Nghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mòn chất lượng cao có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 Phần I. LÝ THUYẾT CHUNG 4 I.1. Cơ chế ăn mòn và các biện pháp bảo vệ kim loại 4 I.1.1. Cơ chế ăn mòn kim loại 4 I.1.2. Các phương pháp chống ăn mòn. 6 I.1.3. Cơ chế bảo vệ của màng sơn. 7 I.2. Nhựa epoxy. 10 I.2.1. Lịch sử phát triển. 10 I.2.2. Tổng hợp nhựa epoxy. 11 I.2.2.1. Nhựa trên cơ sở diphenylol propan (Bisphenol A) và epyclohydrin 11 I.2.2.2. Nhựa epoxy mạch vòng no. 13 I.2.2.3. Nhựa epoxyeste. 14 I.2.2.4. Nhựa epoxy-phenolic. 14 I.2.3. Các chất đóng rắn cho nhựa epoxy. 15 I.2.3.1. Chất đóng rắn dạng phản ứng cộng hợp. 15 I.2.3.2. Đóng rắn theo phản ứng trùng hợp. 20 I.2.4.Biến tính nhựa epoxy. 21 I.2.4.1.Giới thiệu. 21 I.2.4.2.Biến tính nhựa epoxy bằng cacdanol 21 I.3.Bột màu và chất độn. 23 I.3.1.Cromat kẽm 23 I.3.2. Oxit sắt 25 I.3.4.Talc. 25 Phần 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 II.1. Các phương pháp phân tích hoá học. 26 II.1.1. Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy. 26 II.1.2. Phương pháp xác định hàm lượng phần khô. 28 II.2. Các phương pháp xác định tính chất cơ lý của màng phủ. 28 II.2.1. Phương pháp xác định độ bền va đập. 28 II.2.2. Phương pháp xác định độ bền uốn dẻo. 29 II.2.3. Phương pháp xác định độ cứng tương đối 30 II.2.4. Phương pháp xác định độ bám dính. 31 II.3.5. Phương pháp xác định độ bền cào xước. 32 II.3.Các phương pháp đo điện hoá. 32 II.3.1. Phương pháp đo thế theo thời gian. 32 II.3.2. Phương pháp bóc tách catot (Catot Disbonding Method) 33 II.3. Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn theo phương pháp mù muối 34 Phần 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35 III.1. Nguyên liệu đầu. 35 III.2.Tổng hợp nhựa epoxy-cacdanol 37 III.3. Tính chất vật lý của sơn lót chống ăn mòn trên cơ sở nhựa EEC 37 III.4. Khảo sát tính chất cơ lý của màng sơn: 39 III.3. Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của màng sơn bằng phương pháp điện hoá. 41 III.3.1. Phương pháp đo bóc tách catot 41 III.3.2. Phương pháp đo thế điện cực theo thời gian. 42 III.4. Nghiên cứu khả năng bảo vệ của màng sơn bằng phương pháp thử mù muối 45 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

doc55 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 2194 | Lượt tải: 10download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mòn chất lượng cao có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc lôc më ®Çu 2 PhÇn I. Lý thuyÕt chung 4 I.1. C¬ chÕ ¨n mßn vµ c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ kim lo¹i 4 I.1.1. C¬ chÕ ¨n mßn kim lo¹i 4 I.1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p chèng ¨n mßn 6 I.1.3. C¬ chÕ b¶o vÖ cña mµng s¬n 7 I.2. Nhùa epoxy 10 I.2.1. LÞch sö ph¸t triÓn 10 I.2.2. Tæng hîp nhùa epoxy 11 I.2.2.1. Nhùa trªn c¬ së diphenylol propan (Bisphenol A) vµ epyclohydrin 11 I.2.2.2. Nhùa epoxy m¹ch vßng no 13 I.2.2.3. Nhùa epoxyeste 14 I.2.2.4. Nhùa epoxy-phenolic 14 I.2.3. C¸c chÊt ®ãng r¾n cho nhùa epoxy 15 I.2.3.1. ChÊt ®ãng r¾n d¹ng ph¶n øng céng hîp 15 I.2.3.2. §ãng r¾n theo ph¶n øng trïng hîp 20 I.2.4.BiÕn tÝnh nhùa epoxy 21 I.2.4.1.Giíi thiÖu 21 I.2.4.2.BiÕn tÝnh nhùa epoxy b»ng cacdanol 21 I.3.Bét mµu vµ chÊt ®én 23 I.3.1.Cromat kÏm 23 I.3.2. Oxit s¾t 25 I.3.4.Talc 25 PhÇn 2. C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 26 II.1. C¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ häc 26 II.1.1. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l­îng nhãm epoxy 26 II.1.2. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l­îng phÇn kh« 28 II.2. C¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý cña mµng phñ 28 II.2.1. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn va ®Ëp 28 II.2.2. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn uèn dÎo 29 II.2.3. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é cøng t­¬ng ®èi 30 II.2.4. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é b¸m dÝnh 31 II.3.5. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn cµo x­íc 32 II.3.C¸c ph­¬ng ph¸p ®o ®iÖn ho¸ 32 II.3.1. Ph­¬ng ph¸p ®o thÕ theo thêi gian 32 II.3.2. Ph­¬ng ph¸p bãc t¸ch catot (Catot Disbonding Method) 33 II.3. Thö nghiÖm kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn theo ph­¬ng ph¸p mï muèi 34 PhÇn 3. KÕt qu¶ nghiªn cøu 35 III.1. Nguyªn liÖu ®Çu 35 III.2.Tæng hîp nhùa epoxy-cacdanol 37 III.3. TÝnh chÊt vËt lý cña s¬n lãt chèng ¨n mßn trªn c¬ së nhùa EEC 37 III.4. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬ lý cña mµng s¬n: 39 III.3. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña mµng s¬n b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÖn ho¸ 41 III.3.1. Ph­¬ng ph¸p ®o bãc t¸ch catot 41 III.3.2. Ph­¬ng ph¸p ®o thÕ ®iÖn cùc theo thêi gian 42 III.4. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng b¶o vÖ cña mµng s¬n b»ng ph­¬ng ph¸p thö mï muèi 45 KÕt luËn 48 Tµi liÖu tham kh¶o 50 më ®Çu HiÖn nay, trªn thÕ giíi còng nh­ ë ViÖt Nam, phÇn lín c¸c c«ng tr×nh ®Òu sö dông mét khèi l­îng lín kim lo¹i. Theo sè liÖu thèng kª, l­îng kim lo¹i (bao gåm s¾t thÐp vµ kim lo¹i mµu) bÞ ¨n mßn do qu¸ tr×nh ¨n mßn ®iÖn ho¸ chiÕm 1,7 – 4,5 GDP cña c¸c n­íc, hay nãi c¸ch kh¸c hµng n¨m cã tíi 10 – 15% khèi l­îng kim lo¹i bÞ ph¸ huû nÕu kh«ng ®­îc b¶o vÖ. V× vËy, yªu cÇu cÊp thiÕt vÒ kü thuËt còng nh­ vÒ mü thuËt lµ ph¸t triÓn ngµy cµng cao c¸c c«ng nghÖ b¶o vÖ kim lo¹i trong ®ã cã ph­¬ng ph¸p b¶o vÖ b»ng líp phñ. Trªn thùc tÕ, cã ba ph­¬ng ph¸p lín ®­îc sö dông lµ dïng líp phñ b»ng kim lo¹i (tr¸ng crom, tr¸ng thiÕc...), líp phñ b»ng hîp chÊt ho¸ häc vµ líp phñ b»ng phi kim (men, s¬n). Trong ®ã, biÖn ph¸p h÷u hiÖu nhÊt lµ dïng mµng s¬n ®Ó b¶o vÖ do ®Æc tÝnh chèng ¨n mßn tèt, rÊt kinh tÕ ®ång thêi tÝnh thÈm mü cao. §èi víi khÝ hËu nhiÖt ®íi kh¾c nghiÖt, ®Æc biÖt khÝ hËu ë vïng ven biÓn, trªn biÓn vµ h¶i ®¶o, møc ®é h­ h¹i vËt liÖu vµ tæn thÊt do ¨n mßn rÊt lín. Tèc ®é ¨n mßn ë c¸c khu vùc nµy rÊt lín, cã thÓ tíi 0,5 – 0,6 mm/n¨m. V× vËy viÖc nghiªn cøu c¸c c¸c hÖ s¬n b¶o vÖ tuæi thä cao cho c¸c cÊu kiÖn s¾t thÐp lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn biÓn vµ trong n­íc biÓn nhiÖt ®íi ViÖt Nam lµ cÇn thiÕt. HiÖn nay ë ViÖt Nam ®· cã nhiÒu lo¹i s¬n chèng ¨n mßn tuæi thä cao nhËp tõ n­íc ngoµi, chñ yÕu tõ c¸c h·ng Interpaint (Anh), Sigma (Hµ Lan), Nippon Paint (NhËt), Jotun (Na Uy), Hamphel (§an M¹ch), Master (Ph¸p)... Tuy nhiªn, qua kiÓm tra thö nghiÖm tù nhiªn t¹i Nha Trang, mét sè lo¹i s¬n tá ra kh«ng thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn nhiÖt ®íi ViÖt Nam. Ngoµi ra, c¸c lo¹i s¬n ngo¹i nhËp cã gi¸ thµnh cao, kh«ng thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ cña n­íc ta. Víi môc ®Ých chÕ t¹o s¬n chèng ¨n mßn chÊt l­îng cao ®Ó b¶o vÖ c¸c kÕt cÊu thÐp ë khu vùc khÝ hËu ¨n mßn cao, ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ Giao th«ng VËn t¶i vµ Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme (Tr­êng §¹i häc B¸ch khoa-Hµ Néi) ®· ®­a ra ®Ò tµi: “Nghiªn cøu chÕ t¹o s¬n lãt chèng ¨n mßn chÊt l­îng cao cã sö dông phô gia øc chÕ ¨n mßn”. NhiÖm vô chÝnh cña ®Ò tµi bao gåm: Nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o hÖ s¬n lãt chèng ¨n mßn trªn c¬ së epoxy-cacdanol vµ c¸c bét mµu thô ®éng ho¸. Nghiªn cøu ®­a chÊt phô gia øc chÕ ¨n mßn vµo hÖ s¬n ®Ó n©ng cao tÝnh n¨ng b¶o vÖ cña mµng s¬n. Kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña phô gia øc chÕ ¨n mßn ®Õn tÝnh chÊt cña mµng s¬n b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p: Thö tÝnh chÊt c¬ lý cña mµng s¬n (®é bÒn va ®Ëp, ®é b¸m dÝnh, ®é bÒn uèn dÎo, ®é bÒn cµo x­íc, ®é cøng t­¬ng ®èi) Thö tÝnh chÊt chèng ¨n mßn cña mµng s¬n b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÖn ho¸ (®o thÕ theo thêi gian, bãc t¸ch catot) Thö nghiÖm gia tèc ®Ó ®¸nh gi¸ tuæi thä mµng s¬n b»ng ph­¬ng ph¸p thö nghiÖm mï muèi. PhÇn 1 Lý thuyÕt chung I.1. C¬ chÕ ¨n mßn vµ c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ kim lo¹i I.1.1. C¬ chÕ ¨n mßn kim lo¹i ¡n mßn ®­îc ®Þnh nghÜa lµ qu¸ tr×nh hao mßn cña mét chÊt bëi t¸c dông ho¸ häc. Phæ biÕn nhÊt, thuËt ng÷ nµy ®­îc ¸p dông cho sù ph¸ huû tÊn c«ng vµo kim lo¹i bëi c¸c ph¶n øng ho¸ häc víi m«i tr­êng cña nã. ThuËt ng÷ nµy bao gåm mét sè lo¹i ¨n mßn ho¸ häc c¸c kim lo¹i, nh­ng th­êng gÆp nhÊt lµ lo¹i ¨n mßn x¶y ra bëi c¸c ph¶n øng ®iÖn ho¸ [3]. Sù ¨n mßn ®iÖn ho¸ lµ mét hiÖn t­îng rÊt phøc t¹p. Cã nhiÒu lo¹i thÐp, tÊt c¶ ®Òu lµ hîp kim cña s¾t vµ cacbon víi c¸c kim lo¹i kh¸c. Sù nh¹y c¶m cña c¸c lo¹i thÐp víi sù ¨n mßn thay ®æi rÊt lín phô thuéc vµo thµnh phÇn cña chóng vµ øng suÊt trong vËt thÓ thÐp. Xu h­íng ¨n mßn ®iÖn ho¸ g©y ra bëi sù kh«ng ®ång ®Òu cña c¸c thµnh phÇn dÉn ®Õn mét sè vïng trªn bÒ mÆt trë thµnh anot trong khi c¸c vïng kh¸c trë thµnh catot. Khi thÐp ®­îc nhóng trong n­íc cã ®é dÉn, s¾t sÏ hoµ tan (bÞ ¨n mßn) ë vÞ trÝ anot [4]. Thµnh phÇn ho¸ häc cña thÐp lµ mét nh©n tè t¹o ra c¸c vïng catot vµ anot, øng suÊt còng lµ mét nh©n tè. VÝ dô, thÐp c¸n nguéi th­êng dÔ bÞ ¨n mßn h¬n thÐp c¸n nãng khi cã cïng thµnh phÇn hîp kim. T­¬ng tù nh­ vËy, sù va ch¹m cña c¸c h¹t c¸t phun víi tèc ®é lín vµo mét tÊm thÐp sÏ t¹o ra c¸c vÞ trÝ anot vµ catot ë gÇn ®iÓm va ch¹m. C¸c ph¶n øng ®iÖn ho¸ x¶y ra ë anot vµ catot khi v¾ng mÆt oxy lµ [4]: Anot: Fe ( Fe++ + 2eˉ Catot: 2H2O ( 2H+ + 2OHˉ 2H+ + 2eˉ ( H2 NÕu cã mÆt oxy (hoµ tan trong n­íc), mét ph¶n øng kh¸c x¶y ra ë catot: O2 + 2H2O + 4eˉ ( 4OHˉ Ph¶n øng tæng thÓ x¶y ra suèt qu¸ tr×nh ¨n mßn lµ: 2Fe + O2 + H2O ( 2Fe++ + 4OHˉ Do cã mÆt cña oxy kh«ng khÝ, hydroxit s¾t (II) bÞ biÕn thµnh gØ s¾t (Fe2O3.H2O) : 4Fe(OH)2 + 2O2 → 2Fe2O3.H2O + H2O S¬ ®å qu¸ tr×nh ¨n mßn thÐp ®­îc chØ ra trong h×nh 1.1 [4]. I.1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p chèng ¨n mßn Qu¸ tr×nh ¨n mßn x¶y ra do xu h­íng tù nhiªn cña vËt chÊt, ®Æc biÖt c¸c kim lo¹i th­êng sö dông cho c¸c kÕt cÊu, thïng chøa, tµu thuû..., ®­îc biÕn tõ tr¹ng th¸i kim lo¹i thµnh c¸c oxit kim lo¹i bÒn h¬n. VËt liÖu kh«ng thÓ sö dông l©u dµi trong ®iÒu kiÖn nµy, vµ nÕu ¨n mßn kim lo¹i x¶y ra, kÕt cÊu bÞ ph¸ huû. C¸c lo¹i ph¸ huû nµy cÇn ®­îc ng¨n chÆn. Vµi ph­¬ng ph¸p b¶o ®¶m duy tr× kh¶ n¨ng tån t¹i vµ kh¶ n¨ng sö dông cña c¸c kÕt cÊu víi gi¸ thÊp ®­îc chó ý [3]: Lùa chän vµ sö dông c¸c vËt liÖu chèng ¨n mßn cho c¸c kÕt cÊu. Thay ®æi m«i tr­êng Sö dông c¸c rµo c¶n gi÷a vËt liÖu cÊu tróc vµ m«i tr­êng. Sö dông ph­¬ng ph¸p b¶o vÖ catot. Sö dông c¸c kÕt cÊu cho phÐp ¨n mßn hoÆc thiÕt kÕ d­. Mçi ph­¬ng ph¸p cã nh÷ng ­u ®iÓm, nh­îc ®iÓm vµ lÜnh vùc sö dông kinh tÕ nhÊt. N¨m ph­¬ng ph¸p ®­îc tãm t¾t trong b¶ng 1.1. B¶ng1.1. So s¸nh c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh ¨n mßn Ph­¬ng ph¸p  VÝ dô  ¦u ®iÓm chÝnh  Nh­îc ®iÓm   Thay ®æi m«i tr­êng  Thay ®æi qu¸ tr×nh, ®é Èm hay nhiÖt ®é. Sö dông chÊt øc chÕ  C¸c thay ®æi th­êng ®¬n gi¶n. §«i khi cã gi¸ thÊp. Trang bÞ thªm dÔ dµng.  Kh«ng hoµn toµn lo¹i trõ ®­îc sù ¨n mßn. ChÊt øc chÕ h¹n chÕ trong ®iÒu kiÖn nhóng ch×m.   VËt liÖu chèng ¨n mßn  Hîp kim ®ång, niken, crom, molipden víi s¾t. C¸c nhùa nhiÖt dÎo (PVC, PE)  Thêi gian sö dông dµi. ChØ ¸p dông ë c¸c vÞ trÝ x¸c ®Þnh  Chi phÝ ban ®Çu cao. Kh¶ n¨ng thi c«ng.   B¶o vÖ catot  Vá tµu, d­íi n­íc, d­íi ®Êt, ®­êng èng  §¬n gi¶n. HiÖu qu¶ khi cã chÊt ®iÖn ly m¹nh.  Lîi Ých h¹n chÕ ë khu vùc kh« vµ Èm ­ít. Yªu cÇu ch×m trong n­íc.   Rµo c¶n  Líp g¹ch phñ, C¸c líp phñ b¶o vÖ, tÊm chÊt dÎo, líp phñ cøng  HiÖu qu¶ vµ toµn diÖn nhÊt. Gi¸ hîp lý.  CÇn ph©n tÝch cÈn thËn sù ¨n mßn. CÇn xö lý bÒ mÆt vµ ¸p dông ®óng c¸ch.   ThiÕt kÕ d­  C¸c chi tiÕt kÕt cÊu lín h¬n vµ c¸c tÊm dµy h¬n yªu cÇu   Thêi gian sö dông vµ chi phÝ thay thÕ kh«ng thÓ dù ®o¸n. Chi phÝ ban ®Çu cao. Kh«ng hiÖu qu¶. Khèi l­îng t¨ng   Mçi ph­¬ng ph¸p cã lîi Ých riªng, do ®ã, d­íi c¸c ®iÒu kiÖn, sù kÕt hîp c¸c ph­¬ng ph¸p cã thÓ cã hiÖu qu¶ h¬n. VÝ dô mét vµi lo¹i thÐp kh«ng gØ bÞ ¶nh h­ëng bëi ion clo tõ c¸c vÕt rç bÒ mÆt. Do ®ã viÖc kÕt hîp thÐp kh«ng gØ vµ mét líp phñ chÞu clo hiÖu qu¶ th­êng cung cÊp mét hÖ hiÖu qu¶ h¬n thÐp kh«ng gØ riªng lÎ. B¶o vÖ catot th­êng kÕt hîp víi c¸c líp phñ b¶o vÖ kh¸c nhau ®Ó gi¶m chi phÝ cña dßng c­ìng bøc hay gi¶m sè anot hy sinh ®­îc sö dông. I.1.3. C¬ chÕ b¶o vÖ cña mµng s¬n Nh­ ë trªn ®· nªu, ¨n mßn kim lo¹i lµ mét qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸. Cã thÓ ng¨n c¶n qu¸ tr×nh ¨n mßn kim lo¹i b»ng c¸ch ng¨n chÆn c¸c ph¶n øng anot hoÆc catot, hoÆc b»ng c¸ch ng¨n c¶n dßng ¨n mßn trong chÊt ®iÖn ph©n. Ba ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc gäi lµ: øc chÕ catot, øc chÕ anot vµ øc chÕ ®iÖn trë [11]. øc chÕ catot Trong ph¶n øng catot t¸c nh©n ph¶n øng lµ oxy vµ n­íc. Thùc nghiÖm cho thÊy c¸c mµng s¬n cã ®é dµy b×nh th­êng kh«ng thÓ ng¨n c¶n oxy vµ n­íc thÊm qua mµng, cã nghÜa mµng s¬n kh«ng thÓ hiÖn t¸c dông øc chÕ catot [8]. øc chÕ anot T¹i c¸c miÒn anot, ph¶n øng bao gåm sù chuyÓn ion kim lo¹i vµo trong chÊt ®iÖn ph©n kÌm theo viÖc gi¶i phãng ®iÖn tö l­u l¹i trong kim lo¹i. Do ®ã cã thÓ øc chÕ anot theo hai c¸ch [9]: Cung cÊp ®Çy ®ñ ®iÖn tö cho kim lo¹i ®Ó ng¨n c¶n c¸c ion kim lo¹i ®i ra khái bÒ mÆt kim lo¹i. §iÒu nµy cã thÓ ®­îc thùc hiÖn b»ng viÖc sö dông c¸c mµng s¬n b¶o vÖ catot chøa c¸c bét mµu kim lo¹i cã thÕ ¨n mßn thÊp h¬n thÕ ¨n mßn cña kim lo¹i cÇn b¶o vÖ , nh­ s¬n giµu kÏm. S¾t ë ngoµi kh«ng khÝ th­êng bÞ oxy ho¸ t¹o ra mµng oxit, tuy nhiªn do tÝnh kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn vµ cÊu tróc cho nªn ¨n mßn kim lo¹i vÉn tiÕp tôc x¶y ra. Cã hai nhãm bét mµu cã t¸c dông øc chÕ ¨n mßn lµm dµy thªm vµ “hoµn thiÖn” h¬n mµng oxit nµy ng¨n c¶n ¨n mßn kim lo¹i. Nhãm thø nhÊt lµ c¸c bét mµu baz¬, cã kh¶ n¨ng t¹o xµ phßng kh«ng tan víi c¸c lo¹i dÇu th¶o méc nh­: oxit ch×, oxit kÏm... [10]. Nhãm thø hai lµ c¸c bét mµu thô ®éng , nh­ c¸c bét mµu cromat kÏm, photphat kÏm... øc chÕ ®iÖn trë §©y lµ c¬ chÕ b¶o vÖ chung nhÊt ®­îc thùc hiÖn bëi mµng s¬n. Khi phñ s¬n trªn bÒ mÆt kim lo¹i, cã nghÜa lµ ®Æt mét ®iÖn trë vµo m¹ch ®iÖn ho¸, sù di chuyÓn ion kim lo¹i tõ bÒ mÆt kim lo¹i vµo dung dÞch chÊt ®iÖn ly bÞ ng¨n c¶n. Do ®ã ¨n mßn kim lo¹i ®­îc ng¨n c¶n hoÆc Ýt nhÊt còng gi¶m xuèng gi¸ trÞ thÊp. C¸c yÕu tè sau ¶nh h­ëng ®Õn t¸c dông øc chÕ ®iÖn trë cña mµng s¬n: §é dµy cña mµng s¬n. Hµm l­îng t¹p chÊt trong n­íc cña bét mµu Møc ®é s¹ch cña bÒ mÆt kim lo¹i tr­íc khi s¬n. Kh¶ n¨ng ng¨n c¶n sù thÊm n­íc vµ chÊt ®iÖn ph©n qua mµng s¬n. C¸c tÝnh chÊt b¶o vÖ cña mµng s¬n ®­îc x¸c ®Þnh bëi kh¶ n¨ng ho¹t ®éng ®iÖn ho¸ cña nã, mµ kh¶ n¨ng nµy phô thuéc vµo cÊu tróc mµng, b¶n chÊt nhãm chøc, ®é dÉn ion, sù chuyÓn ®iÖn thÈm chÊt láng vµ kh¶ n¨ng thô ®éng cña bét mµu. Theo t¸c gi¶ Rosenfeld vµ c¸c céng sù , b¶n th©n c¸c mµng s¬n vµ c¸c ph­¬ng ph¸p s¬n phñ hiÖn nay kh«ng ng¨n c¶n nghiªm ngÆt ®­îc c¸c t¸c nh©n ¨n mßn x©m thùc ®Õn bÒ mÆt kim lo¹i. Mµng s¬n b¶o vÖ chèng ¨n mßn kh«ng ph¶i tu©n theo quy t¾c t¹o ra mét hµng rµo che ch¾n tuyÖt ®èi, mµ theo nguyªn t¾c tù ®iÒu chØnh trong qu¸ tr×nh x©m nhËp chÊt ®iÖn ph©n ®Õn bÒ mÆt kim lo¹i, nh­ hiÖn t­îng thô ®éng bÒ mÆt kim lo¹i cña c¸c mµng s¬n chøa bét mµu cromat vµ c¸c chÊt øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i, nh­ hiÖn t­îng t¹o víi kim lo¹i cÇn b¶o vÖ nh÷ng hîp chÊt khã tan (bét mµu photphat), còng nh­ b¶o vÖ ®iÖn ho¸ (b¶o vÖ catot) [20]. Th«ng th­êng hÖ s¬n phñ b¶o vÖ kim lo¹i bao gåm 3 líp: líp s¬n lãt (primer), líp s¬n trung gian (undercoat) vµ líp s¬n phñ bªn ngoµi (finishing coat). Mçi líp s¬n cã nh÷ng yªu cÇu kü thuËt kh¸c nhau tuú theo m«i tr­êng ¨n mßn. Trong thùc tÕ, tuú thuéc vµo môc ®Ých sö dông líp s¬n cã thÓ t¨ng lªn hoÆc gi¶m xuèng. Chøc n¨ng chÝnh cña líp s¬n lãt