Bài viết có thiên hướng về học thuật, có một số mặt hạn chế khi tiếp cận với người đọc do sử dụng các từ ngữ chuyên ngành. Mục đích bài viết nhằm đáp ứng cho các độc giả làm công tác nghiên cứu, các bạn sinh viên chuyên ngành kỹ thuật thường liên lạc với San Epo nhằm tìm kiếm các thông tin, tài liệu phục vụ công tác nghiên cứu, hay sử dụng để viện dẫn trong luận văn và đồ án tốt nghiệp …
Giới thiệu chung về Epoxy, sơn Epoxy: cấu tạo, ứng dụng và phân loại
Epoxy (hoặc polyepoxide ) trong hóa học, là tên của một nhóm nhựa nhiệt rắn (polyme) được hình thành từ các khối xây dựng (monome) có chứa vòng epoxide trong phân tử của chúng . Khi một polyme epoxy có trọng lượng phân tử tương đối thấp được trộn và xử lý bằng chất xúc tác hoặc “chất làm cứng” (có chứa các nhóm amin hoặc anhydride), các phân tử trở nên liên kết chéo để tạo thành một vật liệu bền, có tính bền cao, chống lại các hóa chất ăn mòn.
Các ứng dụng cho vật liệu dựa trên epoxy rất rộng rãi. Chúng là chất kết dính cực kỳ tốt và rất hữu ích trong việc chuẩn bị lớp phủ bề mặt bảo vệ. Chúng thường được sử dụng trong việc đóng và sửa chữa tàu thuyền, bảo vệ bảng mạch điện tử và chế tạo vật liệu composite , chẳng hạn như những vật liệu sử dụng cốt sợi carbon và sợi thủy tinh.
Ứng dụng dễ nhìn nhận nhất mà đại đa số mọi người có thể dễ dàng nhận thấy là ứng dụng làm lớp phủ bề mặt trong các sản phẩm của nhiều ngành công công nghiệp và Sơn sàn nhà xưởng. Hầu hết các loại nhựa epoxy phổ biến được tạo ra từ phản ứng giữa epichlorohydrin (một epoxide ) và bisphenol-A
Phản ứng tạo ra một loại polymer có trọng lượng phân tử thấp, được biết đến như là một “chất chuẩn bị epoxy”. Cấu trúc chung của chất chuẩn bị được trình bày dưới đây, trong đó n biểu thị số lượng tiểu đơn vị trùng hợp và nằm trong khoảng từ 0 đến khoảng 25.
Khi chất chuẩn bị epoxy (thành phần A) phản ứng với chất làm cứng bao gồm các amin, diamines hoặc anhydrid axit (thành phần B), một ma trận liên kết ngang được tạo ra, tương ứng với sản phẩm cuối cùng rất cứng và bền chắc.
Vì vậy, cấu thành 1 bộ sản phẩm sơn epoxy cho sàn nhà xưởng cũng dựa trên các lý thuyết tổng quát trên với:
+ Thành phần A: Chất chuẩn bị epoxy phối trộn với các hạt tạo màu siêu mịn, các chất gia cường, chất hoạt động bề mặt, dung môi, phụ gia…mục đích là để epoxy có màu sắc và thích hợp với các phương pháp thi công phổ cập như dùng chổi cọ rulo, bay, máy phun sơn. + Thành phần B: Chất đóng rắn gồm amin, diamines hoặc anhydrid axit
Cũng theo cấu tạo thì vật liệu epoxy hay sơn epoxy ngày nay có 3 loại chính lần lượt xuất hiện dần theo lịch sử quá trình nghiên cứu và ứng dụng:
+ Epoxy, Chế phẩm và sơn epoxy gốc dầu (xuất hiện đầu tiên).
+ Epoxy, Chế phẩm và sơn epoxy gốc nước + epoxy, Chế phẩm và sơn epoxy không dung môi (mới nhất hiện nay).
Những phát hiện sơ khai đặt nền móng đầu tiên về epoxy
Cho đến nay Epoxy và các chế phẩm của nó đã có lịch sử khoảng hơn 100 năm. Với việc được phát hiện từ đầu những năm 1890, công bố nghiên cứu lý thuyết năm 1934, công nhận nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất từ 1947 và thực sự được phổ biến từ giữa những năm 1950.
