũ tương nhựa acrylate. ... 15

1.3.4. Cơ chế phản ứng trùng hợp nhũ tương ... 19

1.3.5. Ưu, nhược điểm của phản ứng trùng hợp nhũ tương ... 21

1.3.6. Ứng dụng của nhựa acrylate. ... 21

1.4. Ứng dụng của sơn acrylate ... 24

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ... 26

2.1. Hóa chất và thiết bị ... 26

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

2.2.2. Chế tạo sơn trên cơ sở nhựa acrylate ... 29

2.3. Các phương pháp nghiên cứu ... 30

2.3.1. Kiểm tra tính chất của nhựa acrylate ... 30

2.3.2. Kiểm tra tính chất của màng sơn ... 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 36

3.1. Khảo sát nhựa Acrylate thương mại ... 36

3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Styren đến tính chất của nhựa acrylate ... 40

3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Styren đến độ nhớt của nhựa acrylate ... 41

3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Styrene đến hàm rắn của nhựa acrylate ... 42

3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hoạt động bề mặt đến tính chất của nhựa acrylate ... 43

3.3.1. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến độ nhớt của nhựa acrylate ... 44

3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hoạt động bề mặt đến hàm rắn của nhựa acrylate ... 45

3.4. Đặc trưng tính chất của nhựa acrylate ... 45

3.4.1. Phổ FTIR ... 46

3.4.2. DLS ... 47

3.4.3. Khối lượng phân tử ... 48

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

3.4.4. Phổ NMR ... 50

3.5. Ứng dụng của nhựa acrylate trong chế tạo sơn nước. ... 50

KẾT LUẬN ... 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 54

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hình 1.1: Q trình hình thành màng sơn. ... 3

Hình 1.2: Axit acrylic, axit methacrylic và các ester của chúng. ... 8

Hình 1.3: Cấu trúc nhựa acrylate và các monomer của nó. ... 9

Hình 1.4: Cơ chế phản ứng trùng hợp gốc tự do ... 13

Hình 1.5: Mơ tả hệ trùng hợp nhũ tương. ... 14

Hình 1.6: Mơ tả q trình trùng hợp nhũ tương. ... 20

Hình 1.7: Nhựa acrylate theo lĩnh vực sử dụng năm 2020. ... 21

Hình 1.8: Thị trường sơn thế giới, giai đoạn 2022 – 2032... 22

Hình 1.9: Một số ứng dụng của sơn acrylate trong thực tế. ... 24

Hình 2.1: Máy khuấy cơ RW 20 ... 27

Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp nhựa acrylate. ... 27

Hình 2.3: Hệ thống thí nghiệm tổng hợp nhựa acrylate trong PTN. ... 28

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình chế tạo sơn nước từ nhựa acrylate. ... 29

Hình 2.5: Nhớt kế Ubbelohde ... 31

Hình 2.6: Thiết bị đo độ bền va đập. ... 32

Hình 2.7: Thiết bị đo độ cứng tương đối của màng sơn. ... 33

Hình 2.8: Dụng cụ đo độ cứng vạch bút chì. ... 34

Hình 2.9: Thiết bị đo độ bền uốn. ... 35

Hình 3.1: Phổ FTIR của nhựa thương mại. ... 36

Hình 3.2: Phổ NMR của nhựa thương mại. ... 37

Hình 3.3: So sánh độ nhớt của copolymer 2EHA-S và nhựa thương mại ... 39

Hình 3.4: So sánh hàm rắn của copolymer và nhựa thương mại ... 40

Hình 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng Styrene đến độ nhớt của nhựa acrylate .... 41

Hình 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng Styren đến hàm rắn ... 42

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 3.7: Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến độ nhớt. ... 44

Hình 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hoạt động bề mặt đến hàm rắn của nhựa acrylate ... 45

Hình 3.9: Màng nhựa acrylate trước (a) và sau khi sấy khơ (b). ... 46

Hình 3.10: Phổ FTIR của nhựa acrylate ... 47

Hình 3.11: Kích thước hạt của nhựa thương mại ... 47

Hình 3.12: Kích thước hạt của nhựa acrylate ... 48

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của độ nhớt vào nồng độ của nhựa thương mại ... 48

Hình 3.14: Sự phụ thuộc của độ nhớt vào nồng độ của nhựa acrylate S-30 ... 49

Hình 3.15: Phổ NMR của nhựa acrylate tổng hợp. ... 50

Hình 3.16: Dung dịch sơn nước ... 51

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Bảng 1.1: Hàm lượng dung môi của một số loại sơn và vật liệu phủ ... 5

