Lựa chọn và sử dụng Trợ chất tạo màng

Lựa chọn và sử dụng Trợ chất tạo màng
bởi J H Bieleman

Phần 1: Giới thiệu

Nhũ tương Polymer được sử dụng như một chất kết dính trong sơn nước (sơn trang trí) là một tập hợp các phần tử polymer được phân tán đều trong nước. Các lớp của chất hoạt động bề mặt hoặc hệ sườn keo hiện diện trên bề mặt của các phần tử nhũ tương hoạt động như một chất ổn định, ngăn ngừa sự tạo màng và giữ cho nhũ tương luôn ổn định trong quá trình tồn trữ, bảo quản. Các hạt nhựa nhũ tương có đường kính khoảng 30 đến 500nm, hoặc có thể cao hơn trong trường hợp nhũ tương có màng mờ. Quá trình hình thành màng phim là sự bay hơi của dung môi hoặc nước và hình thành một lớp màng polymer liên tục bằng hiện tượng thuần vật lý.

Sự hình thành màng phim của các loại nhũ tương polymer được chia thành 3 bước:
1. Sự tập trung
2. Nén chặt lại
3. Quá trình liên kết và màng phim hình thành

Sau khi coating trên bề mặt vật liệu đối với nhựa nhũ tương (ví dụ clear topcoat) hoặc sơn thành phẩm, diễn ra hiện tượng giảm khối lượng đáng kể đối với nhũ tương, một mặt là kết quả của sự bay hơi nước và dung môi, mặt khác là sự hấp thụ vào chất nền. Việc giảm khối lượng buộc các phần tử polymer phải di chuyển lại gần nhau hơn và cuối cùng lực đẩy (được coi như sự hấp thụ của các chất ổn định) khiến cho các hạt polymer tiếp xúc với nhau. Ở giai đoạn này, tổng hàm lượng rắn của màng phim thường ở khoảng 70-80%. Sau khi hệ sườn của nhũ tương bị phá vỡ, sự hình thành màng phim là không thể đảo ngược lại. Tiếp đó, các hạt polymer bị nén chặt lại đến mức thay đổi hình dạng và giữa chúng chỉ còn các mao dẫn rất nhỏ, cho đến sau cùng là hình thành một màng phim đồng nhất. Ở giai đoạn này, tổng hàm lượng rắn của màng phim thường ở khoảng 90% và tăng chậm dần cho đến gần 100%.

Tuy nhiên, để sự liên kết hoàn tất thì lực kháng lại sự biến dạng và độ cứng Tg của polymer phải được khắc phục. Các phần tử cứng không thể tham gia quá trình liên kết. Bất kỳ một loại nhũ tương polymer nào cũng một nhiệt độ giới hạn nhất định mà ở nhiệt độ đó, các phần tử polymer mềm vượt qua lực kháng lại sự biến dạng và màng phim được hình thành. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ tạo màng tối thiểu (MFFT) và được xác định trên đĩa nhiệt độ Gradient. Những phần tử nhạy dọc theo đĩa cho phép xác định một mức trung gian là MFFT. Khi đó, nhiệt độ thấp hơn MFFT nhũ tương khô sẽ trở thành bột trắng còn nhiệt độ cao hơn MFFT, nhũ tương khi khô sẽ trở thành màng film trong.