Trên thực tế, nhựa Alkyd chỉ có ứng dụng trong ngành sơn khi sử dụng một hỗn hợp các chất phản ứng là axit béo đơn chức của dầu béo cùng với axít hữu cơ đa chức và rươu đa chức. Nhựa Alkyd này được gọi chính xác là Alkyd – biến tính dầu, được sử dụng trong sơn từ năm 1972. Nhựa Alkyd được ứng dụng rộng rãi trong ngành sơn từ những năm 1920 và rất nhiều năm sau đó, nhựa Alkyd chiếm địa vị độc tôn trong ngành sơn công nghiệp.

Trong bài này sẽ giới thiệu các nội dung sau về nhựa alkyd:

• Phân loại nhựa alkyd
• Sản suất nhựa alkyd
• Tính chất ứng dụng của các loại nhựa alkyd
• Cơ chế khô cụ thể của nhựa Alkyd – Dầu béo
• Những hiểu biết cần thiết về ALKYD dùng trong công nghiệp sơn 

1. Phân loại nhựa ALKYD

- Có 3 cách phân loại các loại nhựa Alkyd mà người sử dụng cần phải biết để chọn dùng cho thích hợp với mục đích chế tạo sơn Alkyd, cụ thể như sau:

Phân loại theo kiểu rượu đa chức và axit (hoặc Anhydride ) đa chức dùng tổng hợp nhựa Alkyd. Có 2 loại nhựa chính là :

• Gọi là nhựa GLYPHTAL: dùng Glycerine và Phtalic Anhydride. Nhựa Glyphtal có tính chất hòa tan rất tốt trong dung môi nhưng tạo màng sơn không cứng lắm và kém bền nước.
• Gọi là nhựa PENTAPHTALIC: dùng trong Pentaerythriol và Phtalic Anhydride, nhựa PentaPhtalic có tính chất khô tạo màng sơn cứng, bền với ánh sáng.

Phân loại theo hàm lượng % dầu béo có trong nhựa Alkyd, có 3 loại là:

• Nhựa Alkyd gầy (SHORT-OIL ALKYD) có 30 – 45% dầu béo (hoặc axít béo). Alkyd gầy lại chia thành phần loại khô được (DRYING) và loại không khô (NON-DRYING) được sử dụng khác nhau trong công nghiệp sơn.
• Nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM-OIL ALKYDS) có 46 – 55% dầu béo (hoặc axit béo) là loại Alkyd có nhiều ứng dụng nhất trong các loại nhựa Alkyd dầu béo.
• Nhựa Alkyd béo (LONG-OIL ALKYD) có chứa 56 – 70% dầu béo (hoặc axít béo) thường được sử dụng làm lớp sơn phủ ngoài (Topcoat hoặc Finish ) trang trí cho các bề mặt kim loại, gỗ, v.v… bền với thời tiết mưa nắng. Sơn Alkyd dầu béo là thành phần chủ lực trong hệ thống kiến trúc xây dựng.

Phân loại theo loại dầu béo, axít béo hoặc chất biến tính khác, gồm các loại chủ yếu là:

- Alkyd biến tính với các loại dầu béo khô được, dầu béo bán khô có 3 nối đôi dể sản xuất nhựa Alkyd trung bình, nhựa Alkyd gầy khô được dùng làm sơn lót và sơn lót nhanh khô (ví dụ: dầu lanh, dầu trẫu, dầu hột cao su, v.v…)

- Alkyd biến tính từ dầu béo bán khô có 2 nối đôi để sản xuất nhựa alkyd béo dùng cho sơn trang trí với màng sơn ít bị vàng hóa ( biến màu) ngoài khí quyển (ví dụ: dầu đậu nành).

- Alkyd biến tính từ dầu béo là dầu thầu dầu khử nước có 2 nối đôi, hoặc từ các a xít béo tổng hợp để sản xuất nhựa Alkyd gầy không khô dùng kết hợp với một số nhựa tạo màng khác làm sơn sấy, sơn đồ gỗ NC… có chất lượng cao hơn alkyd thông thường.