Bảng 1.2: Chức năng một số loại phụ gia và ví dụ. ... 7

Bảng 1.3: Tính chất vật lý của một số ester của axit acrylic... 10

Bảng 1.4: Tính chất vật lý của một số ester của axit methacrylic. ... 11

Bảng 1.5: Tính chất màng của một số monomer. ... 15

Bảng 1.6: Một số loại chất hoạt động bề mặt phổ biến ... 16

Bảng 2.1: Hóa chất tổng hợp nhựa acrylate. ... 26

Bảng 2.2: Hóa chất chế tạo sơn. ... 26

Bảng 2.3: Công thức phối liệu khuấy trộn sơn ... 29

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của nhựa thương mại ... 36

Bảng 3.2: Nhiệt độ chuyển thủy tinh và hệ số Gordon Taylor C của copolyme EHA ... 38

Bảng 3.3: Đơn phối liệu tổng hợp nhựa acrylate ... 38

Bảng 3.4: Tỉ lệ thành phần các monomer tổng hợp nhựa acrylate ... 41

Bảng 3.5: Tỉ lệ thành phần monomer và chất hoạt động bề mặt. ... 43

Bảng 3.6: Thông số nhựa acrylate tổng hợp ... 45

Bảng 3.7: Kết quả đánh giá tính chất màng sơn ... 51

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

HALS <sup>Hindered amine light stabilizers </sup>(Chất ổn định ánh sáng amine cản trở)

2-EHA 2-ethylhexyl acrylate SDS Sodium dodecyl sulfate HEC Hidroxyethyl cellulose

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Ngày nay, cùng với sự phát triển của đời sống thì nhu cầu về sơn và chất phủ sử dụng trong các lĩnh vực của cuộc sống khơng ngừng tăng. Sơn khơng chỉ có tác dụng bảo vệ bề mặt khỏi sự ăn mòn, sơn cịn có tác dụng thẩm mỹ, tạo sự đa dạng về màu sắc cho các cơng trình, vật dụng. Hiện nay, sơn sử dụng trong các cơng trình xây dựng chủ yếu sử dụng sơn trên cơ sở chất kết dính hữu cơ, sử dụng các chất tạo màng như polyacrylates, nhựa alkyd, nhựa epoxy…Đa phần chúng được hịa tan trong các dung mơi hữu cơ nên khi thi công, các dung môi hữu cơ sẽ bay hơi, gây ô nhiễm môi trường. Để giảm thiểu điều này, sơn không sử dụng dung môi hữu cơ như sơn bột, sơn tĩnh điện hoặc chất tạo màng gốc nước được quan tâm nghiên cứu và phát triển. Trong các chất tạo màng gốc nước, nhựa acrylate nhũ tương được sử dụng rộng rãi hơn cả. Các công thức sơn sử dụng chất tạo màng trên cơ sở nhựa acrylate gốc nước có giá thành rẻ, ít gây ơ nhiễm môi trường. Cho đến nay, nhựa acrylate nhũ tương vẫn tiếp tục được quan tâm nghiên cứu, phát triển để cải thiện các tính chất của màng sơn, nhằm đáp ứng các yêu cầu thực tiễn.

Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay các cơng trình nghiên cứu chỉ sử dụng nhựa acrylate nhũ tương có sẵn, rất ít các nghiên cứu tiến hành tổng hợp nhựa nhũ tương acrylate đi từ các monomer để khảo sát tính chất polymer nhận được, đối chiếu với nhựa acrylate thương mại, ứng dụng cho sơn sử dụng dung mơi là nước. Đó là lý

<i><b>do trong nghiên cứu này đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo sơn trên cơ sở polyacrylates”. </b></i>

<b>Mục đích nghiên cứu </b>

1. Tổng hợp nhựa acrylates bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương theo cơ chế gốc tự do từ các monomer. Nhựa acrylates thu được có các tính chất gần

<b>giống với nhựa thương mại SB10HH, ứng dụng cho chế tạo sơn nước. </b>

2. Chế tạo sơn trên cơ sở nhựa acrylate tổng hợp được, đánh giá và so sánh

<b>tính chất màng sơn này với màng sơn chế tạo từ nhựa acrylate thương mại. Nội dung nghiên cứu </b>

1. Tìm hiểu quy trình tổng hợp nhựa acrylates bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

2. Tìm ra tỉ lệ thành phần copolymer, khảo sát ảnh hưởng của các thành phần monomer, hàm lượng chất nhũ hóa đến tính chất của nhựa

3. Khảo sát, so sánh tính chất nhựa acrylates tổng hợp với tính chất của nhựa acrylates thương mại.

4. Chế tạo sơn trên cơ sở nhựa acrylates tổng hợp và nhựa acrylates thương mại, so sánh tính chất màng sơn từ hai loại nhựa.

<b>Ý nghĩa khoa học và thực tiễn </b>

 Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đưa ra quy trình và cơng thức phối liệu để tổng hợp nhựa acrylates từ các monomer bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương theo cơ chế gốc tự do góp phần bổ sung thêm dữ liệu thực nghiệm cho phản ứng trùng hợp nhũ tương theo cơ chế gốc đối với họ acrylate. Các ảnh hưởng của thành phần monomer và chất hoạt động bề mặt đến tính chất của nhựa cũng được thảo luận đầy đủ. Ngoài ra, mối liên hệ giữa tính chất nhựa tổng hợp và tính chất của màng sơn cũng được chỉ ra.

