# NGUYÊN LIỆU & HÓA CHẤT NGÀNH SƠN

## Nhựa (Resins / Binders)

### Nhựa Alkyd
- Dầu / acid béo biến tính + polyol + anhydride
- Biến tính dài/vừa/ngắn ảnh hưởng độ tương thích, tốc độ khô
- Phối trộn với NC để tăng độ bóng, body, bám dính
- Là hệ nhựa phổ biến nhất cho **sơn lót (primer)** kim loại — nhưng đang được thay thế dần bằng alkyd-epoxy hoặc epoxy 2K cho hiệu suất bám dính & chống rỉ tốt hơn

### Nhựa Amino (Urea / Melamine)
- Dùng phối trộn với NC và Alkyd
- Cải thiện độ cứng, tốc độ khô
- Cần acid catalyst + nhiệt độ để đóng rắn triệt để

### Nhựa Ketone
- Nhựa tổng hợp từ ketone + aldehyde
- Dùng phối trộn với NC — tăng độ bóng, độ cứng, khả năng tương thích
- Độ trong suốt cao, ít ảnh hưởng màu sắc

### Nhựa Maleate / Maleic
- Maleic anhydride copolymer
- Kết hợp với NC — cải thiện bám dính, độ bền hóa học

### Nhựa Acrylic / Polyacrylate
- Gốc (Meth)acrylate copolymer
- Thermosetting hoặc thermoplastic tùy loại
- Dùng trong sơn nước và sơn dung môi
- Dạng **acrylic-PU hybrid** (copolymer lai) — dùng làm binder cho bột trét gỗ hệ nước, kết hợp ưu điểm bám dính của acrylic + đàn hồi/ bền của PU

### Nhựa PVAc (Polyvinyl Acetate)
- Nhũ tương hệ nước, giá rẻ
- Dùng trong keo gỗ, bột trét gỗ giá rẻ
- Độ bền nước kém hơn acrylic-PU hybrid

### Nhựa Polyester không no (Unsaturated Polyester — UP)
- Dùng trong sơn đá (stone coating / faux stone)
- Đóng rắn với MEK peroxide + Cobalt octoate
- Tạo nền (gel coat) = resin + bột độn + pigment

### Nhựa Epoxy
- Epoxy + hardener (amine/polyamide)
- Bám dính rất tốt, chịu hóa chất cao
- Thường dùng sơn lót (primer) cho kim loại, sàn công nghiệp

### Nhựa Polyurethane (PU)
- Polyol + Isocyanate (hardener)
- Tỷ lệ pha trộn quan trọng (thường 1:1, 2:1, 4:1 theo thể tích)
- Thời gian sống (pot life) hạn chế sau khi pha
- **Độ đàn hồi & linh hoạt**: PU nổi tiếng với sự kết hợp dẻo dai + đàn hồi + chống mài mòn. PU dạng thẳng (thermoplastic) hoặc phân tán nước tạo màng elastomer cực kỳ linh hoạt — lý tưởng cho da, vải, nhựa. PU 2K (polyester + aliphatic polyisocyanate) duy trì linh hoạt ngay cả khi nhiệt độ thay đổi đột ngột (sơn máy bay)

### Nhựa Polyester bão hòa (Saturated Polyester)
- Mạch thẳng (linear) → mềm dẻo hơn so với mạng lưới cross-link dày đặc
- Kết hợp với isocyanate khóa → màng linh hoạt, bám dính tốt
- Các polyester chứa chuỗi aliphatic dài (adipate, sebacate, azelate) → độ mềm dẻo vượt trội
- Dùng trong sơn cuộn (coil coating), sơn ô tô

### Chất đàn hồi (Elastomers)
- **SB Copolymer** (Styrene-Butadiene): Tỷ lệ butadiene cao → hoạt động như chất đàn hồi thực thụ
- **Cao su clo hóa / vòng hóa**: Kết hợp với chất hóa dẻo → màng chịu nước, đàn hồi

### Nhựa Polyvinyl Butyral (PVB)
- Màng rất linh hoạt
- Dùng làm phụ gia giảm độ giòn cho hệ cross-link cao
- Kết hợp Phenol resol tỷ lệ 95:5 đến 70:30 → sơn lon hộp, sơn cuộn
- Wash primer: PVB + H₃PO₄ cho bề mặt khó (nhôm, thép mạ kẽm)

### Copolymer EVA (Ethylene-Vinyl Acetate)
- Bổ sung để tăng linh hoạt + bám dính

## Dung môi (Solvents)

### Phân loại theo khả năng hòa tan (áp dụng cho sơn NC)

Hệ dung môi sơn NC gồm 3 nhóm:

**1. Dung môi hoạt tính (Active solvents)** — hòa tan thực sự nitrocellulose
- **Este**: Ethyl acetate, Butyl acetate (thông dụng nhất)
- **Ketone**: Acetone, MEK (Methyl Ethyl Ketone), MIBK (Methyl Isobutyl Ketone)
- Bay hơi nhanh → trung bình, là thành phần cốt lõi

**2. Dung môi ẩn (Latent solvents)** — bản thân không hòa tan NC, nhưng hỗ trợ khi có active solvent, giúp giảm giá thành
- **Cồn (Alcohols)**: Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol
- **Butanol** — đặc biệt quan trọng: chống blushing (màng sơn bị mờ/trắng) và cải thiện độ chảy (levelling)

**3. Chất pha loãng (Nonsolvents / Diluents)** — không hòa tan NC, thêm vào để giảm giá thành hoặc điều chỉnh độ nhớt
- **Hydrocarbon thơm**: Benzene, Toluene, Xylene

> Lưu ý: Cân bằng 3 nhóm này quyết định chất lượng màng sơn NC — giá thành, tốc độ khô, độ bóng, chống blushing.

### Dung môi thông dụng khác
- **Xylene / Toluene** — dung môi thơm, bay hơi nhanh, độc tính cao
- **Ethyl Acetate / Butyl Acetate** — ester, bay hơi trung bình, mùi dễ chịu hơn
- **Acetone / MEK** — ketone, bay hơi rất nhanh, hòa tan tốt
- **Ethylene Glycol Monobutyl Ether (BGE) / Propylene Glycol Monomethyl Ether (PM)** — glycol ether, chậm, hỗ trợ trải đều
- **Isopropyl Alcohol (IPA)** — cồn, dùng rửa dụng cụ

### Lưu ý dung môi
- Tốc độ bay hơi ảnh hưởng chất lượng màng sơn (khô quá nhanh → bọt, khô quá chậm → chảy)
- Dung môi tổng hợp (blend) = sự cân bằng giữa nhanh + trung bình + chậm

### Phân biệt: Latent solvent vs Diluent vs Co-solvent vs Coalescent

| Loại | Khả năng hòa tan nhựa | Vai trò chính | Hệ sơn điển hình | Ví dụ |
|------|----------------------|--------------|-----------------|-------|
| **Active solvent** (Dung môi hoạt tính) | ✅ Hòa tan hoàn toàn | Thành phần cốt lõi, hòa tan binder | Dung môi (NC, PU) | Este, Ketone |
| **Latent solvent** (Dung môi ẩn) | ⚠️ Chỉ hòa tan khi có active solvent | Hỗ trợ hòa tan + giảm giá thành + tăng khả năng dung nạp diluent | Hệ NC | Alcohols (Butanol chống blushing) |
| **Diluent / Non-solvent** (Chất pha loãng) | ❌ Không hòa tan | Giảm độ nhớt, tăng thể tích, hạ giá thành | Hệ dung môi nói chung | Toluene, Xylene, Benzene |
| **Reactive diluent** (Chất pha loãng phản ứng) | ✅ Tham gia phản ứng đóng rắn | Giảm độ nhớt khi thi công, sau đó **hội nhập vĩnh viễn** vào mạng lưới màng sơn thay vì bay hơi | High-solids, UV | Monomer acrylic, epoxy reactive diluent |
| **Co-solvent** (Dung môi hỗ trợ / đồng dung) | ✅ Giúp binder phân tán/hòa tan trong nước | Hòa tan + giảm nhớt + làm ướt pigment (2-15% sơn) | Sơn nước (water-borne) | Alcohols, Glycol ethers (Butyl glycol) |
| **Coalescent / Coalescing agent** (Chất hỗ trợ tạo màng) | ⚪ Chất hóa dẻo tạm thời | Làm mềm hạt polymer → hạ MFFT → hợp nhất màng; bay hơi sau khi tạo màng | Sơn nhũ tương / latex | Butyl glycol, Texanol |

**Lưu ý quan trọng:**
- Ranh giới Co-solvent vs Coalescent mờ: Butyl glycol vừa là co-solvent (giúp hòa tan, giảm nhớt) vừa là coalescent (hỗ trợ tạo màng). Khác biệt cốt lõi: **Co-solvent** tập trung vào tính tương thích & độ nhớt của dung dịch lỏng; **Coalescent** tập trung vào quá trình hợp nhất màng hạt polymer.
- Theo ISO 4618: Diluent được phép kết hợp với solvent miễn là không gây kết tủa hoặc kết tụ nhựa.
- **MFFT** = Minimum Film Formation Temperature — nhiệt độ tối thiểu để các hạt polymer hợp nhất thành màng liên tục.

