Bài tiểu luận nhóm 2: Thành phần các loại sơn

Chia sẻ: Lecong Dat | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:172

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Muốn nâng cao chất lượng màng sơn thì cần có nguyền liệu, máy móc thiết bị tốt, thực hiện đủ quy trình sản xuất và phương pháp gia công sơn cũng rất quan trọng, có như vậy thì màng sơn mới tốt, đẹp, bền. Và quan trọng nhất đó chính là thành phần cấu tạo nên sơn. Xuất phát từ thực tế đó mà "Bài tiểu luận nhóm 2: Thành phần các loại sơn" đã được thực hiện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tiểu luận nhóm 2: Thành phần các loại sơn

GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn LỜI NÓI ĐẦU Trên thế giới, công nghiệp sơn đang phát triển mạnh mẽ; nưởc ta đang trong quá trình công nghiệp hoả và hiện đại hoá nên cỏ nhu câu lớn về sô lượng, chất lượng cũng như chùng loại sơn. Trong điêu kiện khi hậụ nhiệt đới âm của nước ta, các yếu tố như: độ ầm,lượng bức xạ, nòng độ muối, nồng độ các tạp chất CO2, SO2 ... trong không khí, sự thăng giáng nhiệt độ, sẽ gây ăn mòn và phả huỳ vật liệu nhanh, dân đền những thiệt hại lớn vê kinh tê. Chỉ với riêng kim loại, theo thống kê hàng năm, sự hao tổn kim loại do ăn mòn thường chiếm 1, 7 đến 4,5% GDP ở mỗi nước. Nhiều ý tưởng và công nghệ đang được áp dụng để sản xuất các loại SCNT màng móng nhà cửa, công sở, mặt tiền cửa hàng,ô tô và nhiều sản phẩm khác. Người tiêu dùng, các ngành công nghiệp, các cơ quan bảo vệ môi trường trông chờ nhiều vào loại sơn màng mỏng có độ dày vào khoảng vài phần trăm milimets. Bề mặt kim loại khi được phủ lớp sơn sẽ cách ly với môi trường bên ngoài,bảo vệ ăn mòn,tăng tuổi thọ sản phẩm, làm đẹp bề mặt. Muốn nâng cao chất lượng màng sơn thì cần có nguyền liệu, máy móc thiêt bị tôt, thực hiện đủ quy trình sản xuất và phương pháp gia công sơn cũng rât quan trọng, có như vậy thì màng sơn mới tốt, đẹp, bên. Và quan trọng nhất đó chính là thành phần cấu tạo nên sơn. Tiếp theo ta sẽ cùng tiềm hiểu về các thành phần của sơn. Nhóm 2 1
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Nhóm 2 2
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Chương 2 CÁC THÀNH PHẨN CỦA SƠN 2.1. CÁC LOẠI CHẤT TẠO MÀNG 2.1.1. Dầu thảo mộc Dầu là nguyên liệu tạo màng sử dụng sớm nhất trong công nghiệp, đây là nguyên liệu chính để tạo thành sơn dầu; khi pha chế một số loại nhựa cũng dùng dầu. Dầu sử dụng trong sơn chủ yếu là dầu thực vật hay dầu thảo mộc. Dầu thực vật tạo thành lớp màng mỏng trên bề mặt sản phẩm, có loại tạo thành màng khô nhanh, có loại tạo thành màng khô chậm, có loại không tạo thành màng. Do sự hình thành màng, có thể phân làm ba loại: loại dầu tạo thành màng nhanh là dầu khô, dầu tạo màng chậm gọi là dầu bán khô, dầu không thể tạo màng gọi là dầu không khô. Dầu thảo mộc là este của glyxerin với axit béo, loại triglyxerit và có chứa thêm một lượng rất ít các chất không béo. Thành phần của dầu biến đổi tuỳ theo phương pháp sản xuất, điều kiện và thời gian bảo quản dầu trước khi sử dụng. Khi nghiên cứu dầu thảo mộc cần biết rõ các hằng số lý và hoá học. Các hằng số lý học quan trọng là trọng lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ đóng băng, hệ số chiết quang và các hằng số hoá học chủ yếu là chỉ số axit, chỉ số iot, chỉ số xà phòng hoá, chỉ số axetyl... Nước ta ở vùng nhiệt đới có nhiều loại dầu thảo mộc nên việc nghiên cứu về dầu là vấn đề quan trọng và cấp bách, giúp chúng ta bảo quản và sử dụng dầu được tốt. 2.1.1.1. Các thành phần chủ yếu của dầu thảo mộc a. Axit béo Cấu tạo và tính chất hoá lý Axit béo là một loại axit mạch cacbon, đơn chức, có cấu tạo thẳng. Axit béo trong dầu thảo mộc gồm có nhiểu loại với công thức tổng quát như sau: Axit no (không có nối đôi) CnH2nO2 Axit không no có 1 nối dôi CnH2n2O2 Axit không no có 2 nối dõi CnH2n4O2 Axit không no có 3 nối dôi CnH2n6O2 Axit không no có 4 nối đôi CnH2n8O2 Axit khụng no có 5 nối đôi CnH2n10O2 Nhóm 2 3
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Trong mỗi một loại dầu thảo mộc đều có chứa vài ba loại axit béo kể trên và bao giờ cũng có cả axit no và axit không no. Thông thường trong một loại dầu có một loại axit béo chủ yếu, chiếm tỷ lệ rất cao so với các axit béo khác trong loại dầu đó. Bảng 2.1 và 2.2 dưới dây cho biết cấu tạo và tính chất của một số axit béo chủ yếu có trong các loại dầu thảo mộc. Nhóm 2 4
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Bảng 2.1. cấu tạo và tính chất một số axit béo loại no chủ yếu Tên gọi Công thức cấu Phâ Tr Hệ tạo n ọn số tử g Nhiệ chiết Kh lư t Nhiệt quan Chỉ ối ợn độ độ g, số g nóng sôi, n200 axit riê chảy, °c ng, °c g/c m3 Axit 0,8 1,426 215 palmitic CH3(CH2)14COO 256 49 218 99 62,0 (15mm H ,4 (70 ,9 (80°) ) °) Axit 0,8 1,430 238 stearic CH3(CH2),6COO 284 45 197 03 70,5 (15mm H ,5 (70 ,3 (80°) ) °) Axit 0,8 1,425 328 179 Arasinoic CH3(CH2) 321 24 0 75,4 (60mm ,6 „COOH ,3 (10 (100° ) 0°) ) Tính chất vật lý của axit béo như đã kê ở bảng 2.2 phụ thuộc vào cấu tạo và phân tử khối. Ở nhiệt độ thường phần lớn các axit không no ở trạng thái lỏng và các axit no ở trạng thái rắn. Cụ thể là các axit không no nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với axit no cùng có một số nguyên tử cacbon. Mặt khác ta thấy rằng độ nhớt của axit béo không no bé hơn độ nhớt của axit no và loại axit béo nào có phân tử khối lớn hơn hay có chứa nhóm hydroxyl cũng có độ nhớt lớn hơn. Khả năng hòa tan vào trong nước của axit béo giảm dần khi phân tử khối tăng lên, đó là do mạch cacbon không có cực càng dài ra mà vẫn chỉ có một nhóm cacboxyl COOH có cực thôi. Phân tử các loại axit có chứa từ 14 nguyên tử cacbon trở lên đều không tan trong nước. Trọng lượng riêng của axit béo đều nhỏ hơn 1, thường phân tử khối tăng lên thì trọng lượng riêng giảm xuống và axit béo không no có trọng lượng riêng lớn hơn axit no tương ứng (cùng sổ nguyên tử cacbon). Khi đun nóng axit béo thì thể tích giãn nở nên trọng lượng riêng giảm xuống, cứ tăng nhiệt độ lên 1 độ thì trọng lượng riêng giảm xuống khoảng 0,0007 g/cm5. Nhóm 2 5
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Khi chưng cất ở áp suất thường các axit có phân tử cao từ Cio trở lên bị phân hủy nên phải chưng cất trong chân không hay bằng hơi nước, nhưng dù sao các axit đó cũng bị biến đổi ít nhiều (khử nước, trùng hợp). Tính chất hóa học của axit béo phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm COOH, phân tử khối và mức độ không no của axit béo đó. ♦ Axit béo loại no tương đối bền vững, khó bị oxy hóa và không tham gia vào các phản ứng kết hợp trực tiếp. Chúng có khả năng kết hợp với kim loại và dễ dàng hơn là với các oxyt và hydroxyt của các kim loại đó tạo thành muối. Muối với kim loại kiềm của axit béo hòa tan vào nước và rượu chính là xà phòng chúng ta thường dùng. Còn muối của axit béo với kim loại đa hóa trị như chì, mangan, coban thì hòa tan vào benzen, hydrocacbon dầu mỏ, ete và este; loại này có khả năng làm khô dầu nên thường dùng làm chất làm khô. Muối kiềm nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn muối kim loại đa hóa trị, ví dụ natri oleat nóng chảy ở 222° c, đồng oleat ở Ỉ00°c và chi oleat ở 80° c. Các axit béo no còn có thể tham gia vào phản ứng este hóa, nguyên tử H của nhóm cacboxyl sẽ bị thay thể bằng gốc rượu: Đây là một phản ứng thuận nghịch. Khi có dư nước, kiềm, axit và các chất nhũ hóa thì phản ứng sẽ theo chiều nghịch este tạo thành sẽ bị phân giải. Các loại este này có thể dùng làm chất hóa dẻo cho PVC. ♦ Axit béo loại không no có khả năng phản ứng mạnh hơn nhiều. Khả năng phản ứng phụ thuộc vào số nối đôi và phân tử khối. Các axit loại nảy đều có thể tham gia vảo phản ứng kểt hợp trực tiếp ở vị trí nối đôi với halogen, oxy, hydro. Bảng 2. Cấu tạo về tính chất một sổ axit béo loại không no chủ yểu Phân Trọng Hệ số Chỉ từ lượng chiết Nhiệ Nhiệt số khối riêng quang t độ độ sôi, axit Chỉ Tên Công thức cấu tạo ở n200 nóng °c số iot 15°c, chảy, g/cma °c Axitt oloic CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 282.4 0,898 1.4638 14,0 232,5 198 89.96 (15mm) Axit 298.4 0,9496 1,4145 45 rixinoleỉc CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH (15°) 85.14 (oxy axit) =CH(CH)7 COOH 188 228 (10mm) Nhóm 2 6