 Ý nghĩa thực tiễn: Tổng hợp thành công nhựa acrylates bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương, nhựa tổng hợp được đã có các thông số gần với nhựa acrylate thương mại, ứng dụng vào chế tạo sơn nước. Điều này giúp tăng khả năng tổng hợp nhựa acrylate, từ đó có thể ứng dụng vào các lĩnh vực sơn, lớp phủ cùng với các lĩnh vực khác trong đời sống.

1. Tổng hợp thành công nhựa acrylate bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương sử dụng tỷ lệ thành phần các monomer là 40% 2 – EHA, 30% styren, 30% MMA cùng với 5% chất nhũ hóa SDS sử dụng chất khơi mào K<small>2</small>S<small>2</small>O<small>8. </small>Nhựa acrylate thu được đã có tính chất gần giống nhựa thương mại với độ nhớt đạt 209 cP, hàm rắn 45,3%.

2. Chế tạo thành công sơn trên cơ sở nhựa acrylates, so sánh tính chất với sơn sử dụng nhựa acrylate thương mại cho tính chất gần tương đương.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Giới thiệu chung về sơn </b>

Sơn là sản phẩm dựa trên chất kết dính hữu cơ hoặc vơ cơ, khi được phủ lên bề mặt sẽ tạo ra một lớp màng kết dính, có tác dụng bảo vệ và trang trí [1], được thi cơng bằng cách qt, lăn hoặc phun. Bề mặt khi phủ sẽ tạo một lớp màng mỏng, hầu như không thấm nước. Tùy thuộc vào thành phần và nhu cầu sử dụng có thể phân loại sơn theo nhiều lĩnh vực khác nhau.

Sơn có thể phân loại theo một số yếu tố sau:

<b> Theo chất tạo màng: sơn alkyd, sơn epoxy, sơn acrylate… </b>

 Theo cơ chế đóng rắn: sơn một thành phần, sơn nhiều thành phần.

<b> Theo đặc tính sử dụng: sơn chịu nhiệt, sơn chống ăn mòn… </b>

 Theo chức năng áp dụng: loại độn, loại bịt kín, loại sơn phủ, sơn lót, sơn khơng dung mơi, sơn bột…

 Theo dung môi sử dụng: Sơn nước, sơn dung môi khác…

Ở đây chủ yếu nghiên cứu về sơn acrylate sử dụng dung môi là nước. Sau khi phủ sơn nước lên một bề mặt cần thi công sẽ tạo ra một lớp màng rắn. Trong thực tế, q trình khơ của màng sơn nước xảy ra khi nước bay hơi và các hạt sau đó bị kết tụ [2, 3]. Q trình này được mơ tả ở hình 1.1.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>1.2. Các thành phần của sơn </b>

Tùy thuộc vào chất tạo màng, lĩnh vực sử dụng mà sơn có thể có các thành phần khác nhau nhưng hầu hết chúng đều gồm các thành phần cơ bản sau: chất tạo màng, bột màu, bột độn, dung môi, phụ gia.

Là các hạt rắn, mịn, khơng bị hịa tan trong môi trường phân tán (nước, dung môi hữu cơ, dung dịch tạo màng…). Bột màu là nguyên liệu chính tạo nên màu sắc và độ che phủ cho màng sơn. Nó có những tính chất phức tạp về mặt hóa, lý và kỹ thuật sử dụng làm các loại sơn bảo vệ và sơn trang trí.

Bột màu gồm hai loại là bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ.

Còn được gọi là màu tự nhiên, được tạo nên bằng cách nghiền mịn các vật liệu thiên nhiên. Một số loại bột màu vô cơ thông dụng:

 Bột màu trắng: Titan dioxit TiO ,Oxit kẽm ZnO, Chì trắng <sub>2</sub> PbCO , <sub>3</sub>

Pb(OH) …

 Bột màu đen và xám: Muội than (88 – 99,9% C), Bột grafit, oxit sắt đen

Fe O , oxit mangan MnO…

 Bột màu vàng, cam, đỏ: Vàng trung: Cromat chì PbCrO , vàng chanh: <sub>4</sub>Cromat kẽm ZnCrO , đỏ nâu <sub>4</sub> Fe O … <sub>2</sub> <sub>3</sub>

 Bột màu xanh lá cây, xanh dương, tím: Xanh lá cây: Oxit crom Cr O , oxit <sub>2</sub> <sub>3</sub>cobalt – kẽm CoO.nZnO, xanh dương: Oxit cobalt – Nhôm CoO.Al O … <sub>2</sub> <sub>3</sub>

Còn gọi là màu tổng hợp với những tone màu tươi sáng và đa dạng hơn. Tuy nhiên chúng lại có độ bền màu thấp và độ che phủ cũng không cao bằng màu vô cơ.

