Trong bài đăng cuối cùng của loạt năm bài về phân tích sơn, bài viết này sẽ làm rõ khả năng ảnh hưởng của chất kết dính lên tính chất của chất phủ - đặc biệt là vai trò của khối lượng phân tử (MW) và cấu trúc phân tử.

Khi xem xét các tính chất của sơn và lớp phủ, thật dễ dàng để tập trung sự chú ý vào các chất màu và chất độn. Nhưng tất nhiên, chất kết dính cũng có vai trò thiết yếu trong việc tổng hòa hai chất chất kể trên.

Vì vậy, độc giả có thể tìm hiểu sâu hơn về các tính chất của nhựa acrylic, polyurethane hoặc epoxy mà bạn đang sử dụng trong công thức sơn của mình - đặc biệt, hãy đảm bảo rằng giá trị khối lượng phân tử (MW) và cấu trúc phân tử của nó sẽ được tối ưu hóa cho ứng dụng.

Làm thế nào để phân tích khối lượng phân tử (MW) của vật liệu polyme?

Trước đây, một số phương pháp được dùng để xác định khối lượng phân tử, bao gồm phân tích nhóm cuối (end groups) và phương pháp tán xạ ánh sáng, nhưng hiện nay hầu hết đã được thay thế bằng phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC), còn được gọi là sắc ký loại trừ kích thước (SEC). Phương pháp này hoạt động bằng cách đưa dung dịch polyme qua cột chứa các hạt gel có kích thước khác nhau. Các phân tử nhỏ hơn bị giữ lại trong các lỗ xốp, bởi vậy chúng sẽ cần nhiều thời gian hơn để đi qua cột.

Một đầu dò (detector) “phù hợp” có thể xây dựng được biểu đồ đường cong thể hiện thời gian lưu - thời gian đặc trưng cần thiết để một chất phân tích thể đi qua hệ thống (từ đầu vào cột đến đầu dò) và rửa giải, từ đó (nếu muốn) ta có thể dịch chuyển từ trái sang phải nhằm xác định khối lượng rửa giải các hợp chất so với trọng lượng tương ứng phân bố. Biểu đồ này không chỉ xác định được trọng lượng phân tử tương đối MW trung bình, mà còn phân tích được sự phân bố trọng lượng phân tử của các polyme hòa tan hữu cơ.

Phân tích khối lượng phân tử MW không chỉ xác định giá trị 'trung bình': Phương pháp GPC / SEC cũng rất lý tưởng để phân tích sự phân bố khối lượng phân tử, như các polyme trong ví dụ này.

Tối đa hóa dữ liệu chỉ từ một mẫu duy nhất

Trước khi đào sâu vấn đề, bài viết sẽ làm rõ yếu tố lựa chọn đầu dò “phù hợp”. Hầu hết đầu dò được sử dụng trong GPC / SEC dựa trên phép đo chỉ số khúc xạ, nhưng vấn đề là trừ khi bạn đang sử dụng các tiêu chuẩn hiệu chuẩn giống hệt với polymer đang được phân tích, nó sẽ chỉ thể hiện khối lượng phân tử tương đối, và điều này không đặc biệt hữu ích.

Một phương pháp hiệu quả hơn là sử dụng đầu dò tán xạ ánh sáng, cho phép sử dụng các tiêu chuẩn chung và xác định các giá trị khối lượng phân tử MW và sự phân bố khối lượng phân tử tuyệt đối. Đồng thời, nếu kết hợp Đo độ nhớt mao quản trong hệ thống, ta có thể xác định được sự phân nhánh polyme và cấu trúc phân tử, trong khi đầu dò UV sẽ thể hiện mọi nhóm mang màu hiện diện trong hệ thống (từ đó cung cấp thông tin về nồng độ chất đồng trùng hợp nếu một trong các monome có mùi thơm). Vì vậy, ta có thể dễ dàng nhận được rất nhiều dữ liệu hữu ích chỉ từ một mẫu duy nhất.

Đầu dò tán xạ ánh sáng là một công nghệ cốt lõi để kiểm tra các đặc tính MW.

Các ứng dụng của Kỹ thuật GPC/SEC trong ngành sơn

Quá nhiều cho cách đo phân bố trọng lượng phân tử. Những dữ liệu này sẽ cho ý nghĩa gì?