### Phân biệt: Hòa tan (Dissolution) vs Pha loãng (Dilution)

| Tiêu chí | Hòa tan (Dissolution) | Pha loãng (Dilution) |
|----------|----------------------|---------------------|
| **Bản chất** | Dung môi hoạt tính xâm nhập, phá vỡ lực liên phân tử, solvate hóa nhựa → dung dịch thực sự | Bổ sung chất pha loãng (non-solvent) vào dung dịch đã có sẵn |
| **Điều kiện** | Thông số hòa tan (solubility parameter) của dung môi & nhựa tương đồng | Chất pha loãng có thông số hòa tan ngoài vùng hòa tan của nhựa |
| **Kết quả** | Dung dịch thực sự (real solution) — trong suốt, đồng nhất cấp phân tử | Hỗn hợp giảm độ nhớt, tăng thể tích; giới hạn bởi dilution ratio |
| **Hậu quả nếu quá mức** | — | Vượt dilution ratio → solubility parameter hỗn hợp lệch khỏi vùng hòa tan → chuỗi NC tách khỏi dung môi, liên kết chéo vật lý → **đặc lại (gel hóa) thay vì loãng ra**. Gọi là hiện tượng **"kick-out"** |
| **Mục đích** | Giữ nhựa ổn định trong dung dịch → quyết định chất lượng màng (bóng, nhẵn, cơ tính) | Giảm độ nhớt để thi công + giảm giá thành (diluent rẻ hơn active solvent) |
| **Tác nhân** | Active / True solvents (Este, Ketone) | Diluents / Non-solvents (Hydrocarbon thơm, béo) |

> **Tóm lại:** Hòa tan = can thiệp vào cấu trúc nhựa → dung dịch đồng nhất. Pha loãng = thêm chất lỏng không hòa tan → loãng nhớt, tăng thể tích, hạ giá thành.
>
> ⚠️ **Reactive diluent** là loại đặc biệt: vừa giảm nhớt (pha loãng) vừa **tham gia phản ứng cross-link** → hội nhập vĩnh viễn vào màng, không bay hơi. Dùng trong High-solids và sơn UV.

## Dung môi rửa hệ nước
- Ghi chép nghiên cứu từ anh

## Dung môi & hóa chất tẩy sơn (Paint Removers / Paint Strippers)

> Khác với dung môi pha loãng (giữ nhựa ở trạng thái lỏng ổn định), dung môi remover được thiết kế để **phá vỡ, làm trương nở (swell) hoặc hòa tan màng sơn đã khô/đóng rắn** để tách khỏi bề mặt.

### 1. Hệ dung môi trung tính (Neutral / Solvent-based)
- Cơ chế: hòa tan vật lý hoặc làm trương nở màng sơn mà không phá vỡ liên kết hóa học polyme
- Hiệu quả rất tốt với: sơn khô vật lý (NC, vinyl, polyacrylate); trương nở tốt sơn đóng rắn hóa học (epoxy, PU, alkyd)

**Hệ chứa clo (truyền thống):**
- **Dichloromethane (methylene chloride)** — mạnh nhất, trương nở gần như mọi loại màng sơn
- Thường kết hợp với ketone/este nhiệt độ sôi thấp
- ⚠️ Đang bị loại bỏ do độc tính (gây ung thư), ô nhiễm môi trường

**Hệ không chứa clo (CHC-free / hiện đại):**
- Dung môi thay thế: NMP, DMF, DMSO, Propylene carbonate, Este dicarboxylic, Glycol ethers
- Kết hợp với cồn + hydrocarbon thơm
- ✅ An toàn hơn, dễ phân hủy sinh học; ⏱️ tẩy chậm hơn hệ chứa clo

### 2. Thành phần phụ trợ bắt buộc
| Thành phần | Vai trò |
|------------|---------|
| **Chất làm chậm bay hơi** (Evaporation retarders) | Giữ remover ướt lâu — dùng dung môi sôi cao (tetrahydronaphthalene, benzyl alcohol) hoặc lớp sáp paraffin nổi trên mặt |
| **Chất hoạt động bề mặt & nhũ hóa** | Thẩm thấu sâu, len lỏi xuống bề mặt tiếp xúc → đẩy màng sơn tróc |
| **Chất làm đặc** (Thickening agents) | Tạo dạng gel/paste → bám trên bề mặt thẳng đứng không chảy |

### 3. Hệ hóa chất tẩy sơn Axit & Kiềm (Chemical Removers)
- Cơ chế: **bẻ gãy liên kết hóa học** của màng sơn

**Tẩy kiềm nóng (Hot Alkaline Baths):**
- 50-70% KOH/NaOH + dung môi sôi cao (glycol ethers), nấu ở 50-95°C
- Thủy phân liên kết hóa học trong chất tạo màng
- ✅ Kinh tế, phù hợp tẩy trên nền thép
- Sodium gluconate thường dùng để bóc tách, phân tán bột màu kim loại

**Tẩy Axit (Acid Removers):**
- Nền axit sulfuric — ăn mòn, trương nở cực mạnh
- Dùng cho trường hợp đặc biệt: tẩy sơn tĩnh điện bột epoxy hoặc polyamide

## Phụ gia (Additives)

### Chất trải, phân tán (Wetting & Dispersing)
- Giúp pigment phân tán đều trong binder
- Giảm thời gian nghiền, tăng độ bóng

### Chất chống tạo bọt (Defoamer / Anti-foam)
- Quan trọng trong sơn nước
- Silicon-based hoặc mineral oil-based

### Chất hỗ trợ tạo màng (Coalescent / Coalescing agent)
- Dùng trong sơn nhũ tương / sơn nước
- **Cơ chế**: Làm chất hóa dẻo tạm thời → hạ thấp MFFT → giúp hạt polymer biến dạng, hợp nhất thành màng liên tục → bay hơi sau khi tạo màng
- **Ví dụ**: Butyl glycol, Texanol
- **Lưu ý**: Butyl glycol vừa là co-solvent vừa là coalescent

### Chất xúc tác (Catalysts)
- Thúc đẩy phản ứng đóng rắn
- Acid catalyst cho alkyd-melamine; Cobalt cho UP; Amine cho epoxy
- Trong bột trét gỗ hệ nước: dùng hệ binder acrylic-PU hybrid hoặc PVAc — coalescence (hợp nhất) tự nhiên khi nước bay hơi, không cần catalyst riêng

### Chất diệt khuẩn & bảo quản (Biocides / Preservatives)
- Dùng trong sản phẩm hệ nước (sơn, bột trét) để chống nấm mốc, vi sinh vật phân hủy polymer
- **BIT** (1,2-benzisothiazol-3(2H)-one) + **MIT** — hàm lượng <0.05%
- Kéo dài thời gian bảo quản 2-3 năm

### Công nghệ bảo quản sơn xanh (Smart Preservation)

Khi ngành sơn chuyển sang nguyên liệu sinh học (dễ phân hủy) và Low-VOC → vô tình tạo "bữa tiệc" dinh dưỡng cho vi khuẩn/nấm mốc (đặc biệt Pseudomonas kháng thuốc). Trong khi đó, các chất diệt khuẩn truyền thống (isothiazolinones, formaldehyde) đang bị siết chặt vì dị ứng da & độc hại.

**1. Công nghệ vi nang (Encapsulated Biocides / Controlled-Release)**
- Hoạt chất (biocide) được bao bọc trong ma trận/lớp vỏ bảo vệ siêu nhỏ
- ✅ Bảo vệ hoạt chất khỏi phân hủy bởi UV, ẩm, phản ứng phụ với thành phần khác
- ✅ Giải phóng từ từ, đều đặn → kéo dài thời gian bảo vệ → giảm tổng lượng hóa chất độc hại

**2. Phụ gia đa chức năng (Multifunctional Additives)**
- Tích hợp vào cấu trúc sơn ngay từ đầu (ổn định pH, duy trì độ nhớt, phân tán sắc tố) + gián tiếp ức chế vi sinh vật
- ✅ Giảm tính dễ tổn thương của cấu trúc sơn, tạo môi trường kém lý tưởng cho vi khuẩn
- Lấy cảm hứng từ ngành mỹ phẩm (hạn chế chất bảo quản độc hại)

**3. Chiến lược bảo quản toàn diện (Holistic Preservation)**
- Coi bảo quản là phần tích hợp ngay từ đầu vào công thức (chọn nguyên liệu thô sinh học, kiểm soát môi trường vi mô), không phải "phụ gia đổ thêm vào cuối"

### Chất chống lắng & chống chảy (Rheology modifiers)
- **Bentonite / Montmorillonite**: Khoáng sét tự nhiên — tạo thixotropy (lỏng khi khuấy/trét, đặc khi ngừng) + chống lắng hạt nặng
- **Fumed Silica (SiO₂ dạng nano)**: Hydrophilic grade (Aerosil 200) — diện tích bề mặt 150-400 m²/g, dùng 0.5-1.5% làm phụ gia chống lắng & chống chảy
  - ⚠️ Không thay thế hoàn toàn cát thạch anh được (hút hết nước & binder, co ngót cao, khó chà)

### Chất hóa dẻo (Plasticizers)

**Chức năng:** Giảm lực hút liên phân tử giữa các chuỗi polymer → tăng độ mềm dẻo, giảm Tg (nhiệt độ chuyển thủy tinh), chống nứt.

**Hóa dẻo nội tại (Internal plasticization):**
- Dùng monomer "mềm" khi tổng hợp nhựa: axit adipic/azelaic/sebacic (thay phthalic) cho polyester/alkyd; butyl acrylate (thay methyl methacrylate) cho acrylic
- Mật độ cross-link thấp → linh hoạt hơn

**Hóa dẻo ngoại lai (External plasticization):**
| Loại | Chất | Đặc điểm |
|------|------|---------|
| **Monomeric** (phân tử nhỏ) | DOP, DBP, este adipic/sebacic | ✅ Hiệu quả ngay. ⚠️ Bay hơi dần → màng giòn lại |
| **Polymeric** (nhựa mềm) | Polyester aliphatic (adipate, sebacate), alkyd ngắn không khô | ✅ Duy trì hóa dẻo lâu dài, không bay hơi |

### Chất làm mờ (Matting Agent)
- Silica (SiO₂) vô định hình — dạng micronized
- Càng nhiều → càng mờ, giảm độ bóng
- Ảnh hưởng đến độ trong, độ cứng, khả năng chà nhám

## Bột màu & Bột độn
- **Titanium Dioxide (TiO₂)** — màu trắng cơ bản, độ che phủ cao
- **Carbon Black** — Bột màu đen quan trọng nhất trong ngành sơn
  - Sản xuất: đốt cháy không hoàn toàn hydrocarbon
  - **Kích thước**: 10-100 nm, diện tích bề mặt cực lớn; 1g lampblack chứa hạt nhiều gấp 60 lần 1g TiO₂
  - **Quang học**: Hấp thụ đến 99.8% ánh sáng (gồm UV + IR) → tinting strength & độ che phủ rất cao chỉ với lượng nhỏ
  - **Bảo vệ**: Hấp thụ tia UV → chất ổn định UV tự nhiên → chống chịu thời tiết vượt trội
  - **Độ bền hóa học**: Cực kỳ bền — không tan trong axit, kiềm hay dung môi
  - **Thách thức**: Kích thước siêu nhỏ → khó phân tán, dễ vón cục, hút nhiều dầu → cần xử lý oxy hóa bề mặt để tạo nhóm chức phân cực, giúp thấm ướt & phân tán ổn định
- **Iron Oxides** — đỏ, vàng, đen, nâu
- **Organic Pigments** — màu hữu cơ (pthalocyanine blue/green, quinacridone, azo)
- **Bột độn**: Talc, CaCO₃, BaSO₄, mica — giảm giá thành, kiểm soát độ bóng, tăng độ dày màng
### Bột màu chức năng chống ăn mòn (Anticorrosion pigments)
- Dùng trong **sơn lót (primer)** cho kim loại
- **Kẽm cromat / Stronti cromat**: Chống filiform corrosion — dùng trong sơn lót hàng không. ⚠️ Đang bị thay thế do độc hại
- **Kẽm photphat (Zinc phosphate)**: Thay thế cromat — an toàn hơn, hiệu quả chống rỉ tốt

---
> Liên kết: [[tong-quan-nganh-son]] | [[cong-nghe-che-tao]] | [[ung-dung-theo-he-son]] | [[tieu-chuan-kiem-tra]] | [[bao_cao_bot_thach_anh_min]]

*Cập nhật dần khi anh đọc tài liệu mới*