Lời mở đầu: Dung môi – “bộ khung vô hình” của sơn – bay hơi nhưng lại quyết định chất lượng màng sơn
Dung môi chiếm 20-60% (theo trọng lượng) trong sơn dạng lỏng
——Sau khi màng sơn đóng rắn thì bốc hơi hoàn toàn (>99%)
——Không để lại bất kỳ “dấu vết” nào trong màng sơn cuối cùng, nhưng loại/biến tốc bốc hơi/khả năng hòa tan/sức căng bề mặt của dung môi
——có ảnh hưởng quyết định “như bóng ma” đối với tính thi công (độ nhớt/atomization/độ phẳng bề mặt)——độ ổn định lưu kho (kết tủa nhựa/phân tầng)——ngoại quan màng sơn (cam bề mặt/độ bóng/lỗ kim)
“Dung môi là ‘bóng ma’ của sơn — đã bốc hơi — nhưng nó quyết định cả đời màng sơn”
. Việc lựa chọn hệ dung môi một cách khoa học — dựa trên thông số hòa tan Hansen (đảm bảo nhựa hòa tan hoàn toàn — dung dịch ổn định — không kết tủa), gradien tốc độ bốc hơi (nhanh→chậm — đảm bảo đủ thời gian làm phẳng bề mặt cho màng sơn — khô nhanh cuối cùng) và cân nhắc tổng hợp về chi phí/an toàn/thân thiện môi trường — là “môn học bắt buộc” của kỹ sư phối liệu sơn.
I. Các thông số Hansen và tốc độ bay hơi của năm nhóm dung môi lớn
| Loại dung môi | Dung môi đại diện | δD | δP | δH | RER | TLV(ppm) | Điểm chớp cháy(°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hydrocacbon | Xylen (hỗn hợp)/Xăng dung môi số 200 | 17.8/15.5 | 1.0/0 | 3.1/0 | 0.7/0.1(khô chậm) | 100/300 | 27/40 |
| Rượu | n-Butanol/Isopropanol IPA | 16.0/15.8 | 5.7/6.1 | 15.8/16.4 | 0.5/2.0(trung bình) | 20/200 | 35/12 |
| Xeton | Acetone/MEK/Cyclohexanone | 15.5/16.0/17.8 | 10.4/9.0/6.3 | 7.0/5.1/5.1 | >5/3.8/0.3(chậm) | 500/200/20 | -18/-6/44 |
| Este | Butyl acetate(BuAc)/Ethyl acetate(EtAc) | 15.8/15.8 | 3.7/5.3 | 6.3/7.2 | 1.0(cơ sở)/4.0 | 150/400 | 22/-4 |
| Ether rượu | Butyl glycol(BC/chống trắng)/Propylene glycol methyl ether acetate(PMA) | 16.0/15.6 | 5.1/5.6 | 12.3/9.7 | 0.08/0.3(khô chậm) | 20/50 | 67/42 |
Câu hỏi thường gặp
Q1: Làm thế nào để phối hợp khoa học giữa “dung môi thực” và “chất pha loãng”?
Dung môi thực (True Solvent)——có thể hòa tan nhựa khi đứng một mình
(nhựa trong dung môi này——khoảng cách HSP Ra<RED×R₀——hòa tan hoàn toàn——dung dịch trong suốt——không có hạt/microgel). Chất pha loãng (Diluent) không thể hòa tan nhựa khi đứng một mình
——nhưng trong sự hiện diện của dung môi thực——có thể giảm độ nhớt hệ thống + hạ chi phí + điều chỉnh tốc độ bay hơi
——không có tác động bất lợi (không làm nhựa kết tủa). Ví dụ——nhựa epoxy——nhóm xeton (MEK——dung môi thực) + hydrocarbon (xylen——chất pha loãng)——MEK hòa tan epoxy——xylen giảm độ nhớt——HSP của cả hai tương thích——hệ hỗn hợp——nhựa epoxy ổn định không kết tủa. Lượng chất pha loãng quá mức (>70% của hỗn hợp dung môi)——có thể làm HSP tổng thể của hệ vượt quá R₀ hòa tan của nhựa——nhựa đột ngột kết tủa (phân đoạn phân tử lượng cao ưu tiên kết tủa——dung dịch “đục” tạo gel)
.
Q2: Cơ chế “chống trắng” của chất chống trắng (butyl glycol/BC)?
Môi trường độ ẩm cao (RH>85%)——khi phun, dung môi bay hơi nhanh——nhiệt độ bề mặt lớp phủ giảm đột ngột xuống dưới điểm sương
——hơi nước trong không khí ngưng tụ trên bề mặt lớp phủ——tạo thành giọt nước li ti
——giọt nước li ti tán xạ ánh sáng——lớp phủ “bị trắng” (Blushing). Chất chống trắng (BC/butyl glycol)——(1) bay hơi cực chậm (RER vài giờ——điểm sôi cao); (2) BC hòa tan hoàn toàn với nước
(δH Hansen của BC = 12.3——gần với nước)——giọt nước li ti ngưng tụ trên bề mặt lớp phủ——bị BC “hấp thụ” và trộn lẫn với BC——không tạo thành giọt nước tán xạ——lớp phủ giữ được độ trong suốt——đó chính là bản chất vật lý hóa học của “chống trắng”.
Q3: Tại sao “thiết kế gradient” của RER (tốc độ bay hơi tương đối) lại coi tỷ lệ “khô nhanh/khô trung bình/khô chậm” trong công thức dung môi là then chốt?
Màng ướt sau khi phun ——(1)Dung môi khô nhanh (RER>3) —— bay hơi đầu tiên —— màng ướt co rút thể tích —— nồng độ nhựa tăng —— độ nhớt tăng —— dừng san phẳng
；(2) Dung môi khô trung bình (RER 0.5-2) —— tiếp tục bay hơi —— lớp phủ tiếp tục đóng rắn；(3) Dung môi khô chậm (RERvài giờngăn lớp phủ bị “bít kín” bên trong —— tồn dư vi lượng dung môi khô chậm —— giúp “san phẳng sau” của lớp phủ, hình thành bề mặt trơn láng cuối cùng
. Tỷ lệ khô nhanh/khô trung bình/khô chậm —— cần dựa trên Tg của nhựa/điều kiện sấy (nhiệt độ thường/sấy) —— điều chỉnh tinh vi —— tỷ lệ không phù hợp —— quá nhiều khô nhanh —— da cam; quá nhiều khô chậm —— chảy xệ; thiếu khô trung bình —— độ bóng không đều
.
Bài đọc liên quan
Tóm tắt
Năm nhóm dung môi sơn —— hydrocarbon/alcohol/ketone/ester/ether alcohol —— đảm bảo hòa tan nhựa và ổn định dung dịch thông qua thông số độ tan Hansen (δD/δP/δH —— Ra<RED×R₀); kiểm soát độ phẳng bề mặt và khô màng qua RER (tốc độ bay hơi tương đối ——梯度 từ khô nhanh → khô trung bình → khô chậm). Sự phối hợp hợp lý giữa dung môi thực và chất pha loãng —— cân bằng giữa lực hòa tan và chi phí. Kexin New Materials cung cấp cho khách hàng hỗ trợ kỹ thuật toàn diện về tối ưu hóa hệ dung môi và tuân thủ VOC.