Tinh chỉnh hiệu suất lớp phủ

Một ứng dụng chính của MW là giúp lựa chọn chính xác chất kết dính tạo nên chất phủ hoàn chỉnh. Đây được coi là một quá trình cân bằng khó khăn. Ví dụ, với nhiều loại sơn khối lượng phân tử của vật liệu polyme cao hơn có thể cho bề mặt hoàn thiện bền hơn với thời gian, trong khi các giá trị thấp hơn có thể cho độ bóng tốt hơn.

Hiểu về giá trị khối lượng và sự phân bố của các phân tử là điều cần thiết và kỹ thuật sắc ký thẩm thấu gel GPC / SEC kết hợp với đầu dò tán xạ ánh sáng và nhớt kế sẽ là phương pháp tối ưu kết quả phân tích. Ngoài ra, nếu ứng dụng thêm các phương pháp đo khác, ta có thể mở ra các tùy chọn để xác định chính xác hình dạng và cấu trúc của polymer trong dung môi và hơn thế nữa.

Kiểm soát độ nhớt công thức

Thật vậy, Độ nhớt là một đặc tính thiết yếu của công thức sơn hoặc nhựa, trong đó các tính chất vật lý của chất kết dính của vật liệu polyme đóng một vai trò quan trọng. Một lần nữa, giá trị khối lượng phân tử và sự phân bố của các phân tử, cùng với mức độ phân nhánh chuỗi, là những thước đo quan trọng cần nắm rõ.

Độ nhớt là một yếu tố quan trọng của một công thức và bị ảnh hưởng bởi các đặc tính phân tử của chất kết dính.

Tối ưu hóa độ ổn định phân tán

Để ngăn chặn các hạt sắc tố (pigment) kết tụ và lắng xuống, kỹ thuật xác định kích thước hạt phân tử và thế tĩnh điện Zeta cũng rất quan trọng đối với dung môi phân cực (chẳng hạn như nước).

Tuy nhiên, đối với dung môi không phân cực, chất phân tán trong hợp chất polyme quan trọng không kém để đạt được sự ổn định của thành phẩm, nhờ tạo ra một lớp màng xung quanh mỗi hạt. Để thực hiện tốt công việc này, các đặc tính của polyme cần được xác định chặt chẽ, chìa khóa chính là phương pháp GPC / SEC – một kỹ thuật không thể thiếu của nhà khoa học công thức.

Kỹ thuật GPC / SEC - Giúp chuyên gia bào chế hiểu rõ khối lượng và sự phân bố của các phân tử  

Trên đây là tổng quan về kỹ thuật giúp xác định chính xác khối lượng và khả năng phân tán của các phân tử có trong dung môi hữu cơ. Tác giả hy vọng bài viết đã làm nổi bật một vài kiến thức trọng tâm về giá trị khối lượng và sự phân bố kích thước hạt là cần thiết trong việc tối ưu chất kết dính mà mọi nhà sản xuất sơn và chất phủ cần xem xét.

Không chỉ vậy, điều quan trọng cần lưu ý là bằng cách sử dụng thiết bị GPC / SEC với nhiều phương thức đo lường, ta có thể tạo ra lượng thông tin hữu ích tối đa. Từ đó, ta có thể đảm bảo rằng chất kết dính đang “gia tăng trọng lượng” về chất lượng trong công thức sơn của bạn!

Tìm đọc thêm các bài đọc trong chuỗi năm bài đăng - Làm thế nào để cải tiến công thức pha chế sơn và chất phủ bề mặt: 

Làm thế nào để cải tiến công thức pha chế sơn và chất phủ bề mặt: Phân tích nguyên tố (Phần 1)

Làm thế nào để cải tiến công thức pha chế sơn và chất phủ bề mặt: Phân tích pha tinh thể (Phần 2)

Làm sao để cải thiện công thức sơn và chất phủ: Đo kích thước hạt (Phần 3)

Làm sao để cải thiện công thức sơn và chất phủ: Đo thế Zeta (Phần 4)

Cần hỗ trợ thêm thông tin, Quý khách vui lòng liên hệ:

Ms. Lê Thị Thùy Trang, Phòng Marketing, DKSH. 

📞 Điện thoại: (+84) 906 654 815

✉ Email: tecinfo.vn@dksh.com

Hoặc để lại thông tin như form bên dưới: