NHỰA NITRO CELLULOSE  (NC)

I. Định Nghĩa:

• Nitrocellulose (gọi tắt là NC) được tạo ra bằng phản ứng ester hóa của acid nitric với các nhóm hydroxy tự do của cellulose trong sự có mặt của acid sulfuric. Sau đó, nhựa được thêm vào một số loại dung môi để tạo ra sơn và sơn Nitrocellulose thường được sử dụng trên bề mặt gỗ.
• Mức độ nitrate hóa của cellulose cần được kiểm soát cẩn thận. Nếu các nhóm hydroxyl đều bị ester hóa thì sản phẩm tạo thành sẽ rất dễ cháy và nguy hiểm.
• Cellulose nitrate được đặc trưng bởi các tính chất hoặc thông số sau:

1.  Hàm lượng nitơ (mức độ ester hóa)
2.  Tính hòa tan
3.  Độ nhớt

•  Hàm lượng nitơ của cellulose nitrate để sử dụng trong sơn và mực in xấp xỉ nằm trong khoảng từ 10,7% đến 12,2%. Mức độ ester hóa có ảnh hưởng lớn đến khả năng hòa tan của cellulose nitrate. Khi mức độ ester hóa giảm thì độ hòa tan của cellulose nitrate trong các loại alcol tăng lên.

  Loại NC được dùng phổ biến trong sơn gỗ là loại E (hàm lượng nitơ: 10.9-11.3; nhóm ester trên mỗi đơn vị cấu trúc: 1.18-1.23). NC loại E có thể hòa tan trong ester, ketone và glycol ether. Chúng tương thích tốt với nhiều loại nhựa khác. So với các loại khác, loại này có đặc điểm là tạo màng cứng, dung môi bay hơi nhanh, hoà tan tốt với alcol, hydrocacbon béo, hydrocacbon thơm và đạt được các tính chất cơ học tốt.  

II.Tính Chất Cần Thiết Của Nitrocellulose

• Một trong những tính chất quan trọng nhất của nitrocellulose là khả năng hoà tan tốt trong nhiều loại dung môi (ester, ketone, glycol ether, alcohol…)
• Có ba loại dung môi liên quan đến khả năng hòa tan của cellulose nitrate:

1. Dung môi thật: có thể hòa tan hoàn toàn cellulose nitrate mà không cần thêm các dung môi khác. Một số dung môi hoạt động quan trọng nhất: ester acetate (ví dụ: etyl, butyl hoặc propyl acetate), ketone (ví dụ: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone), Glycol Acetate ( PMA), dẫn xuất của glycol ether.
2. Đồng dung môi cần phải kết hợp với dung môi thật để hoà tan cellulose nitrate. Đồng dung môi làm tăng khả năng hoà tan của dung môi thật. Đồng dung môi gồm alcol bậc cao. Methanol và ethanol và ether thuộc dung môi thật.
3. Không dung môi (Chất pha loãng) không hoà tan chất tạo màng mà làm giảm một phần khả năng hòa tan của dung môi thật. Gồm các hydrocarbon thơm (Toluene, Xylene…), hydrocarbon béo.

• Dung môi đóng một vai trò quan trọng đối với sự hình thành màng và ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của màng sơn. Tỷ lệ dung môi phải được điều chỉnh theo tính chất bay hơi. Tốc độ bay hơi được điều chỉnh để tránh hiệu ứng không tương thích làm cho màng sơn bị mờ.

III. Nhựa Kết Hợp

• Nếu chỉ sử dụng NC thì màng sơn giòn, không đàn hồi. Do đó, chúng được kết hợp với chất hoá dẻo hoặc với nhựa. Trong sơn gỗ, NC kết hợp với nhựa Alkyd được sử dụng phổ biến.
• Nhựa alkyd loại Short Oil hoặc Medium Oil trên cơ sở các acid béo no như acid béo tổng hợp hoặc acid béo trong dầu dừa, dầu nành có tác dụng hóa dẻo đối với NC. Nhựa Alkyd trên cơ sở acid béo giàu acid oleic (ví dụ dầu đậu phộng) hoặc nhựa alkyd dựa trên acid béo ricinoleic cũng như acid béo dầu thầu dầu cũng được sử dụng cho mục đích hóa dẻo NC.
• Ngoài ra, nhựa cứng (Maleic) cũng được sử dụng kết hợp để cải thiện cứng, tăng độ dày màng sơn và dễ xả nhám. Hệ nhựa Alkyd-NC có thể có thành phần rất đa dạng.
• Trong một số trường hợp, hỗn hợp bao gồm NC và nhựa Alkyd trong hỗn hợp dung môi là đủ.
• Màng NC được đặc trưng bởi độ cứng và độ trong suốt tốt. Giá thành thấp; khả năng hòa tan trong rượu và axetat rất tốt và thời gian khô thường nhanh, được điều chỉnh bằng sự bay hơi của dung môi. Hàm lượng dung môi ở giai đoạn thi công là rất cao (lên đến 80% trọng lượng) do kích thước phân tử của các chuỗi polyme yêu cầu sử dụng một lượng lớn dung môi để giảm độ nhớt của dung dịch. Kết quả là, sơn NC có VOC cao.

IV. Bảo Quản:

• NC rất dễ nổ cho nên việc thao tác NC phải tuân theo một số quy định. Khi vận chuyển  NC sẽ được tẩm ướt bằng dung môi alcol. Một dạng khác là sự kết hợp của NC với chất hoá dẻo (phổ biến nhất là ester phthalate).
• Trong quá trình lưu trữ NC, chất chống cháy có thể được thêm vào.
• Trong quá trình bảo quản các thùng phuy NC, cần tránh sự chiếu trực tiếp của ánh sáng mặt trời.

** Bài viết dự trên nguồn tài liệu tham khảo chính là trang 64-70 của cuốn sách “WOOD COATINGS: Chemistry and Practice” của tác giả Jorge Prieto và Jürgen Kiene.