- Alkyd biến tính từ dầu béo cùng với nhựa thông để sản xuất nhựa Alkyd Glyphtal và  Pentaphtalic làm sơn dầu và sơn sấy AlkydAmino, v.v…

- Dựa trên cơ sở của 3 cách phân loại nhựa Alkyd nói trên, nhà sản xuất sơn có thể kết hợp lại để chọn dùng loại Alkyd thích hợp với mục đích sản xuất sơn Alkyd của mình.

+ Để sản xuất sơn phủ Alkyd, có thể chọn loại nhựa Alkyd béo (LONG OIL ALKYD RESIN) gốc PENTAPHTALIC đi từ dầu đậu nành (SOYABEAN OIL).

+ Để sản xuất sơn lót (chống gỉ) Alkyd có thể chọn loại nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM OIL ALKYD RESIN) gốc PENTAPHTALIC đi từ dầu lanh hoặc axít béo không no, hoặc nhựa Alkyd gầy (SHORT OIL ALKYD RESIN) loại khô nhanh gốc GLYPHTAL đi từ dầu lanh hoặc axít béo dầu đậu nành, v.v…

+ Để sản xuất các loại sơn sấy Alkyd-Amino Resin hoặc sơn NC 2 thành phần cho đồ gỗ, đóng rắn bằng axít (ACID-CURING), có thể chọn loại nhựa Alkyd gầy không khô gốc GLYPHTAL đi từ dầu lanh hoặc axít béo tổng hợp hoặc dầu thầu dầu khử nước (DCO)…

2. Sản xuất nhựa ALKYD

Nguyên liệu và nguồn cung ứng

a/ Dầu béo

• Dầu lanh (LINSEED OIL)
• Dầu đậu nành (SOYABEAN OIL)
• Dầu hột cao su (RUBBER SEED OIL)
• Dầu trẫu (tương đương TUNG OIL)
• Dầu thầu dầu (chưa khử nước)
• Các axít béo khác

b/ Axít đa chức:

• P.A (Phtalic Anhydride)
• MA (Maleic Anhydride)

c/ Rượu đa chức :

• Glycerol (Glycerin)
• P.E (Penta Erythriol)

d/ Dung môi:

• Xylene
• White Spirit

Thiết bị sản xuất nhựa Alkyd

Thiết bị chính là nồi phản ứng (REACTOR) có thể sử dụng đa năng để sản xuất hầu hết các loại nhựa CTM kiểu trùng ngưng, trùng hợp. Thể tích hồi phản ứng có thể lớn nhỏ khác nhau tùy theo nhu cầu sản xuất. Đối với các nhà sản chuyên nghiệp các chất tạo màng cung ứng làm nguyên liệu cho ngành sơn thường lắp đặc các nồi phản ứng thể tích lớn 10 – 80m³. Đối với các nhà sản xuất nhỏ hơn thường lắp đặt nồi phản ứng có thể tích phổ biến 5m³. Một số các hãng sơn sản xuất nhiều loại sơn dầu thường lắp đặt các nồi phản ứng có thể tích 3 – 5m³, cũng có thể lắp đặt các nồi phản ứng có thể tích >= 1m3.

3. Tính chất ứng dụng của các loại ALKYD

Bản chất ứng dụng nhựa Alkyd phụ thuộc chính vào hàm lượng % của dầu béo hoặc axít béo có trong nhựa, còn gọi là độ béo của Alkyd.

Nhựa Alkyd gầy ( SHORT OIL ALKYDS ) với độ béo hay dây dầu ( OIL-LENGTH ) chiếm tỷ lệ 30 – 45% gồm có 2 nhóm: khô và không khô ( Drying and Nondrying ). Nhựa Alkyd gầy có độ nhớt cao, chỉ hòa tan trong dung môi mạnh như Xylen, thường được thi công bằng cách nhúng hoặc súng phun. Nhựa Alkyd gầy không khô đi từ dầu đậu nành hoặc axít béo được dùng làm chất hóa giải cho sơn NC hoặc phối hợp với nhựa Amino làm sơn sấy nóng chất lượng cao về: độ bám dính, độ cứng độ dẻo, độ bền màu, độ bền nước axít yếu và kiềm.