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Axit Linoleic CH3(CH2)4CH=CHCH2CH 280,4 0,9069 1,4711 9,5 229 200 181,2 =CH(CH2)7COOH (15mm) Axit linolenoic 278.4 0,9046 1,4652 11 202 273,8 ch3ch2ch = CHCH2CH = CHCH2CH = 230232 = CH(CH2)7COOH (17mm) Đồng CH3(CH2)3CH = CHCH = CHCH 278,4 0.9028 1,4470 phân 235 202 181.2 Axit = (50°) α 48° (12mm) eleostean = CH(CH2)7COOH đồng c phân β 71° Tác dụng của halogen: halogen kết hợp rất dễ vào vị trí nối đôi. Phản ứng kết hợp của iot vào nối đôi là phản ứng đặc trưng để xác định chi số iot của các hợp chất không no, ví dụ: CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH + I2→ CH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOH │ │ I I Clo tác dụng mạnh hon nhiều và bên cạnh sản phẩm kết hợp vảo H có cả sản phẩm thế H. Tác dụng của rodan (SCN)2: rodan tự do cỏ thể tồn tại trong dung dịch và kết hợp vào vị tri nối đôi của axit béo. Ví dụ với axit oleic 1 phân tử rodan kết hợp vào 1 vị tri nối đôi: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO OH+(SCN)2 →CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO ∕ \ SCN SCN Rodan cỏ tác dụng yếu hơn halogen nhưng lại có tính chất chọn lọc. Cụ thể là với axit linoleic có 2 nối đôi, nhưng dù có dư cũng chỉ có 1 phân từ rodan kết hợp vào một vị trí nối đôi; axit linolenoic có 3 nối đôi nhưng chỉ kết hợp với 2 phân từ rodan và đặc biệt axit eleostearic có 3 nối dôi cũng chì kết hợp với 1 phân từ rodan. Như vậy xác định chi số iot và chỉ số rodan có thể xác định được thành phần của hốn hợp axit béo. Tác dụng của hydro: hydro có khả năng kết hợp vào vị trí nối đôi nhưng cần phải có điều kiện nhiệt độ cao và xúc tác là bột mịn Ni, Pt, Pd: Nhóm 2 7
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH + H2 → CH3(CH2)l6COOH Axit oleic đã biến thành axit stearic ờ dạng rắn, vi thế dầu hydro hóa có tên gọi là dầu cứng. Người ta đã hydro hóa một số loại dầu thành đầu cứng để sản xuất xà phòng. Đối với các axit béo không no có nhiều nối đôi thường khó hydro hóa được toàn bộ nên bên cạnh phản ứng hydro hóa có cả sự chuyển dịch nối đôi tạo thành các dồng phân. Tác dụng cua oxy: axit béo không no dễ dàng bị oxy hóa trong không khí tạo thảnh oxy axit. Permanganat trong dung dịch kiềm oxy hóa axit không no thành oxy axit và sau đó nếu đun nóng oxy axit sẽ biến thành xetonaxit và phân hủy thành axit phân tử thấp, ví dụ: CH3(CH2)7CH=CH(CH,)7COOH→CH3(CH2)7CH(OH)CH(OH)(CH2)7COOH → CH3(CH2)7COOH + HOOC(CH2)7COOH (axit adelaic) Có thể dùng phương pháp oxy hóa axit béo không no để xác định vị trí nối đôi của chúng. Nhóm 2 8
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Tác dụng của axit sunfuric: axit sunfuric tác dụng với axit béo tạo thành sunfoaxit. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+H2S04→CH3(CH,)7CHCH(CH2)7COOH │ │ H OSO 3H Khi đun sôi sunfoaxit với nước thì axit sunHiric thoát ra và ta có oxy axit tương ứng. Các oxy axit khi đun nóng lên 280°c sẽ bị khử nước, ví dụ khi đun nóng axit rixinoleic: CH3(CH2)5CHCH2CH = CH(CH2)7COOH → │ OH → CH3(CH2)5CH = CHCH=CH(CH2)7COOH Tác dụng của kiềm: Khi đun nóng kiềm sẽ đồng phân hóa axit béo làm chuyển dịch nối đôi đến gần nhóm COOH: CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH + NaOH →CH3(CH2)l4CH = CHCOONa + H2O Nếu tiếp tục đun nóng thì sẽ có sự phân hủy tạo thành hợp chất phân tử thấp hơn: CH3(CH2)14CH = CHCOONa → CH3(CH2)14COOH + CH3COONa Nhưng quan trọng hơn cà là axit béo không no và este của chúng có khả năng trùng hợp tạo thành phân tử lớn hơn dùng để chế tạo sơn, ví dụ khi trùng hợp axit eleostearic ta có: 2CH3(CH2)14CH = CHCH = CHCH = CH(CH2)7COOH → CH3(CHi)3CH=CHCHCHCH CH(CH2)7COOH │ │ CH3(CH2)3 CHCHCH = CH(CH2)7COOH │ │ CH=CH b. Giryxerin Nhóm 2 9
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Khi oxy hóa và đun nóng dầu thì glyxerit dễ dàng bị xà phòng hóa thành axit béo và glyxerin. Vì thế trong công nghiệp sản xuất xà phòng người ta sàn xuất luôn cả glyxerin để tiết kiệm. Ở các nước có dầu mỏ và công nghiệp hóa chất phát triển người ta sản xuất glyxerin bằng phương pháp tồng hợp từ khí propylen. Glyxerin được sử dụng nhiều trong quốc phòng, y dược. Trong ngành sơn glyxerin dùng để sàn xuất sơn polyeste. Nhóm 2 10
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn c. Thành phần không béo trong dầu Các hợp chất không béo trong dầu tương đối ít, thường chi vào khoảng 0,1 1% trọng lượng dầu và chiếm khoảng 1 đến 5% thể tích của dầu. Phần lớn các hợp chất đó ưa nước nên dễ dàng tách ra khỏi dầu mỡ là những chất ghét nước. Dưới đây là các hợp chất không béo thường gặp trong dầu thảo mộc. Sáp: sáp là este của axit béo với rượu cao phân tử, ví dụ như rượu xerilic C26HS53OH. Axit và rượu trong thành phần của sáp đều thuộc loại no nên chi số iot của sáp rất thấp, thường dưới 10. Phosphatit: là este của glyxerin trong đó ngoài gốc axit béo có cả gốc axit ortophosphoric. Trong gốc này một nguyên tử hydro được thay thế bằng một bazơ có nitơ. Sterin: là rượu cao phân từ cấu tạo có nhiêu vòng và có nhánh phụ mạch thẳng. Sterin từ thực vật gọi là phitosterin và Sterin từ mỡ động vật gọi là holesterin. Phitosterin có trong dầu lin, dầu bông, dầu đậu nành, dầu ngô, dầu hướng dương và nhiều loại dầu khác. Hàm lượng Sterin có đến một nửa trong số các chất không bị xà phòng hóa. Chất màu: ví dụ như carotin trong dầu lin, dầu đậu nành, dầu bông và nhiều dầu khác, clorophin trong dầu gai... Trong các loại chất màu cần chú ý đến chất gostipol trong hạt bông có độc tính và có tác dụng giảm tốc quá trình oxy hóa. Men là những chất tăng nhanh các quá trinh hóa học xảy ra trong cơ thể động vật và trong thực vật. Loại men phổ biến là lipaza. Khi đun nóng dầu men mất tác dụng. Ngoài ra còn một số họp chất không béo khác nữa như muối phosphat, hydrat cacbon (saccarit và tinh bột), axit hữu cơ phân từ thấp, các glucoz.it là hợp chất dạng este của hydrat cacbon với hợp chất hữu c ơ, các chất có vị và có mùi, các chất chống oxy hóa... Như vậy, về tính chất hóa học, axit béo không no có nối đôi hoạt động mạnh hơn nhiều so với axit béo no (không có nối đôi), dễ tham gia trong các phản ứng hóa học. Phản ứng hóa học phổ biến nhất là hấp phụ Nhóm 2 11
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn khí oxy, có tác dụng oxy hóa, ngoài ra còn có tác dụng trùng hợp nhiều phân tử của các chất không no thành một phân tử lớn. Khi axit béo không no (đặc biệt axit béo có nhiều nối đôi) tạo thành màng sơn, sẽ tiếp xúc với oxy không khí, đồng thời sẽ sinh ra phản ứng trùng hợp, màng sơn ở thề lỏng biến thành màng sơn ờ thể rán. Neu như axit béo no nhiều, phản ứng oxy hóa và phản ứngtrùng hợp ít, không tạo màng. Màng sơn khô nhanh, chậm có quan hệ với số nối dôi, hình thức cấu tạo nổi đôi. Số nối đôi càng nhiều, tạo màng nhanh, số nối đôi ít, tạo màng chậm. Hình thức cấu tạo nối dôi (CH=CHCH=CH) tạo màng nhanh hơn cấu tạo (CH=CH CHỊCHCH). Dầu trẩu và dầu đay cũng có ba nối đôi, nhưng hình thức cấu tạo nối đôi khác nhau nên phản ứngoxy hóa và trùng hợp của dầu trẩu nhanh hơn, tạo màng nhanh hơn. Vi vậy dầu là nguyên liệu tạo thành màng sơn. 2.1.1.2. Phân loại dầu thào mộc và tính chất của dầu Chúng ta nghiên cứu dầu thảo mộc dùng trong công nghiệp sơn nên cần phải chủ ý đến khả năng khô của các loại dầu đó. Việc phân loại cũng phải dựa vào khả năng khô đó. Khả năng khô là do tính chất không no của axit béo trong dầu quyết định, vì thế thường căn cứ vào chi số iot để phân loại dầu. Thông thường phân ra làm 3 loại dầu: Dầu khô có chi số iot từ 130 đến 200, là loại dầu có chứa nhiều axit béo không no có 2, 3 nối đôi. Màng sơn khô nhanh mà lại bền, ví dụ như dầu trẩu, dầu lin Dầu bán khô có chỉ số iot từ 95 đến 130 như dầu bông, dầu ngô, dầu đậu nành. Loại này khô chậm, màng sơn tạo thành dễ nóng chảy, dễ hòa tan nên khi chế tạo sơn phải dùng phối hợp với dầu khô. Dầu không khô có chỉ số iot dưới 95 như dầu ve, dầu dừa... không dùng để sản xuất sơn được. Còn có cách phân loại dầu ti mỉ hơn dựa vào khả năng khô và tính chất kỹ thuật của màng sơn. Có 8 loại như sau: a.Nhóm dầu trẩu gồm các loại dầu khô rất nhanh tạo thành màng sơn khá bền. Thành phần gồm chù yếu là axit béo không no có nối đôi cách một như axỉt eleostearic. Dầu này có phản ứng oxy hóa, trùng hợp vì vậy dầu trẩu tạo màng nhanh. Sơn chế tạo bằng dầu trẩu dẻo, chịu nước, chịu ánh sáng, chịu kiềm...vì vậy dầu trẩu được sử dụng rộng rãi trong sơn. Nhưng nếu sứ dụng đơn độc hoặc lượng dùng nhiều thi màng sơn mất bóng, dễ Nhóm 2 12
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn lão hóa, mất tính đàn hồi... Để khắc phục khuyết điểm này, dầu trẩu thường dùng phối hợp với các loại dầu khô khác. Ở nước ta cây trẩu trồng được khắp nơi, quà sai, ép được nhiều dầu. Trong nhóm này ngoài dầu trẩu còn cỏ dầu oitisic ờ Brazil. Dầu ữẩu chưng luyện dùng làm sơn cỏ thể sơn chống nước, chống ẩm, sơn đồ gỗ, tàu thuyền... b.Nhóm dầu lin gồm các loại dầu khô cũng nhanh và tạo thành màng sơn bền, bóng, đẹp nên cũng được dùng chù yếu để chế tạo sơn. Thành phần gồm chù yếu là axit béo không no có 2 và 3 nối đôi như axit linoleic và axit linolenoic. Trong nhóm này có dầu lin, dầu perila, dầu hồ đào. c. Nhóm dầu cẩm trướng gồm các loại dầu khô chậm nên chỉ cỏ thể phổi hợp với hai nhóm dầu kể trên mới dùng để sàn xuất sơn được. Thành phần ở đây gồm chủ yếu là axit béo không no có l và 2 nối đôi như axit oleic và axit linoleic. Trong nhóm này có dầu cẩm trướng, dầu đậu nành, dâu hướng dương, dầu ngô. Số nối đôi trong dầu đậu nành nhò, do đó tính khô kém, là loại dầu bán khô. Màng sơn có dầu đậu nành khó biến vàng, dùng để chế tạo sơn trăng, thường phối hợp với dầu trẩu. d. Nhóm dầu oliu gồm các loại dầu khô rất chậm nên chi dùng một lượng rất ít phối hợp với các loại dầu khô. Thành phần gồm các loại axit béo không no chù yếu là có 1 nối đôi như axit oliũ, một vài loại dầu cũng chứa khá nhiều axit béo không no có 2 nối đôi như axit linoleic. Trong nhóm này có dầu ooliu, dầu bông. đ. Nhóm dầu dừa là loại dầu không khô, trong thành phẩn hầu hết là axit béo loại no và có chứa lượng rất ít axit không no. Dầu dừa chi dùng một lượng rất ít để biến tính nhựa tổng hợp dùng để chế tạo sơn có màu sáng. e. Nhóm dầu ve cũng là loại dầu không khô, trong thành phần gồm chủ yếu là oxy axit không no axit ricinoleic và một lượng ít axit béo loại no và không no. Dầu ve qua quá trình biến tính củng có thể làm thành sơn g.Dầu đay. Sơn có dầu đay làm màng sơn có độ khô kém hơn dầu trẩu, nhưng tính dẻo, tính đàn hồi, độ bền tốt hơn dầu trẩu, chịu ánh sáng kém, màng sơn dễ biển vàng, không thể làm sơn trắng. Khi dùng dầu đay cần phài chưng luyện. Nhóm 2 13
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn h. Dầu thầu dầu là loại dầu không khô. Axit béo tạo thành dầu thầu dầu có nhóm (OH), khi làm mất nước ờ nhiệt độ cao, biến nó thành axit béo, không no. Vì vậy dầu thầu dầu sau khi xử lí biến thành dầu khô, gọi là dầu thầu dầu mất nước. Độ khô của nó nhanh hơn dầu đay, màng sơn khò biến vàng. Cách phân loại thứ hai này có ti mi hơn nhưng phức tạp không cần thiết lắm vì chúng ta có thể gộp hai nhóm dầu trẩu và dầu lin vào loại dầu khô theo cách phân loại thứ nhất, gộp hai nhóm dầu cầm trướng, dầu oliu và dầu đay vào loại dầu bán khô và gộp hai nhóm dầu dừa, dầu ve và dầu thầu dầu vào nhóm dầu không khô. Như vậy, chi cần chú ý đến cách phàn loại thứ nhất. Các loại dầu khô có thể dùng trực tiếp để chế tạo sơn, loại dầu bán khô dùng phối hợp với dầu khô để chế tạo sơn hay dùng trong các quá trình biến tính nhựa tồng hợp chế tạo sơn. Còn loại dầu không khô không nên dùng trong công nghiệp sơn mà dùng vào ngành sản xuất khác, trừ dầu ve sau khi biến tính dùng chế tạo sơn được. Nhóm 2 14
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Bảng 2.3 các số liệu cần thiết về một số loại dầu thảo mộc Nước ta ờ vùng nhiệt đới có rất nhiều loại dâu thảo mộc vì thê cân nghiên cứu phát hiện và sử dụng. Bảng 2.3 chỉ có mục đích giới thiệu một sô dáu đặc trưng, nhiệm vụ của chúng ta ià phải nghiên cứu, phân tích xác Nhóm 2 15
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn định tính chất các loại dầu của ta rồi lập ra một bảng kê các loại dầu thào mộc thực tế có trong nước ta. Sau đó phân loại chúng và đặt kế hoạch sử dụng chúng vào các ngành sản xuất thích hợp. Theo GS Đặng Văn Luyến thấy có khả năng sử dụng được nhiều loại dầu thảo mộc có sẵn trong nước như sau: về loại dầu khô có khà năng sử dụng dầu lai Aleurites moluccana, dầu gai mèo Cannabis sativa, dầu rái Dipterocarpus alatus; về các loại dầu bán khô và không khô có thể sử dụng rất nhiều loại dầu như dầu so Camellia sasanqua, dầu dọc Garcinia tonkinensis, dầu máu chó Knema corticosa, dầu mù u Calophyllum inophyllum... Trong phần trên đã nói kỹ về tính chất lí hóa của các loại axit béo là thành phần chủ yếu ở trong dầu, ở đây cũng cần biết các tính chất chủ yếu của dầu thảo mộc để nắm vững hơn cách bảo quản và sử dụng. Tất cà các dầu thảo mộc đều nhẹ hơn nước và không tan trong nưởc. Chúng có thể hòa tan vào ete, benzen, cloroform, dầu xăng (trừ dầu ve) và ữong một vài đung môi khác. Riêng dầu ve có khả năng tan trong cồn. Khi có tác dụng của kiềm dầu bị xà phòng hóa tạo thành glyxerin và muối của axit béo (xà phòng). Khi có tác dụng của axit và men hay là khi đun nóng dầu với nước ớ áp suất cao và nhiệt độ cao thì dầu bị thủy phân tạo thành glyxerin và axit béo tự do. Khi đun nóng dầu bị giãn nỡ nên trọng lượng riêng giảm xuống, cứ tăng lên lu c thì giảm xuống 0,0007 g/cm3 và ti nhiệt của dầu lại tăng lên Nhóm 2 16
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn khoảng từ 0,4 0,5 ờ 20u c lên 0,65 0,75 cal/gmol ờ 280290° c. Nhiệt ðộ cháy bùng của dầu trong khoảng 190 235° c. Dâu dễ bị oxy hóa bời oxy của không khí tạo thành aldehyt và sản phẩm oxy hóa khác. Quá trình oxy hóa lại là một quá trình tỏa nhiệt nên dầu có khả năng tự bốc cháy. Vì thế cần chú ý rằng các mành giẻ rách có tẩm dầu loại khò nếu không giữ gìn cần thận có thể gây nên hỏa hoạn. Bình thường lượng axit béo tự do trong dầu rất ít, nhưng trong nhiều trường hợp độ axit của dầu có thể tăng lên làm chậm quá trình khô và khi pha sơn màu axit béo tự do có thể tác dụng với bột màu bazic tạo thành xà phòng làm cho sơn màu dễ bị keo hóa khi bảo quản. 2.1.1.3 Làm sạch dầu Chế tạo dầu thảo mộc cho son, chủ yếu ép từ quả. Dầu thảo mộc thô ngoài thành phần dầu, còn một số tạp chất như axit béo tự do, sáp, albumin, chất màu... Hàm lượng tạp chất dầu thực vật khác nhau cũng khác nhau. Hàm lượng tạp chất trong dầu trầu rất ít, nhưng trong dầu đay, dầu đậu có nhiều. Những tạp chất này có hại đối với chất lượng sơn, chúng làm cản trở tốc độ khô của dầu, màu sắc sơn không đẹp, tăng cường tính thấm nước màng sơn. Ngoài ra, chúng còn gây khó khăn trong sản xuất: một bộ phận bị cháy dính vào thành tháp phản ứng, một bộ phận lẫn trong dầu, không lọc được, ảnh hường đến chất lượng sơn. Vì vậy để bảo đảm chất lượng son, trước khi sử dụng dầu thảo mộc cần phải tinh luyện dầu để khử tạp chất. Trong công nghiệp sơn, ngoài dầu ừầu hàm lượng tạp chất ít, có thể sử dụng trực tiếp, còn các dầu khác phải tinh luyện mới sử dụng dược. Các tạp chất cần tách ra đó gây nhiều tác hại đến màng sơn như: các hợp chất không béo ở dạng huyền phù sẽ làm cho màng sơn kém đồng nhất, kém óng ánh, dể hút nước và gây khó khăn trong quá trình sản xuất như làm bẩn thiết bị nấu dầu; các hợp chất không béo ờ dạng hòa tan có tính keo như phosphatit, chất nhờn làm cho màng sơn dễ hút nước vi chúng là những chất ưa nước. Chúng dễ bị trương trong điều kiện thường nên cũng dễ làm cho màng sơn bị rạn nứt. Nếu lượng phosphatit càng nhiều màng sơn càng sớm bị hư hông; các axit béo tự do và sàn phẩm phân hủy của chúng là axit và alđehyt phân từ thấp làm giảm tổc độ khô của màng sơn, gây hiện tượng keo hóa Nhóm 2 17
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn với bột màu bazic (do tạo thành xà phòng) và sẽ làm giảm phẩm chất của màng sơn; các chất màu như clorophin, xangtophin làm cho dầu có màu thầm không dùng để sản xuất loại sơn trắng và loại sơn có màu sáng được. Đối với mỗi loại hợp chất có cách xử lí riêng, ví dụ với axit béo thì trung hòa, với chất màu thì tẩy trắng, với các hợp chất keo tan trong dầu thi dùng phương pháp hydrat hóa. Nhưng thông thường dùng một vài phương pháp làm sạch dầu ừong đó kết hợp xừ lí chung các loại hợp chất cân tách ra. Hiện nay có các phương pháp làm sạch dầu như sau: a. Lắng: để láng dầu trong thời gian lâu từ 5 ngày ừờ lên thì các hợp chất cơ học sẽ lắng xuống, nếu để lâu hơn nữa khoảng I năm các chất albumin cũng có thể tách riêng ra. Đây là phương pháp đơn giản nhất nhưng chậm quá nên rât ít dùng. Muôn cho quá trinh lắng tiến hành được nhanh hơn cần nâng cao nhiệt độ lên khoảng 35 45°c hay cho thêm vào vài chất rắn hoạt động bề mặt như đất hoạt tính. Nếu muốn lắng nhanh mà dùng phương pháp ly tâm thì không tốt lắm vì các hạt bé chưa kịp đọng lại mà phải dùng phương pháp siêu ly tâm. Nhưng tốt hơn là nên lọc dầu qua màng lọc. b. Xử lí nhiệt: đun nóng dầu thật nhanh lên nhiệt độ 270 300°c, các lóp chất keo hòa tan và các chất nhờn sẽ keo tụ lại. Sau đó lắng, lọc hay ly tâm sẽ tách được chúng ra, thông thường đun nóng nhanh rồi lọc ly tâm. Muốn lắng nhanh các tạp chất kể trên thêm vào một ít đất hoạt tính (dưới 3%), ví dụ khi thêm 0,25% đất hoạt tính thời gian lắng khoảng 40 giờ, khi thêm 0,5% đất hoạt tính thời gian lắng là 38 giờ, nhưng nếu không thêm đất hoạt tính thì thời gian lắng phải trên 96 giờ. Trong quá trinh xử fí nhiệt tính chất của dầu có bị thay đổi.như chi số iot giảm xuống, chì sổ axit tăng lén... Muốn cho tính chất của dầu ít bị thay dổi cần làm nguội dầu tương đối nhanh. c. Hydrat hóa: là làm cho các chất keo tan trong dầu và phosphatit hấp phụ nước rồi trương lên không còn khả năng tan trong dầu là chất ghét nước nữa sẽ tách ra ờ dạng như bông kéo theo cả các hợp chất cơ học và một phần các chất màu. Nhóm 2 18
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn Thường dùng nước để hydrat hóa, ví dụ với dầu lin, dầu hướng dương dùng 5% nước cho vào dầu đun nóng lên 70 80°c và khuấy đều hỗn hợp trong 45 phút. Với dầu bông có thể dùng đến 10% nước. Có thể hydrat hóa liên tục bằng một luồng hơi nước (10 18% trọng lượng dầu) ở nhiệt độ 70 80°c. Cũng có thể hydrat hóa bằng dung dịch chất điện giải, ví dụ như dùng dung dịch một số loại muối ( 1 3 kg muối/tấn dầu) hay dùng khoảng 0,5% axit HC1 đậm đặc, 2% axit H2S04 nồng độ 0,25%. Cần chú ý là trong cặn dầu do lắng tự nhiên hay do xử lí dầu bằng các phương pháp vật lý không dùng đến hóa chất còn khá nhiều dầu cần phải thu hồi. Trong cặn dầu dó có khoảng 30 50% dầu và 40 48% hợp chất không béo. Chúng ta có thể thu hồi lại dầu trong cặn dầu đó bằng hai cách: trích ly dầu ra bằng dầu xăng (không có tác dụng đến chất nhờn); xà phòng hóa dầu trong cặn dầu đó thành xà phòng nổi lên trên dung dịch nước chứa các tạp chất. d. Tẩy trắng bằng cách hấp phụ: là dùng đất hoạt tính để hấp phụ các tạp chất lẫn trong dầu. Đất hoạt tính thường dùng ỡ đây là loại nhôm silicat có ngậm nước: nAl(OH)3. mSi0 2. PH20. Thường sử dụng loại đất hoạt tính nhân tạo là loại đất hoạt tính thiên nhiên xử lí bằng axit clohydric hay axit suníuric rồi sấy khô để tăng khả năng hấp phụ. Mức độ tẩy trắng phụ thuộc vào thời gian tẩy trắng nhưng chi đến một giới hạn nhất định, nếu để lâu quá mức tầy trắng sẽ giảm xuống. Hàm lượng nước còn lại trong đất hoạt tính cũng có ảnh hường đến khà năng tẩy trắng, nói chung cần sấy khô đất hoạt tính trước khi sử dụng. Khi tẩy trắng như thế này cần chú ý đến khả năng hấp phụ dầu của đất hoạt tính làm tiêu hao dầu. Lượng dầu tiêu hao do bị hấp phụ vào đất hoạt tính khoảng 50 đến 100% trọng lượng đất mà khi tẩy tráng thường dùng lượng đất hoạt tính bằng 1,5 3,5% trọng lượng dầu cho nên lượng dầu tiêu hao cũng có thể đến 1,5 3,5% là tương đối nhiều, cần phải thu hồi lại, có thể dùng các biện pháp sau: trích ly dầu và axit béo bằng dung môi không hòâ tan các hợp chất không béo cũng bị đất hấp phụ, thường dùng dung môi lá dầu xăng; xừ lí đất hoạt tính đã hấp phụ dầu bằng kiềm làm cho dầu đă bị hấp phụ vào đất sẽ chuyển thành xà phòng để dùng; Nhóm 2 19
GVHD: Đào Thị Sương Môn: Công Nghệ Sản Xuất Sơn dùng cả đất hoạt tính lẫn dầu bị hấp phụ để lảm matit, làm chất gắn... Quá trinh tẩy trắng thực hiện như sau: đun nóng dầu lên 100 120°c và khuấy đều rồi cho đất hoạt tính vào, sau một thời gian nhất định dùng máy lọc ép tách các tạp chất và đất ra thì thu được dầu đã tẩy trắng. Nên dùng cách tẩy trắng trong chân không (0,8 ata) để ngăn chặn không cho dầu tiếp xúc với không khí dễ bị oxy hóa và tẩy trắng được nhanh, như vậy cần phải trộn dầu với đất hoạt tính trước khi đun nóng. Cần đặc biệt chú ý là dầu tẩy trắng bằng phương pháp này về sau không nên gia nhiệt cao nữa như trùng hợp, oxy hóa hay nấu chảy với nhựa. Vì quá trinh tẩy trắng chỉ thực hiện ờ khoảng nhiệt độ 100°c không bảo đảm tách hết các hợp chất không béo cho nên các hợp chất này đun nóng ờ nhiệt độ cao 250 300°c sẽ lắng xuống, bị phân hủy và lảm cho sản phẩm có màu. Do đó dầu tẩy trắng bằng phương pháp hấp phụ chỉ dùng để sản xuất sơn dầu thuần túy, không dùng để trùng bợp sâu được; dầu dùng để trùng hợp phải tẩy sạch bằng phương pháp xừ lí nhiệt hay bằng kiềm. đ. Tầy sạch bằng kiềm là dựa vào phản ứng trung hòa axit bằng dung dịch kiềm trong nước. Xà phòng tạo ra không hòa tan vào dầu sẽ được tách ra. Các hợp chất không béo như phosphatit, chất nhờn, chất màu cũng được tách ra. Thoạt tiên dung dịch xà phòng tạo thành với dầu một loại nhũ tương và sau khi để lắng nhũ tương bị phá hủy, dầu sạch nổi lên trên, còn lớp bên dưới là dung dịch xà phòng chứa các hợp chất không béo và kéo theo cả hợp chất cơ học. Muốn các tạp chất kia chóng kết tủa pha thêm vào một ít nước nóng hay dung dịch muối ăn. Lượng kiềm cần dùng phải tính thật khớp với lượng axit tự do căn cứ vào chỉ số axit, tránh dùng dư kiềm. Nên dùng dung dịch NaOH nồng độ 10 20° Beaumé vả tiến hành ở nhiệt độ 30 80°c. Còn có thể tẩy sạch bằng axit hoặc dùng các chất khử, chất oxy hóa nhưng tốt nhất là dùng phýõng pháp phối hợp bao gồm các quá trinh hydrat hóa, tẩy sạch bằng kiềm và tẩy trắng bằng cách hấp phụ. Dùng phương pháp phối hợp để tẩy sạch dầu sẽ có được loại dầu dùng chế tạo sơn rất tốt Phương pháp phối hợp bao gồm các quá trinh cụ thể như sau: hydrat hóa dầu bằng axit HCI nồng độ 0,25% với số lượng 2% so Nhóm 2 20