Dấu mốc đầu tiên là vào những năm 1890 (có tài liệu nói rằng 1909), khi Prileschajev – một nhà hóa học người Nga quan sát thấy rằng olefin sẽ phản ứng với axit peroxybenzoic tạo ra một hợp chất mới có tính chất ưu việt hơn – công thức ban đầu của Epoxy. Phát hiện này đã lôi kéo nhiều nhà hóa học Nga tìm cách nghiên cứu cách tổng hợp các hợp chất epoxy. Cho đến ngày nay việc phát hiện ra epoxidation axit peroxy hiện vẫn đang đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất nhựa epoxy.
Cùng khoảng thời gian sau đó nhiều nhà hóa học trên thế giới cũng bắt đầu các quá trình nghiên cứu tổng hợp và đưa ra các kết quả ban đầu. Tuy nhiên do diễn biến lịch sử thế giới trải qua 2 cuộc chiến tranh lớn (Thế chiến 1 và Thế chiến 2) các nghiên cứu đồng thời này được công bố cục bộ trong các khu vực địa lý mà không có sự trao đổi với nhau dẫn đến một số tranh cãi về việc ai là người đầu tiên công bố chính thức về cách thức tạo ra Epoxy cơ sở.
Tuy nhiên, có thể tạm khẳng định rằng Paul Schlack – một nhà hóa học Đức là người đầu tiên chính thức công bố báo cáo nghiên cứu về việc tổng hợp Epoxy từ việc ngưng tụ epoxit và amin trong một sáng chế được đăng ký cấp bằng tại Đức vào năm 1934.
Sự hình thành ngành công nghiệp epoxy
Mặc dù từ năm 1927, ở Hoa Kỳ và sau đó tại Châu âu đã có những nỗ lực thương mại đầu tiên để tổng hợp epoxy. Tuy nhiên phải đến năm 1936, những công bố đầu tiên cho sự tổng hợp của nhựa Epoxy bisphenol-A cùng ứng dụng trong sản xuất thương mại của Epoxy mới được chấp nhận chính thức và được cùng công nhận cho Tiến sĩ Pierre Castan tại Thụy Sĩ cũng như Tiến sĩ SO Greenlee tại Hoa Kỳ.
Khi nghiên cứu của Tiến sĩ Castan được triển khai và ứng dụng trong sản xuất tại công ty Ciba, Ltd của Thụy Sĩ (hiện tại thuộc Tập đoàn Huntsman của Hoa Kỳ). Còn nghiên cứu của Tiến sĩ Greenlee lại được tiến hành và áp dụng trong sản xuất cho công ty Devoe-Reynold của Hoa Kỳ (nay thuộc Hexion Special Chemicals).
Đến năm 1947 sản phầm nhựa Epoxy thương mại đã chính thức ra mắt và kể từ đó nó phát triển rất mạnh mẽ cả trong lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết lẫn ứng dụng sản xuất cho đến ngày nay. Theo thống kê tại Mỹ cho thấy chỉ riêng trong giai đoạn từ 1947 -:- 1985 mức tăng trưởng bình quân luôn đạt trên 20% mỗi năm.
Phương thức vận hành của ngành công nghiệp epoxy nói chung và lĩnh vực Sơn epoxy cho sàn nhà xưởng nói riêng:
Hiện tại, ngành công nghiệp epoxy có khoảng 50 nhà sản xuất hóa chất epoxy cơ bản. Các nhà sản xuất hóa chất epoxy cơ bản này thường không bán sản phẩm epoxy ở dạng có thể sử dụng được cho người người dùng cuối. Họ cung cấp nguyên liệu đầu vào cho các Công ty khác, để sản xuất ra các sản phẩm Epoxy thương phẩm cung cấp đến người tiêu dùng.
Các công ty sản xuất ra các sản phẩm Epoxy thương phẩm mua nguyên liệu epoxy từ các nhà sản xuất chính và sau đó pha trộn, sửa đổi hoặc tùy chỉnh các hệ thống epoxy từ nguyên liệu thô. Phần lớn các sản phẩm sơn epoxy (trong đó có sơn Epoxy cho sàn nhà xưởng) được sản xuất bởi các công ty theo hình thức này.