Một số loại màu hữu cơ phổ biến:

 Gốc màu azo (NN ) gồm các màu thông dụng vàng, cam, đỏ.

 Gốc màu Phtalocyanin ((C H (CN)<sub>6</sub> <sub>4</sub> <sub>2</sub>) gồm các màu thông dụng xanh dương, xanh lá cây.

 Gốc màu Antraquinon gồm màu chủ yếu là xanh dương gốc Antraquinon.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Thường chủ yếu ở dạng bột màu trắng, có độ che phủ ít hơn so với bột màu. Chúng thường được thêm vào sơn nhằm mục đích chính là giảm giá thành của sơn. Ngồi ra, một số loại bột độn cịn có tác dụng đảm bảo độ kết dính của sơn, tăng tính lưu biến của sơn và tăng độ bền cơ học của màng sơn. Bột độn cùng với bột màu góp phần làm cho sơn ổn định hơn, màng sơn bền hơn, làm cho sơn dễ thi công trên các bề mặt.

<i>Bảng 1.1: Hàm lượng dung môi của một số loại sơn và vật liệu phủ [1]. </i>

<b>Sơn, vật liệu phủ % hàm lượng dung môi </b>

Bột phủ, sơn silicat 0 Sơn nhũ tương dùng trong nội thất 0 – 2 Sơn nhũ tương dùng cho ngoại thất, sơn lót 3 – 5 Lớp phủ điện cực 1 – 4 Lớp phủ latex (thân thiện môi trường) 7 – 9 Lớp phủ gốc nước 3 – 18

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Lớp phủ có hàm lượng chất rắn cao 20 – 30 Lớp phủ nhựa alkyd, nhựa polyester, nhựa

epoxy, nhựa polyurethan, nhựa polystyren…

40 – 50 (đặc biệt > 55) Pha

Là các chất có cấu tạo hóa học đặc biệt, được thêm vào sơn với một lượng rất nhỏ (≤ 1%) nhằm tăng cường chất lượng bảo vệ và trang trí của bề mặt sơn sau khi thi công.

Chất phụ gia thường được chia thành nhiều nhóm khác nhau, trong đó phổ biến nhất, quan trọng nhất là:

 Chất khử bọt (phá bọt)  Chất thấm ướt và phân tán  Phụ gia hoạt động bề mặt  Chất ức chế ăn mòn  Chất ổn định ánh sáng

 Chất làm khơ (chống bong tróc) và xúc tác  Chất diệt khuẩn (chống nấm mốc)

Theo chức năng, phụ gia có thể được chia thành một số loại dưới đây:

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Chất làm

khơ <sup>Tăng tốc phản ứng tạo liên kết ngang </sup>

Muối kim loại (Co, Ca, Zn, Zr…) của một số axit hữu cơ

tự nhiên Chất phân

tán <sup>Tạo độ bóng, độ kết dính, ổn định </sup> <sup>Polyphosphates </sup>Chất tạo

đặc

Tăng tính lưu biến và khả năng ứng dụng (ví dụ ngăn bột màu và chất độn bị lắng trong quá trình bảo quản)

Dẫn xuất cellulose, copolyme acrylic, polyurethan và chất

làm đặc vô cơ Chất phá

bọt

Loại bỏ sự hình thành bọt bằng cách giảm sức căng bề mặt

Silicon, dầu khoáng và chất hữu cơ

Chất chống nấm

mốc

Ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn, nấm và tảo

dẫn xuất isothiazolinone và midazolcarbamate,

formaldehyde Chất điều

khi khô <sup>Dẫn xuất axit béo </sup>Chất ổn

định ánh sáng

Tạo độ bóng, chống ố vàng, nứt, phồng rộp

Chất phân hủy HALS và hidroperoxide

Nhựa hay chất tạo màng, thường được gọi là chất kết dính, có tác dụng hình thành màng rắn và phân tán các chất màu và chất độn [1]. Đây là những polyme có khối lượng phân tử lớn, khơng bay hơi, có nguồn gốc tổng hợp hoặc tự nhiên, như nhựa polyester, epoxy, polyurethan hoặc nhựa alkyd, acrylate, vinyl-acrylate. Chúng quyết định các tính chất cơ học và hóa học của màng phủ, như độ bám dính vào chất nền và độ bền, tính linh hoạt, độ dẻo dai, độ bóng và khả năng chống thấm nước của màng sơn.

Ở trong nghiên cứu này, chủ yếu sử dụng và nghiên cứu về nhựa (chất tạo

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

màng) acrylate, được tìm hiểu ở mục 1.3.

