Chất phụ gia thấm ướt và phân tán cho sơn là gì?

Chất phụ gia thấm ướt (wetting) bột màu được đưa vào sơn nhằm làm giảm sức căng bề mặt phân cách giữa bột màu và nhựa, đảm bảo bột màu thấm ướt nhựa tạo thuận lợi cho giai đoạn nghiền sơn kế tiếp.

Chất phụ gia phân tán có tác dụng chống keo tụ các bột màu đã được nghiền, tách chúng ra bằng lực đẩy tĩnh điện hoặc hiệu ứng án ngữ không gian bởi các nhóm chức của chất phụ gia hấp phụ trên bề mặt bột màu (dạng bền hóa entropy).

Chất phụ gia thấm ướt và phân tán cho sơn (Wetting & Dispersing Additives) giúp thực hiện tốt các giai đoạn thấm ướt, nghiền và ổn định trong quá trình sản xuất sơn màu.

Yêu cầu đối với chất phụ gia phân tán

1. Sơn gốc nước

Yêu cầu chất phụ gia thấm ướt và phân tán cho hệ sơn gốc nước: Tác dụng làm bền theo cơ chế lực đẩy tĩnh điện. Chất phụ gia đặc trưng về mặt hóa học giống như chất đa điện ly, nghĩa là khi chúng hấp thụ vào bề mặt bột màu, chúng sẽ chuyển điện tích vào bột màu làm cho các hạt bột màu mang cùng loại điện tích và có tác dụng giảm mạnh sự keo tụ bột màu. Như vậy, trong hệ sơn gốc nước cần phải có 2 loại chất phụ gia thấm ướt và phân tán. Thường là các chất phụ gia:

Dung dịch Copolymer Acrylic được trung hòa bởi các amin
Gốc acid béo, các ethoxylate gốc rượu và gốc vòng thơm
Các Polyacrylate và các muối Polyphosphate
Dung dịch Copolymer Styrene Acrylic

2. Sơn gốc dung môi

Tác dụng làm bền bột màu theo cơ chế khác với hệ sơn gốc nước. Chất phụ gia phân tán có chứa các nhóm ái lực bột màu hoặc các nhóm mỏ neo. Các nhóm này tạo sự hấp phụ mạnh trên bề mặt bột màu, ngoài ra phân tử chất phân tán còn chứa một hoặc nhiều chuỗi mạch Hydrocarbon đâm xuyên từ bề mặt bột màu vào dung dịch nhựa chung quanh tạo hiệu ứng án ngữ không gian làm cho các hạt bột màu không thể keo tụ lại được. Với cấu tạo hóa học đặc biệt, nhóm mỏ neo phân cực ái nước và nhóm hydrocarbon kỵ nước không phân cực, các chất phụ gia phân tán này vừa có tác dụng án ngữ không gian, vừa có tác dụng thấm ướt bột màu.

Các chất phụ gia thấm ướt và phân tán dùng cho hệ sơn gốc dung môi thường là các chất sau đây:

Các chất kiểu acid, thường chứa nhiều nhóm chức tính acid được nối với khung kỵ nước.
Các muối (trung hòa điện tích) của acid carbonic hoặc polycarbonic được trung hòa với các amine mạch dài.
Các Polymer non-ionic có gắn nhiều nhóm amine và các chuỗi mạch dài tan trong dung môi.

Sự phân loại các chất phụ gia thấm ướt và phân tán theo cấu tạo hóa học nói trên chưa phản ánh hiệu quả tác dụng riêng biệt đối với bột màu, vì vậy còn có cách phân loại theo tác dụng đặc biệt của loại chất phụ gia thấm ướt và phân tán, đó là: Chất phụ gia chống keo tụ bột màu (Deflocculating Additives) và chất phụ gia kiểm soát sự keo tụ bột màu (Controlled Flocculating Additives). Sự phân loại này rõ ràng hơn và nhiều khi được đặt tên cho chất phụ gia (tuy nhiên, đối với hệ sơn gốc nước lại ít có ý nghĩa do bản chất làm bền bột màu là lực đẩy tĩnh điện).

Cụ thể như sau:

Ở chất phụ gia chống keo tụ: Do bản chất hấp phụ trên bề mặt bột màu tạo hiệu ứng án ngữ không gian chống lại sự keo tụ (đồng thời lại dễ tạo ra sự đóng lắng bột màu).

Chất phụ gia chống keo tụ chủ yếu dùng cho loại sơn phủ ngoài cùng (top coat) là loại sơn yêu cầu độ bóng cao, và phát huy hiệu quả của bột màu sử dụng ở mức cao nhất.

Ở chất phụ gia kiểm soát sự keo tụ: Nếu các nhóm ái lực bột màu có sự định vị tại phần cuối của chuỗi mạch phân tử, thì sẽ phát huy tác dụng cầu nối giữa các hạt bột màu, kết quả là sụ keo tụ bột màu được kiểm soát.

Chất phụ gia kiểm soát sự keo tụ có thể gây tác dụng làm giảm độ bóng nhưng do sơn sẽ đặc hơn nên cũng làm giảm sự loang chảy (sagging) màng sơn và ít bị đóng lắng. Thường chất phụ gia chống keo tụ dùng phối hợp với các chất phụ gia lưu biến để phát huy hiệu quả.