Có rất nhiều cách để các công ty này có thể thay đổi và tạo ra các sản phẩm Sơn epoxy, chẳng hạn như bằng cách thêm chất độn khoáng (bao gồm Talc , silica, alumina) , chất làm mềm, chất làm giảm độ nhớt , chất tạo màu, chất làm đặc, chất tăng tốc hoặc chất kích thích bám dính . Những sửa đổi này được thực hiện để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ bề mặt khác nhau và giảm chi phí, cải thiện hiệu suất và cải thiện sự thuận tiện cho thi công
Kết quả của sự linh hoạt trong áp dụng này đã tạo ra rất nhiều các sản phẩm được điều chỉnh theo yêu cầu ứng dụng cho các nhu cầu thị trường cụ thể. Có thể lấy ví dụ, chỉ riêng trong lĩnh vực Sơn sàn nhà xưởng có : Sơn Epoxy chống va đập mài mòn, Sơn Epoxy chống hóa chất, Sơn Epoxy kháng khuẩn, Sơn Epoxy chống tích điện …
Ứng dụng của epoxy nói chung và của Sơn Epoxy sàn nhà xưởng nói riêng
Ban đầu epoxy được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng hải và công nghiệp hàng không vũ trụ. khi được sử dụng làm lớp sơn lót nhằm tăng cường độ bám dính cho lớp sơn hoàn thiện thân tàu và sàn tàu nhờ những đặc tính vượt trội của nó về khả năng bám dính, chịu nhiệt và chống mài mòn và thích hợp với nhiều điều kiện làm việc khác nhau.
Từ cuối những năm 1950, việc sử dụng epoxy được mở rộng ra nhất nhiều lĩnh vực từ sản xuất dụng cụ công nghiệp, vật liệu tổng hợp, trong ngành thiết bị điện, điện tử, đồ gỗ…
và đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng công trình dân dụng – công nghiệp khi cung cấp một sự lựa chọn mới mẻ với chi phí hợp lý cho nhu cầu hoàn thiện bề mặt sàn nhà, sàn nhà xưởng. Có thể nói ngày nay, epoxy đã nổi lên như một vật liệu rất phổ biến và hữu ích khi hoàn thiện các bề mặt sàn bê tông nhà xưởng. Chủ nhà xưởng yêu thích sàn epoxy vì nó bền lâu, dễ lau chùi vệ sinh và chống trầy xước.
Một ưu điểm không thể phủ nhận rằng Sơn sàn Epoxy là giải pháp hợp lý nhất khi tổng hòa các được yếu tố Kinh tế – Kỹ thuật nhờ có chi phí hợp lý (có thể nói là thấp nhất) khi có rất nhiều lựa chọn để linh hoạt đáp ứng các nhu cầu hoàn thiện mặt sàn tùy theo toàn bộ hoặc từng yêu cầu đặc thù của mọi nhà xưởng.
Mặc dù ứng dụng của Epoxy trong xây dựng (sơn sàn Epoxy nhà xưởng…) chỉ là một phần nhỏ trong các ứng dụng của Epoxy, nhưng đây lại là ứng dụng mà mọi người biết đến nhiều nhất tại Việt Nam của Epoxy.
Bài viết do “Phòng Kỹ thuật” và “Phòng R&D” – SE, JSC biên soạn.
Bài viết có sử dụng các tài liệu viện dẫn, hình ảnh minh họa từ nhiều nguồn khác nhau nhằm nâng cao sự thân thiện với người đọc. Với các hình ảnh sử dụng, mặc dù đã cố gắng sàng lọc nhưng có thể vẫn có các vấn đề bản quyền. Chúng tôi xin lỗi và sẽ thay thế, thu hồi các hình ảnh này khi có yêu cầu của chủ sở hữu.
San Epo cho phép sử dụng một phần hoặc toàn bộ bài viết vào các mục đích phi thương mại./.
Các tài liệu tham khảo:
Epoxy Resins: Chemistry and Technology – Second Edition, phát hành bởi Clayton May
‘https://www.newworldencyclopedia.org/entry/Epoxy
‘https://buildingwithchemistry.org/chemistry-in-bc/epoxies-in-building-and-construction/
‘https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy
‘https://slideplayer.com/slide/5818532/