<b>1.3. Chất tạo màng (Nhựa) acrylate </b>

Nhựa acrylate là một loại nhựa có rất nhiều ứng dụng trong đời sống như làm lớp phủ ơ tơ, chất kết dính, vật liệu y sinh và cả trong lĩnh vực dệt may [4]. Bên cạnh đó, nhựa acrylate là một trong những loại nhựa được ứng dụng phổ biến nhất trong sản xuất chất phủ bề mặt. Nhựa acrylate dùng để chỉ một loại sản phẩm thu được từ quá trình trùng hợp các phân tử monomer có chứa nối đơi C=C, chủ yếu là axit acrylic, axit methacrylic và các ester của chúng. Mặc dù các ester của axit acrylic và axit methacrylic có các đặc điểm khác nhau nhưng polymer từ hai loại ester này được gọi là nhựa acrylate [5], nhiều loại sản phẩm chứa một trong hai hoặc cả 2 loại ester này.

<i>Hình 1.2: Axit acrylic, axit methacrylic và các ester của chúng. </i>

Nhựa acrylate là sản phẩm đồng trùng hợp của acrylic axit, methacrylic axit và/hoặc dẫn xuất hoặc ester của chúng. Hình 1.3 dưới đây mô tả thành phần monomer cơ bản, công thức phân tử nhựa acrylate và monomer của nó.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<i>Hình 1.3: Cấu trúc nhựa acrylate và các monomer của nó. </i>

Bằng cách bổ sung thêm các hạt nano MgO, khả năng chống ăn mòn của màng sơn được cải thiện. Các tính chất khác cũng được cải thiện như độ bền cơ học, độ bền va đập cũng được cải thiện bằng cách bổ sung các hạt nano MgO vào monomer trong quá trình tổng hợp của tác giả Denisa Steinerová, Andréa Kalendová và cộng sự [7].

Trong khi đó ở Việt Nam cũng có một số cơng trình nghiên cứu biến tính nhựa acrylate ứng dụng cho màng sơn như:

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Tác giả Đào Phi Hùng đã chế tạo màng phủ trên cơ sở nhựa acrylate nhũ tương với phụ gia để tăng khả năng chống nóng, vi khuẩn bằng cách biến tính nano TiO<small>2</small>, ZrO<small>2</small> để tăng khả năng phân tán vào màng phủ [8] thông qua luận án tiến sỹ của mình năm 2023. Kết quả cho thấy các hạt nano đã cải thiện một số tính chất của màng sơn như độ mài mòn, độ bền thời tiết, khả năng phản xạ ánh sáng đều tăng.

Năm 2018, nhóm tác giả Nguyễn Thế Hữu và cộng sự đã nghiên cứu một số ảnh hưởng đến độ bám dính, độ phủ, độ bền kiềm của màng sơn copolymer styren acrylate từ nhũ tương copolymer styren acrylate, khảo sát ảnh hưởng của bột màu TiO<small>2</small>/Cr<small>2</small>O<small>3</small> đến độ bám dính của màng sơn. Theo đó, nghiên cứu lựa chọn thủy tinh lỏng và nhũ tương copolyme cho thấy tỷ lệ khối lượng hỗn hợp thủy tinh lỏng/nhũ tương bằng 2/1, tỷ lệ TiO<small>2</small>/Cr<small>2</small>O<small>3</small> là 3/7 (% khối lượng).

Đặc điểm quan trọng nhất của nhựa acrylate là khả năng chống phân hủy khi tiếp xúc lâu với mơi trường bên ngồi, khả năng chống va đập cao, độ cứng, độ bóng và khả năng chống oxy hóa và kiềm cao [6, 9, 10]. Hiện nay, tất cả các loại sơn truyền thống đang được thay thế dần bởi sơn gốc nước và tất cả các loại sơn gốc nước mới đều yêu cầu sử dụng nhựa gốc nước mới. Một giải pháp được xây dựng để đáp ứng các yêu cầu này là sử dụng nhựa acrylate nguyên chất, được tổng hợp bằng quá trình trùng hợp nhũ tương [6, 10]. Các loại nhựa acrylate này tạo thành màng thơng qua q trình trùng hợp các liên kết đôi của este acrylic hoặc metacrylic, được phân loại và đặt tên theo các phản ứng mà chúng được kết hợp thành polymer hoặc oligomer [5].