lµ ng¨n c¶n ¨n mßn kim lo¹i. Mét s¬n lãt lý t­ëng cã c¸c tÝnh chÊt sau: ThÝch hîp víi ph­¬ng ph¸p s¬n vµ ®iÒu kiÖn s¬n. Tèc ®é bay h¬i dung m«i thÝch hîp, ®¶m b¶o mµng s¬n kh« trong thêi gian cho phÐp. B¸m dÝnh tèt víi bÒ mÆt kim lo¹i. §é bÒn cµo x­íc vµ va ®Ëp cao. §ñ mÒm dÎo ®Ó thÝch hîp víi sù thay ®æi kÝch th­íc kim lo¹i. Ph¶i cã bÒ mÆt tèt cho viÖc s¬n c¸c líp s¬n tiÕp theo. Khi sö dông c¸c bét mµu øc chÕ ¨n mßn, c¸c bét mµu nµy ph¶i kh«ng ®éc vµ hµm l­îng bét mµu ph¶i ®ñ. Møc ®é thÈm thÊu n­íc vµ oxy thÊp. S¬n trung gian lµ lo¹i s¬n chøa l­îng bét mµu, chÊt ®én cao, chóng ®­îc s¬n trùc tiÕp trªn s¬n lãt vµ cung cÊp “ nÒn ” cÇn thiÕt cho líp phñ bªn ngoµi. S¬n trung gian cÇn cã c¸c tÝnh chÊt sau: B¸m dÝnh tèt víi s¬n lãt. §é che phñ thÝch hîp. TÝnh chÊt ch¶y vµ san ph¼ng tèt tr¸nh kh«ng ®Ó l¹i vÕt chæi sau khi mµng s¬n kh«. Kh¶ n¨ng se kÕt t­¬ng ®èi nhanh ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng “ lón ” (agging) vµ trµn ®Çy ë c¸c mÐp c¹nh, song vÉn ®¶m b¶o quÐt s¬n dÔ dµng. Mµu s¾c ph¶i t­¬ng tù vµ nh¹t mµu h¬n mµu s¾c líp s¬n phñ bªn ngoµi. Líp s¬n phñ chÞu t¸c dông trùc tiÕp cña m«i tr­êng ¨n mßn. Tuú theo b¶n chÊt m«i tr­êng ¨n mßn vµ lo¹i s¬n lãt hoÆc lo¹i s¬n trung gian sö dông, ng­êi ta lùa chän lo¹i s¬n phñ thÝch hîp. Mµng s¬n phñ ph¶i b¸m dÝnh tèt víi s¬n lãt hoÆc s¬n trung gian, bÒn trong m«i tr­êng ¨n mßn. Bªn c¹nh tÝnh chÊt b¶o vÖ chèng ¨n mßn, mµng s¬n phñ cßn cã chøc n¨ng trang trÝ bªn ngoµi cho kÕt cÊu kim lo¹i. I.2. Nhùa epoxy I.2.1. LÞch sö ph¸t triÓn Nhùa epoxy lµ lo¹i nhùa phæ biÕn trong c¸c lÜnh vùc s¬n chèng ¨n mßn, keo d¸n vµ compozit. N¨m 1909 nhµ ho¸ häc Nga næi tiÕng Prileschajew ®· ph¸t hiÖn ra ph¶n øng cña c¸c olefin vµ c¸c peraxit benzoic ®Ó t¹o thµnh hîp chÊt epoxy. N¨m 1934, nhµ ho¸ häc §øc Schlack tæng hîp c¸c polyglyxydrylete tõ Bisphenol A vµ epyclohydrin, nhùa nµy cã thÓ ®ãng r¾n b»ng mét ®­¬ng l­îng amin, tuy nhiªn Schlack còng ch­a thÊy hÕt gi¸ trÞ cña s¸ng chÕ ®ã. N¨m 1938, Pierre Castan ®· c«ng bè b»ng s¸ng chÕ m« t¶ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ polyglyxidylete tõ Bisphenol A vµ epiclohydrin vµ ph¸t hiÖn ra tÝnh chÊt quý b¸u cña nhùa nhËn ®­îc lµ cã ®é b¸m dÝnh tuyÖt vêi víi nhiÒu lo¹i vËt liÖu sau khi ®ãng r¾n b»ng anhydrit phtalic [16]. Trong 25 n¨m trë l¹i ®©y, s¶n l­îng nhùa epoxy trªn toµn thÕ giíi t¨ng nhanh (kho¶ng 30.000 tÊn/n¨m) vµ trong thêi gian gÇn ®©y ®¹t trªn 1 triÖu tÊn/n¨m. Kho¶ng 1/4 sè l­îng ®ã sö dông lµm chÊt kÕt dÝnh ®Ó s¶n xuÊt vËt liÖu polyme compozit cã ®é bÒn cao nh­ng chñ yÕu vÉn lµ s¶n xuÊt mµng phñ. N¨m 1970, s¶n l­îng epoxy tiªu thô trªn thÕ giíi ®¹t kho¶ng 150.000 tÊn/n¨m. §Çu n¨m 1980, s¶n l­îng epoxy tiªu thô trªn thÕ giíi kho¶ng 600.000 tÊn/n¨m (chiÕm 3% nhùa nhiÖt r¾n thÕ giíi) trong ®ã chñ yÕu lµ Mü (170.00 tÊn), Ch©u ¢u (134.000 tÊn) vµ NhËt B¶n (≈100.000 tÊn). I.2.2. Tæng hîp nhùa epoxy I.2.2.1. Nhùa trªn c¬ së diphenylol propan (Bisphenol A) vµ epyclohydrin §©y lµ nhùa epoxy phæ biÕn nhÊt (epoxydian), lµ s¶n phÈm trïng ng­ng gi÷a epyclohydrin víi Bisphenol A th«ng qua ph¶n øng kÕt hîp nèi tiÕp lu©n phiªn cña nhãm epoxy víi nhãm hydroxylphenol vµ t¸i t¹o nhãm epoxy nhê khö clohydro ®Ó t¹o thµnh nhùa cã c«ng thøc chung:  n = 0 ÷ 200 tuú thuéc ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh ph¶n øng Ph¶n øng t¹o nhùa epoxy x¶y ra theo 2 giai ®o¹n: Giai ®o¹n 1: Nhãm hydroxyl cña diphenylol propan kÕt hîp víi nhãm epoxy cña epyclohydrin trong m«i tr­êng kiÒm.  §©y lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt: Q = 17,09 Kcal/mol. Giai ®o¹n 2: Clohydrin glycol t¹o thµnh chøa nhãm hydroxyl ë vÞ trÝ 2 so víi nguyªn tö clo. Víi c¸ch bè trÝ c¸c nhãm chøc nh­ vËy, clohydro dÔ dµng t¸ch ra vµ t¹o thµnh nhãm epoxy míi theo c¬ chÕ thÕ nucleofin cña halogel b»ng ion alcogolat.  Ph¶n øng thu nhiÖt : Q = - 28,09 Kcal/mol. Glyxydylete Bisphenol A nhê cã nhãm epoxy sÏ ph¶n øng tiÕp víi nhãm hydroxyl cña diphenylol propan:  Hîp chÊt trung gian nµy tiÕp tôc ph¶n øng víi nhau ®Ó t¹o thµnh nh­a epoxy cã c«ng thøc tæng qu¸t nh­ trªn. Khèi l­îng ph©n tö nhùa epoxy dao ®éng trong kho¶ng 300 ÷ 18.000 tuú thuéc vµo tû lÖ mol gi÷a epyclohydrin (ECH) vµ diphenylol propan (DPP), nhiÖt ®é, thêi gian ph¶n øng vµ nång ®é NaOH ®· sö dông. I.2.2.2. Nhùa epoxy m¹ch vßng no Th­êng nhùa epoxy m¹ch vßng no nhËn ®­îc nhê ph¶n øng epoxy ho¸ c¸c hîp chÊt chøa nèi ®«i b»ng peaxit axetic. Nhùa epoxy m¹ch vßng no ®­îc ®­a ra lÇn ®Çu tiªn ë Mü. Mét sè lo¹i nhùa epoxy vßng no : 3,4-epoxy 6-metylxyclohexyl-metyl-3,4-epoxy 6-metyl xyclohexan cacboxylat (Unox Epoxy 201): Tr¹ng th¸i láng.  Vinyl xyclohexen dioxit (Unox Epoxy 206): Tr¹ng th¸i láng.  So víi c¸c lo¹i nhùa epoxy trªn c¬ së Bisphenol A, lo¹i nhùa nµy cã mµu s¸ng h¬n, ®é nhít thÊp h¬n nhiÒu. Song nh×n chung, nhùa epoxy lo¹i m¹ch vßng no ph¶n øng chËm h¬n víi amin, cßn víi anhydit th× Ýt cã sù kh¸c biÖt. Nhùa epoxy m¹ch vßng no Rutapox CY160/MV ®­îc tæng hîp tõ hexahydrophtalic axit vµ epyclohydrin:  S¶n phÈm chñ yÕu lµ n = 0. I.2.2.3. Nhùa epoxyeste Nhùa epoxyeste lµ s¶n phÈm biÕn tÝnh cña nhùa epoxydian b»ng axit bÐo. Qu¸ tr×nh biÕn tÝnh t¹o ra nhùa cã ®é mÒm dÎo cao víi gèc cña axit bÐo (R) ®ãng vai trß chÊt dÎo ho¸. Th«ng th­êng sö dông epoxydian cã M = 800-1600 vµ nh÷ng axit bÐo sö dông lµ axit bÐo dÇu kh« vµ dÇu b¸n kh« (th­êng dïng axit cña nhùa th«ng). Qu¸ tr×nh biÕn tÝnh lµ qu¸ tr×nh ph¶n øng cña nhãm –COOH (cña axit)víi nhãm epoxy vµ nhãm hydroxyl (cña epoxydian):  Víi nhãm epoxy th× nhiÖt ®é ph¶n øng este ho¸ lµ 130÷160oC, xóc t¸c kiÒm hay amin bËc 3 hoÆc muèi kim lo¹i kiÒm. Víi nhãm hydroxyl th× nhiÖt ®é ph¶n øng > 200oC. Møc ®é este ho¸ kh«ng v­ît qu¸ 90%. C¬ chÕ kh« do trïng hîp oxy ho¸ nèi ®«i. Epoxy este dïng cho s¬n chèng ¨n mßn (s¬n lãt, s¬n phñ), ®é b¸m dÝnh tèt (do cßn nhãm –OH), ®é mÒm dÎo cao. I.2.2.4. Nhùa epoxy-phenolic Lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh trïng ng­ng gi÷a nhùa phenolic vµ epyclohydrin nªn cßn gäi lµ nhùa polyepoxy:  §Æc ®iÓm cña nhùa epoxy-phenolic lµ cã chøa rÊt nhiÒu nhãm epoxy vµ hÇu nh­ kh«ng cã nhãm hydroxyl trong m¹ch. I.2.3. C¸c chÊt ®ãng r¾n cho nhùa epoxy Khi t¸c dông víi chÊt ®ãng r¾n nhùa epoxy sÏ chuyÓn sang tr¹ng th¸i kh«ng nãng ch¶y, kh«ng hoµ tan, cã cÊu tróc m¹ng l­íi kh«ng gian 3 chiÒu. Trong ph©n tö nhùa epoxy cã hai nhãm ho¹t ®éng ®ã lµ nhãm epoxy ë ®Çu m¹ch vµ nhãm hydroxyl ë cuèi m¹ch, tuy nhiªn ph¶n øng ®ãng r¾n x¶y ra chñ yÕu ë nhãm epoxy cuèi m¹ch. V× chÊt ®ãng r¾n tham gia vµo cÊu tróc polyme t¹o thµnh nªn ®ãng r¾n còng lµ mét biÖn ph¸p h÷u hiÖu ®Ó biÕn tÝnh nhùa epoxy. C¸c ph¶n øng chÝnh cña nhãm epoxy lµ céng hîp c¸c hîp chÊt chøa nguyªn tö hydro ho¹t ®éng vµ trïng hîp nhãm epoxy theo c¬ chÕ ion. Do vËy, ®ãng r¾n ®­îc ph©n thµnh 2 nhãm chÝnh. I.2.3.1. ChÊt ®ãng r¾n d¹ng ph¶n øng céng hîp a. ChÊt ®ãng r¾n amin Bao gåm c¸c hîp chÊt chøa nhãm amin. Amin m¹ch th¼ng, th¬m, vßng, dÞ vßng vµ c¸c s¶n phÈm biÕn tÝnh cña amin nh­ oligoamit amin cã nhãm amin cuèi m¹ch. C¸c chÊt amin hÇu nh­ cã thÓ ®ãng r¾n tÊt c¶ c¸c lo¹i nhùa epoxy ngo¹i trõ epoxy este v× kh«ng cã nhãm epoxy. Nhãm epoxy cña nhùa epoxy m¹ch vßng no cã kh¶ n¨ng ph¶n øng rÊt yÕu víi nhãm amin. ChÊt ®ãng r¾n amin ®­îc øng dông trong kho¶ng nhiÖt ®é réng tõ 0÷150oC. MÆc dï cã ho¹t tÝnh cao song ®èi víi mét sè chÊt ®ãng r¾n amin khi ®ãng r¾n ë nhiÖt ®é thÊp (0÷20oC) th­êng ph¶i bæ xung mét sè chÊt xóc t¸c nh­: r­îu, phenol, axit cacboxilic. Amin m¹ch th¼ng Etylendiamin (EA)  H2N(CH2)NH2   Dietylen triamin (DETA)  H2N(CH2)NH(CH2)NH2   Trietylen tetramin (TETA)  H2N(CH2)NH(CH2)NH(CH2)NH2   Polyetylen polyamin  H2N(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2   Amin m¹ch th¼ng cã ­u ®iÓm dÔ ®ãng r¾n ë nhiÖt ®é th­êng, gi¸ c¶ hîp lý, tuy nhiªn cã nh­îc ®iÓm lµ dÔ hót Èm, bèc mïi m¹nh, ®éc, lµm cho bÒ mÆt nhùa sau khi ®ãng r¾n ®ôc, t¹o øng suÊt lµm gi¶m chÊt l­îng mµng s¬n. Trong m«i tr­êng kh«ng khÝ Èm, c¸c amin ph¶n øng víi CO2 t¹o thµnh cacbamat kh«ng hoµ tan lµm ¶nh h­ëng ®Õn tû lÖ chÊt ®ãng r¾n ®­a vµo vµ tÝnh mü thuËt cña s¶n phÈm.  §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm nµy ®· sö dông kh¸ nhiÒu c¸ch biÕn tÝnh b»ng nhiÒu lo¹i dÉn xuÊt kh¸c nhau vÒ cÊu tróc vµ ho¹t tÝnh ho¸ häc. Quan träng nhÊt lµ c¸c ph­¬ng ph¸p T¹o adduct: Adduct lµ tæ hîp nhËn ®­îc khi cho mét l­îng d­ amin ph¶n øng víi nhùa epoxy. Nãi mét c¸ch kh¸c lµ thùc hiÖn ph¶n øng ®ãng r¾n s¬ bé lµm gi¶m hµm l­îng amin bËc 1.  Xyanetyl ho¸ (adduct cña DETA víi acrylonitryl)  ¦u ®iÓm: tèc ®é ®ãng r¾n võa ph¶i, ®é nhít thÊp nªn cã thÓ sö dông cho nhiÒu môc ®Ých (s¬n, keo d¸n, compozit). Amin th¬m  Amin th¬m cã kh¶ n¨ng ph¶n øng thÊp h¬n amin m¹ch th¼ng. NhiÖt ®é ®ãng r¾n cao (120÷150oC). Tuy nhiªn, s¶n phÈm nhËn ®­îc cã tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh c¸ch ®iÖn, chèng ¨n mßn tèt h¬n ®ãng r¾n b»ng amin m¹ch th¼ng. b. ChÊt ®ãng r¾n axit So víi c¸c chÊt ®ãng r¾n amin, chÊt ®ãng r¾n axit Ýt ®éc h¹i h¬n vµ to¶ nhiÖt Ýt h¬n khi ®ãng r¾n. Nhùa nhËn ®­îc cã tÝnh chÊt c¬ lý, c¸ch ®iÖn, bÒn ho¸ tèt h¬n. Tuy nhiªn ®é bÒn víi kiÒm l¹i kÐm h¬n. Th­êng sö dông anhydrit ®Ó ®ãng r¾n do chóng cã ­u ®iÓm lµ kh«ng t¹o ra n­íc trong ph¶n øng vµ gi¶m nhiÖt ®é ®ãng r¾n. Mét sè lo¹i anhydrit axit th­êng sö dông:  C¬ chÕ ph¶n øng ®ãng r¾n b»ng anhydrit axit kh¸ phøc t¹p, song th­êng më ®Çu b»ng ph¶n øng më vßng anhydrit b»ng alcol hay vÕt n­íc.  TiÕp ®ã cã thÓ x¶y ra hµng lo¹t ph¶n øng. Ph¶n øng cña monoeste axit víi nhãm epoxy:  Nhãm hydroxyl amin bËc 3 víi nhãm epoxy:  Ph¶n øng este ho¸:  Ph¶n øng më vßng anhydrit do n­íc t¹o thµnh ë ph¶n øng (3) Ph¶n øng thuû ph©n nhãm este t¹o axit vµ alcol:  Thùc tÕ ph¶n øng (1) vµ (2) lµ quan träng nhÊt vµ quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt s¶n phÈm. Do ph¶n øng ®ãng r¾n ë nhiÖt ®é > 100oC nªn ®Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng ®«i khi ph¶i kÐo dµi thêi gian ®ãng r¾n 16÷32 giê ë nhiÖt ®é 120÷150oC. Nh»m rót ng¾n ®­îc thêi gian ®ãng r¾n vµ gi¶m nhiÖt ®é ®ãng r¾n th­êng ®­a vµo chÊt xóc t¸c, th«ng th­êng lµ amin bËc 3: (C2H5)3N trietylamin  C¸c amin bËc 3 ë trªn ®Òu cã kh¶ n¨ng chuyÓn axit cacboxylic thµnh ion cacboxyl (R’COOˉ) th«ng qua ph¶n øng t¹o phøc kÌm theo chuyÓn rêi ®iÖn tÝch.  