Nhựa Alkyd gầy khô được đi từ đậu nành, dầu lanh, dầu thầu dầu khử nước và một số axít béo, thường được dùng sơn lót cho kim loại có tính chất khô nhanh và rất cứng. Nó cũng được phối hợp với nhựa Amino làm sơn sấy chất lượng cao.

Nhựa Alkyd trung bình (MEDIUM OIL ALKYDS) với độ béo hay dây dầu (OIL-LENGTH) chiếm tỉ lệ 46 – 55% là loại nhựa có ứng dụng đa năng nhất trong gia đình Alkyd, và có thể thi công bằng cọ sơn, con lăn hoặc súng phun. Màng sơn từ nhựa Alkyd trung bình khô nhanh, rất bóng bền ,và dẻo. Nhựa Alkyd trung bình có ứng dụng rộng rãi dùng làm sơn sấy hoặc khô tự nhiên, trong nhiều lĩnh vực sơn công nghiệp cũng như sơn kiến trúc xây dựng.

Nhựa Alkyd béo (LONG OIL ALKYDS) với độ béo hay dây dầu chiếm 56 – 70% dầu béo. Nhựa Alkyd béo tan trong dung môi mạch thẳng (mineral spirit) và tương hợp với nhiều loại chất tạo màng gốc dầu nhựa được sử dụng rộng rãi làm sơn kiến trúc xây dựng và phối hợp với mộ số nhựa cao cấp khác làm sơn bảo vệ kết cấu thép, sơn tàu biển, v.v… Nhựa Alkyd béo đi từ đậu nành là thông dụng nhất.

- Tóm lại nhựa Alkyd gồm nhiều loại khác nhau, do đó giá cả cung khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng sử dụng. Khi lựa chọn dùng nhựa Alkyd dầu béo cần chú ý đến các chỉ tiêu kỹ thuật ghi trong thông số kỹ thuật sản phẩm, đó là :

a/ Loại dầu béo, axít béo sử dụng và độ béo có trong nhựa

b/ Chỉ số axít cao do PA còn dư làm mất bóng màng sơn sấy Amino Alkyd, hoặc tạo phản ứng với bột màu hoặc làm độ nhớt không ổn định, v.v…

c/ Chỉ số [-OH]-Hydroxyl quá thấp hoặc quá cao có thể làm nhựa Alkyd không trộn lẫn với với một số loại nhựa tạo màng khác.

d/ Hàm lượng % quá cao của MA ( Maleic Anhydride ) làm nhựa Alkyd chậm khô do hấp thụ các chất làm khô.

e/ Độ nhớt quá cao có thể làm nhựa có độ nhớt không ổn định và làm nhựa đóng màng trên bề mặt.

 Bảng 1. Nhựa Alkyd sử dụng làm sơn lót công nghiệp ( INDUSTRIAL PRIMERS )

>>>  Liên hệ  nhận các giải pháp kỹ thuật  sản xuất  sơn alkyd tốt nhất  hiện nay   <<<

Bảng 2. Nhựa Alkyd làm sơn phủ công nghiệp (INDUSTRIAL TOPCOATS)

Bảng 3. Nhựa Alkyd làm các loại sơn phủ công nghiệp khác (INDUSTRIAL FINISHES )

 Cơ chế khô cụ thể của nhựa Alkyd – Dầu béo

Cơ chế khô của nhựa Alkyd được quyết định bởi cơ chế khô của loại dầu béo ( dầu khô và dầu bán khô ). Đó chính là kết quả của quá trình trùng hợp tự oxy hóa tạo thành màng sơn có cấu trúc lưới không gian 3 chiều. Cấu tạo của màng nhựa Alkyd rắn được hình dung theo sơ đồ sau:

Cấu tạo của màng nhựa Alkyd rắn

Trong đó:

 A: Axít ( hoặc Anhydride ) Carboxylic ( ví dụ : Phatalic Anhydride )

G: Glycol 3 chức hoặc 4 chức rượu ( ví dụ: Penta Erythriol )

FA: Axít béo của dầu béo sử dụng

O: Oxy không khí – tác nhân oxy hóa trùng hợp mạch nhựa Alkyd

Qúa trình khô của nhựa Alkyd được xúc tiến nhanh khi có mặt các chất làm khô. Khi sấy nóng, quá trình trùng hợp tự oxy hóa xảy ra kèm theo quá trình trùng hợp nhiệt và trùng hợp Ester hóa tại những vị trí có mặt các gốc nhóm chức tự do (Hydroxyl, Cacboxyl).

4. Những hiểu biết cần thiết về ALKYD dùng trong công nghiệp sơn

Thành phần nguyên liệu của một số loại nhựa Alkyd phổ biến

• Các loại Alkyd khô tự nhiên: ( dùng làm chất khô )

Bảng 4: Thành phần chủ yếu Alkyd khô tự nhiên

Thành phần chủ yếu Alkyd khô tự nhiên

• Các loại Alkyd 2 thành phần hoặc sấy nóng

Bảng 5: Thành phần chủ yếu của Alkyd gầy – không khô tự nhiên

Thành phần chủ yếu của Alkyd gầy – không khô tự nhiên

Cơ chế phản ứng cấu tạo nhựa Alkyd điển hình

• Nguyên liệu:

Dầu béo: là các Triglycerid

GLYCERIN:

•   Phương pháp chế tạo chủ yếu: ALCOL hóa (Rượu)

Qua 2 giai đoạn phản ứng:

Giai đoạn 1: Este hóa chuyển đổi giữa Triglycerid với rượu đa chức trong sự có mặt chất xúc tác (NaOH, PbO, CaO, v.v…) ở nhiệt độ 2200C – 2300C tạo thành các este chưa hoàn chỉnh gồm monoglyceride (chiếm đa số ). Qúa trình phản ứng như sau:

Giai đoạn 2: Phản ứng trùng ngưng este hóa ở nhiệt độ 220 – 2500C giữa các este chưa hoàn chỉnh trên với Phtalic Anhydride trong trong sự có mặt của chất xúc tác axít như orthophosphoric hoặc để tăng cường quá trình tạo nhựa có trong lượng phân tử và cấu trúc cần thiết có thể dùng thêm chất tăng cường là Maleic Anhydride, v.v… Qúa trình phản ứng giai đoạn 2 như sau:

  Nhựa Glyphtal:

–       Nhựa PentaPhtalic:

Trên đây chúng tôi đã tổng hợp nhưng kiến thức cơ bản về nhựa alkyd  cho sản xuất sơn, chúng tôi hy vọng cung cấp cho bạn đọc quan tâm đến nhựa alkyd/ sơn alkyd có cái nhìn tổng quan hơn.

Như chúng ta biết nhựa alkyd có thể dùng đề sản xuất sơn gỗ, sản xuất sơn chống gỉ bảo vệ kết cấu sắt, thép… Nếu bạn đọc có bất kỳ thắc mắc khi lựa chọn nhựa alkyd phù hợp cho sản phẩm mà mình mong muốn, hãy liện hệ với chúng tôi.

>>> Xem ngay các hóa chất công nghiệp về phục vụ làm sơn alkyd tốt nhất tại đây <<<

Mọi thông tin vui lòng liên hệ:

Ban Biên tập Mega Việt Nam

Địa chỉ: Tầng 2-A2-IA20, KĐT Nam Thăng Long, đường Phạm Văn Đồng,

P.Đông Ngạc, Q. Bắc Từ Liêm, TP. Hà Nội, Việt Nam.

Email: contact@megavietnam.vn

Tel: (+84) 24 375 89089; Fax: (+84) 24 375 89098

Website: megavietnam.vn

Hotline: 1800.577.728; Zalo: 0971.023.523