<i>Bảng 1.3: Tính chất vật lý của một số ester của axit acrylic. </i>

Monomer Khối lượng mol (g/mol)

Nhiệt độ nóng chảy (<sup>o</sup>C)

Nhiệt độ sơi (<sup>o</sup>C) (hPa)

Khối lượng riêng (g/cm<sup>3</sup>) (20<sup>o</sup>C) Methyl

acrylate

86,1 -75 80 (1013) 0,956

Ethyl acrylate 100,1 -72 100 (1013) 0,922 N-Butyl

acrylate

128,2 -64 148 (1013) 0,898

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Iso – Butyl acrylate

128,2 -61 139 (1013) 0,890

2-ethylhexyl acrylate

184,3 -90 91 (13) 0,887

<i>Bảng 1.4: Tính chất vật lý của một số ester của axit methacrylic. </i>

Monomer Khối lượng mol (g/mol)

Nhiệt độ nóng chảy (<sup>o</sup>C)

Nhiệt độ sơi (<sup>o</sup>C) (hPa)

Khối lượng riêng (g/cm<sup>3</sup>) Methyl

methacrylate

100,1 -48 100 (1013) 0,943 (20<small>o</small>C)

Ethyl methacrylate

114,1 -75 119 (1013) 0,917 (25<small>o</small>C)

N-Butyl methacrylate

142,2 -75 163 (1013) 0,895 (20<sup>o</sup>C)

Iso – Butyl methacrylate

142,2 -37 155 (1013) 0,886 (25<sup>o</sup>C)

2-ethylhexyl methacrylate

198,3 -50 218 (1013) 0,885 (25<sup>o</sup>C)

Trong cơng nghiệp có nhiều cách để trùng hợp nhựa acrylate đó là: trùng hợp khối, trùng hợp huyền phù, trùng hợp nhũ tương, trùng hợp dung dịch. Trùng hợp khối là quá trình trùng hợp không sử dụng bất kỳ dung môi nào. Chất xúc tác được trộn với monomer và theo thời gian, quá trình trùng hợp sẽ diễn ra [11]. Đây là quá trình được sử dụng chủ yếu để sản xuất tấm polyacrylates. Trùng hợp trong dung dịch là quá trình trùng hợp trong dung mơi mà ở đó cả monomer và polymer sau khi tổng hợp đều tan trong dung môi [5, 11, 12]. Nhưng phương pháp này chỉ thích hợp áp dụng với các polymer có khối lượng phân tử thấp, vì các polymer khối lượng phân tử cao có độ nhớt rất lớn. Trùng hợp huyền phù được thực hiện với sự có mặt của dung môi (thường là nước), các monomer không tan trong dung môi, tạo trạng thái lơ lửng bằng cách khuấy trộn [12]. Polymer trùng hợp bằng cách này khơng tinh khiết và khó đạt được khối lượng lớn. Quá trình trùng hợp

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

nhũ tương xảy ra trong nhũ tương nước/monomer, sử dụng chất khơi mào hòa tan trong nước.

Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp chính để tổng hợp nhựa acrylate là phương pháp trùng hợp nhũ tương theo cơ chế gốc tự do.

<i><b>1.3.1. Cơ chế chung của phản ứng trùng hợp gốc tự do nhựa acrylate </b></i>

Phản ứng trùng hợp polymer của monomer acrylate có thể xảy ra bởi các gốc tự do hoặc ion [5], quan trọng và phổ biến nhất là phản ứng tạo thành các gốc tự do. Các chất khởi đầu (khơi mào) thường được sử dụng là peoxit và hợp chất azo [13, 14], tự phân hủy khi tăng nhiệt độ lên. Tốc độ phân hủy phụ thuộc vào loại chất khơi mào và nhiệt độ phản ứng.

 Giai đoạn khơi mào: Chất khơi mào được thêm vào dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc UV. Chất khơi mào thường là những hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy nhiệt hoặc ánh sáng để tạo thành các gốc tự do (Hình 1.4a). Các gốc tự do này phản ứng với liên kết π của liên kết C=C trên các phân tử monomer. Phân tử tạo thành một liên kết đơn mới và một electron đơn (gốc tự do mới) (Hình 1.4b). Đây là giai đoạn đầu trong phản ứng trùng hợp gốc tự do.

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<i>Hình 1.4: Cơ chế phản ứng trùng hợp gốc tự do </i>

(In: Chất khơi mào, R = H hoặc C H<i><sub>x</sub><sub>y</sub></i>)

 Giai đoạn phát triển mạch polymer: Các gốc tự do tạo thành tiếp tục phản ứng với phân tử monomer khác để chuyển bản chất gốc tự do của nó vào các phân tử monomer khác, làm cho mạch phân tử dài ra (Hình 1.4c). Phản ứng tiếp diễn cho đến khi hết các phân tử monomer.

 Giai đoạn ngắt mạch: Mạch phân tử có thể phát triển cho đến khi hai gốc tự do va chạm vào nhau, tạo liên kết σ đơn. Gốc tự do thứ hai có thể là một chuỗi gốc tự do khác hoặc là một chuỗi gốc tự do ban đầu [5]. Phản ứng kết thúc này được gọi là kết hợp (Hình 1.4d) hoặc chuyển một nguyên tử H sang gốc tự do còn lại. Trong số hai gốc tự do đó, một gốc tự do trở thành một chuỗi bão hòa và một monomer có chứa liên kết đơi C=C mới (Hình 1.4e). Phản ứng trùng hợp cũng có thể bị dừng do gốc tự do ở cuối mạch có thể phản ứng với các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử linh động khác. Phản ứng này tạo ra gốc tự do mới, được gọi là phản ứng chuyển mạch [5, 13, 15].

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<i><b>1.3.2. Quá trình trùng hợp nhũ tương </b></i>

Phản ứng trùng hợp nhũ tương đã được phát triển thành một quy trình được sử dụng rộng rãi để sản xuất mủ tổng hợp kể từ khi được ứng dụng lần đầu tiên trên quy mô công nghiệp vào giữa những năm 1930. Ngày nay, hàng triệu tấn mủ polymer tổng hợp được điều chế bằng quá trình trùng hợp nhũ tương để sử dụng làm polymer trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như: cao su tổng hợp, mủ polymer, bọt cao su, sơn mủ cao su, sơn phủ giấy, thảm lớp nền, chất kết dính, chất kết dính cho vải khơng dệt…. Phản ứng trùng hợp nhũ tương là phản ứng trùng hợp chuỗi được khơi mào bằng gốc tự do, trong đó monomer hoặc hỗn hợp các monomer được trùng hợp với sự có mặt của dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt để tạo thành sản phẩm, được gọi là latex. Nó được định nghĩa là sự phân tán keo của các hạt polymer trong môi trường nước [16]. Các thành phần chính của phản ứng trùng hợp nhũ tương bao gồm monomer, nước, chất hoạt động bề mặt, chất ngắt mạch. Phản ứng trùng hợp nhũ tương là phương pháp trùng hợp không đồng nhất, trong đó polymer được kết hợp từ các monomer không tan trong nước dưới dạng các hạt lơ lửng trong nước với sự trợ giúp của chất nhũ hóa thích hợp [17]. Các monomer điển hình được sử dụng để tổng hợp các polymer nhũ tương bao gồm ethylene, styrene, acrylonitrile, acrylate ester và methacrylate ester monomer, v.v., lơ lửng trong nước cùng với chất hoạt động bề mặt [18].

<i>Hình 1.5: Mơ tả hệ trùng hợp nhũ tương. </i>

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<i><b>1.3.3. Các thành phần chính của phản ứng trùng hợp nhũ tương nhựa acrylate. </b></i>

<i>a) Monomer </i>

Monomer là thành phần chính trong việc tạo ra các mạch polymer. Việc lựa chọn monomer không chỉ đáp ứng các yêu cầu về việc sử dụng monomer mà nó cịn phải đảm bảo khả năng tương thích với các chất phụ gia, ổn định trong q trình gia cơng. Có rất nhiều loại monomer thích hợp để tổng hợp nhựa acrylate. Việc lựa chọn monomer thường được lựa chọn dựa trên các tiêu chí hiệu suất, yêu cầu, giá thành của sản phẩm. Dưới đây là một số monomer thích hợp để tổng hợp nhựa acrylate.

<i>Bảng 1.5: Tính chất màng của một số monomer. </i>

Monomer Tính chất màng

Methyl methacrylate

Độ bền thời tiết Độ cứng

Chống bám bẩn, chống nước BA

2-EHA

Mạch polymer mềm dẻo Chống nước Axit acrylic và axit

methacrylic

Độ cứng Có các nhóm chức

Cấu trúc và thành phần của chất tạo màng sẽ ảnh hưởng tới các tính năng của sản phẩm. Các monomer khác nhau được chọn đồng trùng hợp để tạo các sản phẩm có chức năng khác nhau. Ví dụ, để tăng cường khả năng hịa tan của nhựa acrylic thì một số monomer được đưa vào đồng trùng hợp nhằm cung cấp thêm các nhóm ưa nước như nhóm OH, amine, carboxyl. Các monomer acrylate đồng trùng hợp với các monomer styrene và acrylonitrile để tăng tính chất cơ học (chịu va đập, mài mòn) của nhựa [19]. Monomer được chọn đồng trùng hợp là 2-ethylhexyl acrylate và các monomer chứa mạch alkane dài sẽ tăng độ mềm dẻo của màng phủ.

Qúa trình tổng hợp nhũ tương nhựa acrylate sử dụng một số monomer chính để tạo thành copolymer nhựa acrylate, đóng vai trò chất tạo màng trong sơn. Các

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

monomer như 2-EHA, BA… có cấu trúc chứa các hydrocacbon mạch dài, làm cho mạch polymer mềm dẻo, tăng tính đàn hồi cho màng nhựa, bên cạnh đó chúng cịn có khả năng kháng nước, chống bám bẩn cho nhựa cũng như cho màng sơn. Các monomer như MMA, MA ngoài khả năng làm tăng độ cứng cho màng sơn còn tăng độ bền cho màng. Bên cạnh đó, styren cũng là một thành phần quan trọng trong phản ứng tổng hợp copolymer nhựa acrylate. Do có cấu trúc vịng benzen sáu cạnh đều nên nó làm tăng độ cứng, độ bền va đập, khả năng kháng hóa chất [20] cho màng nhựa cũng như màng sơn. Ngoài các thành phần chính trên, có thể bổ sung một lượng nhỏ các monomer như axit acrylic, acrylamide làm tăng độ hòa tan của nhựa trong nước, tăng khả năng bám dính cho màng sơn.

Chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng nhiều đến tính chất của nhũ tương polymer. Chất hoạt động bề mặt chứa một đầu ưa nước (thường là các nhóm chức hịa tan trong nước như COOH, OH ,…) và một đầu kị nước (thường là các hidrocacbon mạch dài) liên kết với nhau. Trong phản ứng tổng hợp polymer, chất hoạt động bề mặt đóng vai trị: ổn định các giọt monomer, tạo ra các micells và ổn định các hạt polymer đang phát triển cho đến khi mạch polymer ổn định [21], độ bền của nhựa sau khi tổng hợp [22]. Tùy thuộc vào cơ sở của nhóm đầu và đi của chất hoạt động bề mặt mà chất hoạt động bề mặt có thể chia thành anion, cation, khơng ion và Zwitterionics (hoặc lưỡng tính).

Loại chất hoạt động bề mặt

Tên Ví dụ về cấu trúc

Anion

Alkoxycarboxylates Sodium dodecyl sulfate

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Phosphat của rượu, phenol

hoặc ete polyglycol của

chúng Cation

Muối alkyl amoni bậc 4

Hợp chất amidoamino

bậc 4 Không anion

Ethoxylated alcohols

Zwitterionics

Betaine và sulfobetain được thay thế

 Chất hoạt động bề mặt anion:

Chất hoạt động bề mặt anion là loại được sử dụng nhiều nhất và lớn nhất hiện có. Các nhóm cực ưa nước là carboxylate, sulphate, sulfonate và phosphate. Các ion phản ứng được sử dụng chủ yếu là natri và kali – mang lại khả năng hòa tan trong nước – còn canxi và magie – mang lại khả năng hịa tan trong dầu [24]. Thơng thường, chúng khơng tương thích với chất hoạt động bề mặt cation (có một số trường hợp ngoại lệ) và nhạy cảm với nước cứng.

 Chất hoạt động bề mặt cation:

Các chất hoạt động bề mặt cation phổ biến nhất là các hợp chất dựa trên amoni bậc bốn và amin. Loại thứ nhất không nhạy cảm với pH và loại thứ hai chỉ hoạt động như chất hoạt động bề mặt ở trạng thái proton. Thông thường chúng ổn

Copies for internal use only in Phenikaa University

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

định với sự thay đổi pH và tương thích với các chất hoạt động bề mặt khơng ion, nhưng khơng tương thích với hầu hết các chất hoạt động bề mặt anion. Khi chúng chỉ có một nhóm alkyl, chất hoạt động bề mặt cation thường hịa tan trong nước. Ứng dụng chính của chúng là biến đổi bề mặt vì chúng hấp phụ vào các bề mặt [25].

 Chất hoạt động bề mặt khơng ion:

Thường là các hợp chất ethoxylat hóa, biểu hiện rất nhạy cảm đặc tính hóa lý nhiệt độ - ở nhiệt độ cao, chúng trở nên ít tan trong nước hơn. Thơng thường chúng tương thích với các loại chất hoạt động bề mặt khác và không nhạy cảm với nước.

 Chất hoạt động bề mặt Zwitterionics:

Là chất hoạt động bề mặt nhỏ nhất và bao gồm cả anion và điện tích cation. Các chất hoạt động bề mặt zwiterionic phổ biến nhất là N-alkyl betaines. Tùy thuộc vào pH, chất hoạt động bề mặt này có thể thu được điện tích dương trong dung dịch axit - hoạt động như chất hoạt động bề mặt cation hoặc điện tích âm trong dung dịch kiềm, hoạt động như chất hoạt động bề mặt anion. Chất hoạt động bề mặt Zwitterionic không nhạy cảm với nước và tương thích với tất cả các nhóm chất hoạt động bề mặt khác, tạo thành các mixen hỗn hợp [23].

Quá trình tổng hợp nhựa acrylate nhũ tương ở đây sử dụng chất hoạt động bề mặt loại anion là SDS, có cơng thức hóa học là NaC H SO , có cơng thức cấu <sub>12</sub> <sub>25</sub> <sub>4</sub>tạo:

Là chất xúc tác cho quá trình tổng hợp polymer diễn ra. Chất khơi mào phải tan trong nước, có tác động đến cơ chế phản ứng trùng hợp nhũ tương. Các chất khơi mào phổ biến là các persulfates như kali, natri hoặc amoni persulfates, được khơi mào bằng nhiệt độ, nhiệt độ diễn ra phản ứng chủ yếu ở 50°C - 90°C [16].

</div>