Do R’COOˉ cã ®é nucleophil cao nªn dÔ tÊn c«ng më vßng nhãm epoxy. Trong qu¸ tr×nh ®ãng r¾n th­êng sö dông tû lÖ cÊu tö anhydrit:epoxy = 0,85÷1,1(mol) ®Õn 0,5÷1(mol). L­îng xóc t¸c h÷u c¬ (amin bËc 3) th­êng kho¶ng 0,5÷3%. c. ChÊt ®ãng r¾n oligome Lµ c¸c oligome ®a chøc nh­ nhùa phenol-fomandehit (PF–novolac vµ rezolic), ure-fomandehit vµ melamin-fomandehit. Nãi chung, epoxy ®ãng r¾n b»ng oligome cã nhiÒu tÝnh chÊt tèt nh­: bÒn ho¸ (®Æc biÖt lµ m«i tr­êng kiÒm), bÒn nhiÖt, bÒn ®iÖn tèt. Khi ®ãng r¾n nh­a epoxy víi PF th× qu¸ tr×nh x¶y ra do ®ång thêi c¶ nhãm –OH cña phenol vµ etylol víi nhãm epoxy vµ hydroxyl cña nhùa epoxy ë 150÷180oC. I.2.3.2. §ãng r¾n theo ph¶n øng trïng hîp Lo¹i chÊt ®ãng r¾n nµy cã t¸c dông xóc t¸c më vßng ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng trïng hîp cation vµ anion. a.Trïng hîp cation §­îc khëi ®Çu b»ng axit Lewis nh­ BF3, SnCl4... th­êng sö dông réng r·i c¸c phøc ete triflobo (BF3(C2H5)2).  b.Trïng hîp anion §©y lµ qu¸ tr×nh dÔ ®iÒu khiÓn h¬n. Ph¶n øng ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c alcogolat kim lo¹i kiÒm vµ amin bËc 3: Ancogolat kim lo¹i kiÒm: ROˉMe+  Amin bËc 3:  I.2.4.BiÕn tÝnh nhùa epoxy I.2.4.1.Giíi thiÖu Nhùa epoxy cã mét sè tÝnh chÊt ­u viÖt nh­ c¸ch ®iÖn, b¸m dÝnh, bÒn c¬ häc, kh«ng ®éc. Tuy nhiªn, cßn cã mét sè nh­îc ®iÓm nh­ ®é bÒn nhiÖt kh«ng cao, dßn... Nh­îc ®iÓm ®ã mét mÆt do b¶n th©n cÊu t¹o nhùa, mÆt kh¸c do ¶nh h­ëng cña c¸c thµnh phÇn trong nhùa nh­ chÊt ®ãng r¾n, chÊt ®én... vµ c¸c ®iÒu kiÖn xö lý. V× vËy hiÖn nay ng­êi ta th­êng tiÕn hµnh nghiªn cøu biÕn tÝnh nhùa epoxy nh»m ®¹t ®­îc c¸c tÝnh chÊt c¬ lý tèt b»ng c¸ch : BiÕn tÝnh nhùa epoxy nhê c¸c chÊt ®ãng r¾n cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cao, kh¶ n¨ng ®ãng r¾n tèt. VÒ thùc chÊt còng lµ ph¶n øng biÕn tÝnh cÊu tróc cña nhùa, song nã tiÕn hµnh ®ång thêi víi c¸c ph¶n øng t¸c ®éng lªn nhãm epoxy. BiÕn tÝnh nhùa b»ng c¸ch ®­a vµo hÖ chÊt ®én thÝch hîp. BiÕn tÝnh nhùa b»ng c¸ch ®­a vµo mét sè nhùa kh¸c mµ ®iÓn h×nh lµ nhùa phenol-fomandehyt d¹ng novolac. BiÕn tÝnh nhùa epoxy víi c¸c axit bÐo cña dÇu th¶o méc. C¸c lo¹i phenol s¬n tù nhiªn (laccol, thisiol, cacdanol...), c¸c lo¹i nhùa ®¬n chøc cã gèc dµi. §©y lµ ph¶n øng lµm biÕn tÝnh cÊu tróc nhùa. Nhê ph­¬ng ph¸p biÕn tÝnh nµy cho phÐp nhËn ®­îc oligome nhiÖt r¾n, ho¸ dÎo néi. I.2.4.2.BiÕn tÝnh nhùa epoxy b»ng cacdanol Cacdanol lµ thµnh phÇn chÝnh cña dÇu vá h¹t ®µo lén hét – h¹t ®iÒu (Cashew Nut Shell Liquid viÕt t¾t lµ CNSL), lµ mét nguyªn liÖu tù nhiªn quý cña n­íc ta. C©y ®iÒu cã nguån gèc tõ Brazin nh­ng hiÖn nay ®­îc trång nhiÒu ë M«d¨mbich, Céng hoµ T©y Phi, Philippin, Tanzania, miÒm Nam ViÖt Nam vµ ®­îc dïng nhiÒu trong c«ng nghiÖp chÊt dÎo, s¬n, keo d¸n...[18,19]. Cacdanol lµ s¶n phÈm ch­ng cÊt dÇu vá ®µo lén hét trong ch©n kh«ng 5-10 mmHg, ë nhiÖt ®é 240. Trong qu¸ tr×nh ch­ng cÊt dÇu vá ®µo lén hét, axit anacardic biÕn ®æi thµnh cacdanol ( decacboxyl ho¸ ) vµ mét phÇn bÞ trïng hîp nhiÖt. Cacdanol cã c«ng thøc cÊu t¹o nh­ sau  B»ng c¸c ph­¬ng ph¸p s¸c ký ng­êi ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc thµnh phÇn vµ cÊu t¹o cña m¹ch hydrocacbon. M¹ch hydrocacbon thÕ trong cacdanol kh«ng ph¶i lµ mét m¹ch ®ång nhÊt mµ bao gåm mét hçn hîp c¸c olefin cã ®é kh«ng no kh¸c nhau [23]. CÊu t¹o ho¸ häc cña cacdanol thÓ hiÖn c¸c kh¶ n¨ng ph¶n øng ho¸ häc sau: Kh¶ n¨ng ph¶n øng cña nhãm hydroxyphenol ( PhOH ). Kh¶ n¨ng trïng hîp cña c¸c nèi ®«i ë nh¸nh hydrocacbon t­¬ng tù nh­ gèc axit bÐo kh«ng no ë dÇu th¶o méc. Kh¶ n¨ng ph¶n øng cña hydro linh ®éng trong nh©n benzen. C¸c s¶n phÈm chÕ t¹o tõ chóng cã nh÷ng tÝnh chÊt hÕt søc quý gi¸ mµ c¸c s¶n phÈm tõ phenol th«ng th­êng kh«ng thÓ cã ®­îc: thÝ dô nhùa cacdarnolformandehyt cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong dÇu t­¬ng tù nh­ nhùa ankylphenol vµ hoµ tan tèt trong c¸c dung m«i th«ng th­êng nh­ hydrocacbon m¹ch th¼ng vµ th¬m. §Æc biÖt nhê cã nhãm thÕ mÒm dÎo cao ë tr¹ng th¸i ®ãng r¾n cuèi cïng vµ gióp cho qu¸ tr×nh kh« cña mµng s¬n. §ång thêi nhê cã vßng th¬m trong cÊu tróc ph©n tö c¸c s¶n phÈm nµy cã ®é chÞu nhiÖt cao, võa r¾n, võa dÎo. Nhùa epoxy-cacdanol (EC) ®­îc h×nh thµnh tõ ph¶n øng më vßng gi÷a nhãm epoxy cña nhùa epoxy víi nhãm hydroxyl cña cacdanol trong ®iÒu kiÖn gia nhiÖt cã mÆt xóc t¸c (amin bËc 3).  HiÖu suÊt cña ph¶n øng phô thuéc nhiÖt ®é, hµm l­îng xóc t¸c vµ hµm l­îng cacdanol. I.3.Bét mµu vµ chÊt ®én I.3.1.Cromat kÏm Bét mµu cromat kÏm ë d¹ng bét r¾n, kh«. Trong thùc tÕ, ng­êi ta th­êng s¶n xuÊt hai lo¹i bét mµu cromat kÏm: Zinc yellow – tæ hîp cromat kÏm-kali ngËm n­íc vµ cromat kÏm baz¬ (hay tetraoxy cromat kÏm). Zinc yellow ®­îc chÕ t¹o theo s¬ ®å ph¶n øng sau: 4 ZnO + 2K2Cr2O7 + 2HCl + 2H2O → 4ZnO.K2O.4CrO3.3H2O ↓ + 2KCl Cromat kÏm baz¬ ®­îc chÕ t¹o theo s¬ ®å ph¶n øng sau: 4ZnO + CrO3 + 3H2O → 4ZnO.CrO3.H2O ↓ Cromat kÏm baz¬ cã mµu vµng s¸ng , ®é hÊp thô dÇu 30-35, ®é che phñ thÊp (160-180 g/m3) vµ bÒn ¸nh s¸ng. Zinc yellow cã mµu vµng chanh, ®é che phñ cao (100-125 g/cm3), bÒn ¸nh s¸ng vµ khèi l­îng riªng 3,41- 3,59 g/cm3. C¸c bét mµu cromat kÏm cã c¸c ®Æc ®iÓm kü thuËt sau: ChØ sè kü thuËt  Zinc yellow  Cromat kÏm baz¬   Hµm l­îng, % khèi l­îng (kh«ng nhá h¬n)     KÏm tÝnh theo ZnO  35-43  66-72   Crom tÝnh theo CrO3  42  16   Hµm l­îng, % khèi l­îng; kh«ng lín h¬n     Ion Clo tan trong n­íc  0,1  0,1   Ion sunfat tan trong n­íc (tÝnh theo SO3)  