Tính chất Lý Hóa của Nhựa Thông (Gum Rosin)
Thành phần hóa học:
- Axit nhựa (rosin acids): 85-95%, chủ yếu là:
- Axit abietic (C₂₀H₃₀O₂) - thành phần chính
- Axit pimaric, neoabietic, palustric, isopimaric
- Đều là các diterpene tricyclic với nhân phenanthrene
- Chất trung tính: 5-15% (hydrocacbon không bão hòa, rượu, aldehyde)
- Tạp chất: lignin, cellulose, nước (tùy mức tinh chế)
Tính chất vật lý:
- Màu sắc: Vàng nhạt đến nâu đỏ (phụ thuộc độ tinh chế)
- Điểm mềm (Softening Point): 70-85°C (phương pháp Ring & Ball)
- Số axit (Acid Number): 160-175 mg KOH/g
- Số xà phòng hóa: 165-180 mg KOH/g
- Khối lượng riêng: 1.06-1.09 g/cm³ ở 25°C
- Chỉ số khúc xạ: 1.5380-1.5450 (80°C)
- Độ hòa tan: Tan trong etanol, acetone, benzene, ester; không tan trong nước
Tính chất hóa học đặc trưng:
- Phản ứng este hóa: Do nhóm -COOH → tạo rosin ester
- Phản ứng tách hydro (disproportionation): Tạo rosin đã khử màu
- Phản ứng cộng (Diels-Alder): Với maleic anhydride → tăng độ bền nhiệt
- Oxy hóa: Dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí → màu tối, giòn
- Phản ứng trùng hợp: Tạo polymer rosin
Ứng Dụng Trong Công Nghiệp
1. Công nghiệp Keo & Chất Kết Dính (Chuyên môn của bạn)
- Hot melt adhesive: Rosin ester là tackifier chính
- Pressure sensitive adhesive (PSA):
- Pentaerythritol rosin ester
- Glycerol rosin ester
- Cải thiện tack, peel strength
- Keo gỗ: Tăng độ dính bám ban đầu
2. Công nghiệp Mực In & Sơn
- Mực in offset: 10-30% rosin ester (độ bóng, khô nhanh)
- Sơn: Rosin modified phenolic resin (độ cứng, độ bóng)
- Varnish: Ester gum (glycerol ester of rosin)
3. Công nghiệp Giấy
- Sizing agent: Fortified rosin (rosin + maleic anhydride)
- Rosin soap: Ngăn thấm nước, tăng độ bền giấy
4. Công nghiệp Cao Su
- Emulsifier: Rosin soap trong latex tổng hợp
- Tackifier: Tăng tính dính trong cao su thiên nhiên/tổng hợp
5. Công nghiệp Thực Phẩm
- Chất tạo bóng: Kẹo cao su (glycerol ester - E445)
- Chất phủ trái cây: Ngăn mất nước
6. Ứng dụng khác
- Nhựa hàn (flux core)
- Mỹ phẩm (mascara, son môi)
- Nhựa violin/cello
- Chất kháng nước trong xà phòng
Xu Hướng Cải Tiến
Với kinh nghiệm của bạn, có lẽ bạn cũng theo dõi các cải tiến:
- Hydrogenated rosin: Tăng độ bền màu, chống oxy hóa
- Maleic modified rosin: Tăng độ bền nhiệt, độ nhớt
- Pentaerythritol ester: Độ ổn định cao hơn
- Rosin-modified maleic resin: Cho PSA hiệu năng cao
Nhựa thông vẫn là tackifier tự nhiên không thể thay thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt khi cần cân bằng giữa hiệu suất kỹ thuật và tính thân thiện môi trường.
