VẬT LIỆU PHỦ - 2.1.1 Giới thiệu về polymer

2. Chất kết dính

2.1 Giới thiệu

2.1.1 Giới thiệu về polymer

Chất kết dính hay chất tạo màng được mô tả như là một trong những thành phần quan trọng nhất của sơn và chất phủ. Chất kết dính về cơ bản là vật liệu polyme và vì thế việc trình bày một số khái niệm và những định nghĩa có liên quan đến polymer sẽ rất hữu ích trong việc hiểu những loại chất kết dính khác nhau được sử dụng trong sơn và chất phủ.

Hiểu đơn hgiản, polymer là một phân tử khổng lồ. Không giống như các phân tử như nước, benzoic acid và glucose, polymer là những phân tử lớn có cấu trúc dạng chuỗi. Cấu trúc chuỗi dài này được hình thành bởi sự liên kết của các phần tử nhỏ được gọi là monomer. Quá trình hóa học liên kết các monomer với nhau để hình thành cấu trúc dạng chuỗi là một phản ứng được gọi là trùng hợp - polimerization.

Cần lưu ý là trong một phản ứng polymerization, có rất nhiều chuỗi polymer được hình thành, và những chuỗi này không giống nhau về kích thước và độ dài. Số lượng phần tử monomer trung bình trong một mẫu polymer được biết như là độ trùng hợp - DP. Tương tự, khối lượng phân tử MW của một mẫu polymer được tính bằng cách lấy trung bình các MW của những chuỗi riêng lẻ - Mn. Mn có thể tính bằng cách nhân DP với MW của một cầu trúc (phần tử) đơn vị được lặp lại.

Phụ thuộc vào loại polymer và quá trình polymerization, Mn có thể từ vài ngàn đến vài trăm ngàn grams/mole. Polymer có giá trị Mn thấp, khoảng vài ngàn grams/mole, thường được xem như là oligomers. Rất nhiều polymer có sẵn trong tự nhiên hoặc được tổng hợp bởi những cơ thể sống và tất cả được gọi là polymer tự nhiên. Trong khi đó những polyme được hình thành từ monomer bằng phản ứng polymerization được gọi là polymer nhân tạo hay tổng hợp. Cả polymer tự nhiên và polymer tổng hợp đều được sử dụng trong sơn và chất phủ. Trong công nghiệp sơn và chất phủ, thuật ngữ resin thì thường được dùng để chỉ vật liệu polymer. Polymer, resin và chất kết dính đều có thể được sử dụng thay thế cho nhau.

Có hai loại phản ứng polymerization cơ bản như sau:

Polymerization chuỗi (polymerization cộng – trùng hợp)

Trong quá trình này, những polymer có MW cao được hìn t hành bằng sự liên kết hóa học giữa những monomer thông qua một phản ứng polymerization rất nhanh. Quá trình này yêu cầu một hợp chất để khơi màu phản ứng, như là những gốc hay ion tự do. Một khi đã bắt đầu, các monomer sẽ kết hợp để hình thành một chuỗi tăng dần các monomer đơn vị, được gọi là giai đoạn lan truyền. Những chuỗi đang lan truyền này kết thúc bằng một số nhánh khác nhau. Bên dưới mô tả sự polymerization của methyl metharylate thành poly (methyl methacrylate) bằng sự polymerization chuỗi. Hầu hết các polymer được sử dụng trong sơn và chất phủ được tổng hợp theo quá trình này là polymer acrylic và vinyl.

Polymerization từng bước (polymerization ngưng tụ - trùng ngưng)

Trong kiểu polymerization này, những mononer với ít nhất hai nhóm chức được sử dụng, và liên kết giữa những monomer được hình thành bằng phản ứng giữa những nhóm chức, nói chung là sẽ tạo ra những sản phẩm có MW thấp như là nước. MW cúa polymer phát triển theo từng bước với tốc độ chậm hơn so với polymerization chuỗi. Loại polymerization này không tạo ra một polymer có MW cao.