Vai Trò của Nhựa Thông Trong Tuyển Nổi Quặng
Chức năng chính:
1. Chất thu gom (Collector)
- Nhựa thông hoạt động như collector kỵ nước (hydrophobic collector)
- Hấp phụ lên bề mặt khoáng chất, tạo lớp màng kỵ nước
- Giúp các hạt quặng bám vào bọt khí nổi lên bề mặt
2. Cơ chế hóa học:
- Các axit nhựa (abietic acid) có nhóm -COOH phân cực
- Phần hydrocarbon không phân cực tạo tính kỵ nước
- Hấp phụ hóa học trên bề mặt oxit kim loại (Cu, Pb, Zn)
- Tạo phức chất kim loại-rosin không tan
Ứng Dụng Cụ Thể:
1. Tuyển nổi quặng đồng (Copper ore)
- Phối hợp với xanthate
- Hiệu quả với chalcopyrite, bornite
2. Tuyển nổi quặng chì-kẽm (Lead-Zinc ore)
- Collector chính cho galena (PbS)
- Tách selectively khi điều chỉnh pH
3. Tuyển nổi quặng oxit (Oxide ores)
- Malachite, azurite (quặng đồng oxit)
- Smithsonite, hemimorphite (quặng kẽm oxit)
4. Tuyển nổi quặng vàng (Gold ore)
- Collector phụ trong một số trường hợp
5. Tuyển nổi các khoáng phi kim
- Phosphate, fluorite, barite
- Scheelite (quặng wolfram)
Nồng Độ Sử Dụng (%)
Dạng sử dụng:
- Rosin soap (xà phòng nhựa thông): Phổ biến nhất
- Natri resinat (sodium resinate)
- Pha chế: Nhựa thông + NaOH hoặc Na₂CO₃
Hàm lượng cụ thể:
1. Quặng sulfide:
- Liều lượng: 50-200 g/tấn quặng
- % thường dùng: 0.005-0.02% (tính trên khối lượng quặng)
- Thường: 100-150 g/tấn cho quặng đồng-kẽm
2. Quặng oxit:
- Liều lượng: 200-800 g/tấn quặng
- % thường dùng: 0.02-0.08%
- Cần lượng cao hơn do độ oxy hóa bề mặt
3. Quặng phosphate:
- Liều lượng: 300-600 g/tấn
- % thường dùng: 0.03-0.06%
4. Quặng vonfram (scheelite):
- Liều lượng: 400-1000 g/tấn
- % thường dùng: 0.04-0.1%
Công Thức Pha Chế Rosin Soap:
Tỷ lệ phổ biến:
- Nhựa thông: NaOH = 100:12-15 (theo khối lượng)
- Hoặc Nhựa thông: Na₂CO₃ = 100:25-30
- Pha trong nước nóng 60-80°C
- Nồng độ dung dịch: 5-10%
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Liều Lượng:
1. Tính chất quặng:
- Độ oxi hóa bề mặt (quặng oxit cần nhiều hơn)
- Kích thước hạt (hạt mịn cần nhiều hơn - diện tích bề mặt lớn)
- Hàm lượng khoáng có ích
2. Điều kiện tuyển:
- pH: Tối ưu 8-10 cho hầu hết trường hợp
- Nhiệt độ: 20-30°C
- Thời gian khuấy trộn: 3-5 phút
3. Phối hợp với các thuốc khác:
- Collector phụ: Xanthate (50-150 g/tấn)
- Frother: MIBC, pine oil (20-50 g/tấn)
- Modifier: Na₂S, CuSO₄, ZnSO₄
Ưu - Nhược Điểm
Ưu điểm:
- Nguồn gốc tự nhiên, giá thành thấp
- Độc tính thấp, thân thiện môi trường
- Selective tốt ở pH thích hợp
- Không ảnh hưởng xấu đến nước thải
Nhược điểm:
- Kém ổn định trong điều kiện axit
- Dễ bị oxy hóa, cần bảo quản kỹ
- Selectivity không cao bằng collector tổng hợp
- Hiệu quả giảm với quặng oxi hóa nặng
Xu Hướng Hiện Đại:
- Modified rosin: Maleic anhydride rosin (tăng selectivity)
- Rosin-xanthate blend: Synergistic effect
- Nano-rosin: Tăng hiệu quả hấp phụ
Dịch