0,1  0,1   Ph©n bè kÝch th­íc h¹t Lät sµng 325 m¾t l­íi 44μm (%)  99,5  99,5   C¸c bét mµu cromat kÏm chñ yÕu dïng trong s¬n lãt chèng ¨n mßn. T¸c dông thô ®éng cña bét mµu cromat kÏm dùa trªn qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ trong vïng anot vµ catot, còng nh­ ph¶n øng ho¸ häc khi h×nh thµnh líp cromat trªn bÒ mÆt kim lo¹i. Cã thÓ biÓu diÔn s¬ ®å t¸c dông øc chÕ ¨n mßn cña c¸c bét mµu cromat kÏm nh­ sau: Do ®ã kh¶ n¨ng øc chÕ ¨n mßn cña bét mµu cromat kÏm phô thuéc vµo nång ®é ion cromat trong dung dÞch chÊt ®iÖn ly, nghÜa lµ ®é hoµ tan cña chóng trong n­íc. Ngoµi ra c¸c bét mµu cromat kÏm lµ c¸c baz¬ yÕu, chóng cã t¸c dông trung hoµ c¸c t¸c nh©n ¨n mßn axit. I.3.2. Oxit s¾t Bét mµu oxit s¾t ®­îc chia thµnh lo¹i bét mµu tù nhiªn vµ tæng hîp. Bét mµu oxit s¾t cã c¸c mµu vµng, ®á, ®en tuú thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña bét mµu. C¸c bét mµu oxit s¾t th­êng ®­îc dïng trong s¬n lãt chèng ¨n mßn. Bét mµu oxit s¾t ®á cã hµm l­îng Fe2O3 – 95-98%, khèi l­îng riªng 4,8-5,0 g/cm3, cã ®é che phñ rÊt cao (4-6 g/m2), ®é hÊp phô dÇu 20-30. I.3.4.Talc Bét talc cã c«ng thøc 4SiO2.3MgO.H2O, thuéc kho¸ng silicat. Trong bét talc th­êng cã lÉn t¹p chÊt CaO, Al2O3, vµ oxit s¾t. Tinh thÓ talc cã d¹ng h×nh tÊm, h×nh kim hoÆc d¹ng sîi. KÝch th­íc h¹t 5-10μm. Bét talc mÒm vµ tr¬ ho¸ häc, cã kh¶ n¨ng lµm t¨ng ®é bÒn Èm, bÒn nhiÖt vµ ®é bÒn ho¸ häc. Bét talc th­êng sö dông lµm chÊt ®én cho c¸c hÖ s¬n dung m«i. Bét talc cã c¸c ®Æc ®iÓm kü thuËt sau: Khèi l­îng riªng  2,65 – 2,85   ChØ sè khóc x¹  1,59 – 1,64   §é hÊp phô dÇu  25 – 35   pH cña thÓ huyÒn phï n­íc  9,0 – 9,5   PhÇn 2 C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu II.1. C¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ häc II.1.1. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l­îng nhãm epoxy Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc tiÕn hµnh dùa vµo kh¶ n¨ng kÕt hîp cña vßng epoxy víi HCl.  Vµ t¸c dông cña ion Hg2+ víi ion clorua vµ t¹o ra hîp chÊt ph©n ly yÕu: Hg2+ + Cl- (HgCl)+ (HgCl)+ + Cl- HgCl2 Sau khi ®¹t ®iÓm t­¬ng t­¬ng, trong dung dÞch cßn ion Hg2+ sÏ t¹o thµnh chÊt chØ thÞ hîp chÊt cã mµu ®Æc tr­ng vµ dÔ quan s¸t ®­îc. Dung dÞch chuÈn bÞ ®Ó x¸c ®Þnh halogen lµ Hg(NO3)2 chÊt chØ thÞ lµ diphenylcacbazon. Thuèc thö: Dung dÞch HCl 0,2N trong dioxan. Dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N. Dung dÞch diphenylcacbazon 1% trong dioxan. ChuÈn bÞ dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N: Trong b×nh cÇu 1lit, c©n 15g muèi Hg(NO3)2. 1/2H2O, bæ xung 20 ml HNO3 6N. Cho n­íc cÊt tíi v¹ch. Sau ®ã l¾c cÈn th©n dung dÞch hçn hîp nµy vµ ®Ó sau 1÷ 2 ngµy míi sö dông. Tr­íc khi dïng x¸c ®Þnh hÖ sè K theo chÊt chuÈn NaCl. ChuÈn bÞ dung dÞch HCl 0,2% trong dioxan: Dioxan ®­îc sÊy b»ng NaOH r¾n trong 3 ngµy ®ªm råi ®em ch­ng l¹i vµ ®ùng vµo chai cã nót mµi. Cho vµo èng l­êng cã nót mµi ®Ëy kÝn 100ml dioxan, dïng pipet 2ml cã chia v¹ch ®Õn 0,1 ml lÊy 1,6 ÷ 1,8ml axit HCl 37% vµo dioxan. §Ëy kÝn èng l­êng vµ l¾c ®Õn khi HCl tan hoµn toµn vµo dioxan. X¸c ®Þnh hÖ sè K: Lµ hÖ sè ®iÒu chØnh dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N: X¸c ®Þnh b»ng dung dÞch NaCl 0,1N lÊy tõ èng tiªu chuÈn. Dïng pipet hót 10ml dung dÞch NaCl 0,1N cho vµo b×nh nãn nh¸m vµ chuÈn b»ng dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N cã chÊt chØ thÞ lµ dung dÞch diphenylcacbazon. Qu¸ tr×nh chuÈn kÕt thóc khi mµu tÝm xuÊt hiÖn sau khi mÊt mµu da cam. TiÕn hµnh ph©n tÝch: C©n chÝnh x¸c 0,1 ÷ 0,2g nhùa epoxy cho vµo b×nh nãn nh¸m cã dung tÝch 250ml trªn c©n ph©n tÝch cã ®é chÝnh x¸c lµ 0,01 mg. Dïng 2 b×nh ®Ó x¸c ®Þnh mÉu thö, 1 b×nh ®Ó thÝ nghiÖm mÉu trèng. LÊy pipet cho vµo mçi b×nh 10ml dung dÞch HCl trong dioxan, ®Ëy kÝn, l¾c ®Òu cho tan hÕt nhùa, ®Ó yªn ë nhiÖt ®é phßng trong 2 giê. ChuÈn HCl d­ trong dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N cã mÆt chØ thÞ phenylcacbazon. Qu¸ tr×nh ®Þnh ph©n kÕt thóc khi mµu s¾c chuyÓn tõ tÝm sang mµu hång nh¹t. Hµm l­îng nhãm epoxy ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:  Trong ®ã: V1 : L­îng dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N ®Ó chuÈn mÉu trèng, ml. V2 : L­îng dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N ®Ó chuÈn mÉu kiÓm tra, ml. K : HÖ sè ®iÒu chØnh dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N. g : Khèi l­îng mÉu nhùa,g. 0,0043 : Sè l­îng gam nhãm epoxy t­¬ng ®­¬ng víi 1ml dung dÞch Hg(NO3)2 0,1N. II.1.2. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l­îng phÇn kh« C©n vµo chÐn c©n 0,1 ÷ 0,5g mÉu nghiªn cøu trªn c©n ph©n tÝch vµ ®Ó vµo tñ sÊy ë nhiÖt ®é vµ thêi gian thÝch hîp. §Ó nguéi trong b×nh hót Èm, c©n, l¹i ®Ó vµo tñ sÊy 1 giê sau ®ã ®em c©n. NÕu khèi l­îng chÐn c©n kh«ng ®æi th× ghi l¹i kÕt qu¶. NÕu khèi l­îng chÐn c©n gi¶m, l¹i tiÕp tôc sÊy ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi. Hµm l­îng phÇn kh« ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: X =  Trong ®ã: a: khèi l­îng mÉu nghiªn cøu tr­íc khi sÊy, g. b: khèi l­îng mÉu nghiªn cøu sau khi sÊy, g. c: khèi l­îng chÐn c©n, g. II.2. C¸c ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý cña mµng phñ II.2.1. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn va ®Ëp §é bÒn va ®Ëp cña mµng s¬n ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM 2794 trªn dông cô ERICHSEN model-304. Dông cô: Gåm cã mét ®Õ cã ®e tú lªn trªn hai trô ®øng ®­îc cè ®Þnh b»ng thanh ngang, ®Çu bóa cã viªn bi, èng ®Þnh h­íng cã t¶i träng 2 pound r¬i tù do. T¶i träng chuyÓn ®éng tù do bªn trong èng ®Þnh h­íng . èng ®Þnh h­íng cã thang chia tõ 0 ®Õn 80 inch. ChuÈn bÞ mÉu thö: C¸c tÊm thÐp cã chiÒu dµy 0,5 mm kÝch th­íc 90 x 120 mm hoÆc 70 x 120 mm, ®­îc phun hoÆc quÐt mét mµng s¬n cã chiÒu dµy 40 – 50 μm. Qu¸ tr×nh thö: §Æt tÊm mÉu cã mµng s¬n (®· ®ñ thêi gian ®ãng r¾n) lªn ®e, phÝa d­íi bóa, ®Æt mÆt cã s¬n lªn trªn. Vïng chÞu va ®Ëp ph¶i c¸ch mÐp hoÆc c¸ch trung t©m chÞu va ®Ëp kh¸c kh«ng d­íi 30 mm. N©ng t¶i träng lªn ë chiÒu cao nhÊt ®Þnh. Th¶ t¶i träng r¬i tù do lªn bóa th¶. Bóa th¶ truyÒn va ®Ëp lªn tÊm mÉu. Sau khi va ®Ëp, n©ng t¶i träng lªn, lÊy mÉu s¬n ra vµ quan s¸t mµng d­íi kÝnh lóp hoÆc m¾t th­êng ®Ó ph¸t hiÖn vÕt nøt, vì hay b«ng trãc. NÕu kh«ng cã nh÷ng khuyÕt tËt nµy th× thö l¹i cho tíi khi ph¸t hiÖn sù ph¸ ho¹i cña mµng chÞu va ®Ëp. Mçi lÇn thö ph¶i tiÕn hµnh ë mét vïng míi trªn tÊm mÉu. ë mçi chiÒu cao ®Þnh tr­íc, tiÕn hµnh x¸c ®Þnh kh«ng d­íi 3 lÇn. Xö lý kÕt qu¶: BiÓu diÔn ®é bÒn va ®Ëp cña mµng s¬n b»ng inch.pound, cã nghÜa lµ chiÒu cao cùc ®¹i mµ tõ ®ã t¶i träng cã khèi l­îng 2 pound r¬i trªn tÊm mÉu ë gia tèc r¬i tù do kh«ng g©y ra sù ph¸ huû mµng s¬n (nøt, bong trãc). Gi¸ trÞ trung b×nh cña kÕt qu¶ 3 lÇn x¸c ®Þnh t¹i c¸c vïng kh¸c nhau trªn mÉu lµ kÕt qu¶ thö. Chªnh lÖch cho phÐp gi÷a c¸c kÕt qu¶ thö kh«ng ®­îc qu¸ 2 inch.pound. II.2.2. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn uèn dÎo §é bÒn uèn dÎo cña mµng s¬n ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ASTM 1737 trªn dông cô ERICHSEN model-266. PhÐp thö x¸c ®Þnh chñ yÕu dùa trªn viÖc x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh cña trôc ë ®ã mµng s¬n trªn tÊm mÉu bÞ r¹n hoÆc bong trãc khi uèn. ChuÈn bÞ mÉu: QuÐt s¬n lªn tÊm thÐp máng cã chiÒu dµy 0,2 ÷ 0,3 mm, kÝch th­íc 20 x (100 – 150) mm, ®Ó mµng s¬n kh«. Qu¸ tr×nh thö: Trôc lùa trän ®­îc ®Æt vµo æ cã chç tùa ë hai ®Çu cña dông cô uèn. TÊm mÉu thö ®­îc ®Æt gi÷a trôc vµ con l¨n Ðp, cho tÊm mÉu tú vµo trôc, ®ång thêi vÆn chÆt dông cô gi÷ mÉu. Con l¨n ®Èy ®­îc tú vµo mÉu vµ trôc b»ng c¸ch vÆn vÝt víi tay h·m. Mµng s¬n ®­îc uèn 180o quang trôc lùa chän nhê mét khung cã tay cÇm ®Õn ®iÓm dõng bªn tay ph¶i dông cô. Thêi gian uèn ®Òu ®Æn trong 3 ÷ 5 gi©y. Quan s¸t bÒ mÆt s¬n b»ng kÝnh lóp phãng ®¹i 4 lÇn. NÕu trªn ®ã kh«ng xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt, vÕt trãc th× tiÕp tôc thö mÉu kh¸c trªn thanh trôc cã ®­êng kÝnh nhá h¬n. Cø lµm nh­ thÕ cho ®Õn khi ph¸t hiÖn ®­îc vÕt trãc, vÕt nøt cña mµng s¬n qua kÝnh lóp. §é bÒn uèn cña mµng s¬n ®­îc biÓu diÔn b»ng ®­êng kÝnh nhá nhÊt cña thanh trôc mµ trªn ®ã mµng s¬n ch­a bÞ ph¸ ho¹i. X¸c ®Þnh ®é bÒn uèn dÎo ë ®iÒu kiÖn khÝ hËu b×nh th­êng. TiÕn hµnh 3 phÐp ®o x¸c ®Þnh. kÕt qu¶ cuèi cïng lµ trung b×nh céng cña c¸c kÕt qu¶ thu ®­îc. II.2.3. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é cøng t­¬ng ®èi §é cøng t­¬ng ®èi cña mµng s¬n (so víi thuû tÞnh) ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ISO 1522 trªn dông cô co l¾c ERICHSEN model-299. Ph­¬ng ph¸p con l¾c dùa trªn sè lÇn (thêi gian) dao ®éng cña con l¾c ®Æt trªn bÒ mÆt mµng s¬n víi sè lÇn (thêi gian) dao ®éng cña chÝnh con l¾c ®ã trªn tÊm kÝnh. §é cøng t­¬ng ®èi : X =  Trong ®ã: t1 : thêi gian con l¾c cã ®iÓm tú lªn mµng s¬n dao ®éng tõ 60 ÷ 30 . t2 : thêi gian con l¾c cã ®iÓm tú lªn tÊm kÝnh dao ®éng tõ 60 ÷ 30 . ChuÈn bÞ mÉu: QuÐt s¬n cÇn thö lªn tÊm kÝnh cã kÝch th­íc 100 x 100 x 0,5 mm. Ph­¬ng ph¸p quÐt s¬n, thêi gian kh«, sè líp s¬n, chiÒu dµy mµng s¬n x¸c ®Þnh theo yªu cÇu cña tiªu chuÈn kü thuËt ¸p dông cho mµng s¬n. Qu¸ tr×nh thö: Më n¾p dông cô, ®Æt mÉu thö lªn gi¸ d­íi ®iÓm tùa. KiÓm tra møc ®é c©n b»ng theo mÆt ph¼ng ngang cña mÉu vµ dông cô b»ng vÝt c©n b»ng. §ãng n¾p l¹i, n©ng gi¸ ®ì cã mÉu thö lªn vµo ®iÓm tùa. §Æt con l¾c b¾t ®Çu tõ gãc nghiªng 6o sau ®ã bËt m¸y ghi vµ nh¶ con l¾c. Con l¾c sÏ giao ®éng t¾t dÇn tõ 6o ®Õn 3o . Sau khi t¾t dao ®éng ë 3o, m¸y sÏ chØ cho ta sè thêi gian dao ®éng. T­¬ng tù ®o dao ®éng trªn tÊm kÝnh kh«ng cã mÉu s¬n. Gi¸ trÞ trung b×nh céng cña kÕt qu¶ 3 lÇn x¸c ®Þnh mµ chªnh lÖch kh«ng qu¸ 3% ®­îc xem lµ kÕt qu¶ thö. Mçi lÇn x¸c ®Þnh l¹i ®é cøng, ph¶i tiÕn hµnh ë vÞ trÝ míi trªn tÊm mÉu. II.2.4. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é b¸m dÝnh §é b¸m dÝnh cña mµng s¬n ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn DIN 53151 trªn dông cô ERICHSEN model-295/I. ChuÈn bÞ mÉu: QuÐt s¬n cÇn thö lªn tÊm thÐp ph¼ng, cã chiÒu dµy x¸c ®Þnh. Qu¸ tr×nh thö: Dông cô thö b¸m dÝnh ®­îc kÐo qua tÊm mÉu vµ c¾t t¹o ra 6 ®­êng th¼ng song song c¸ch ®Òu nhau 1mm. KÐo dông cô trªn mÉu song song víi 6 ®­êng th¼ng tr­íc ®Ó t¹o mét m¹ng l­íi cã 25 « vu«ng (1 x 1 mm). Nh÷ng vÕt c¾t ph¶i xuyªn qua vÕt phñ nh­ng kh«ng ®­îc s©u qu¸ vµo vËt liÖu nÒn. Qu¸ tr×nh thö ë nhiÖt ®é phßng(20oC) vµ ®é Èm t­¬ng ®èi 65%. Dïng chæi l«ng quÐt nhÑ líp bôi mµng s¬n t¹o ra tõ vÕt c¾t. Dïng b¨ng dÝnh ¸p lªn bÒ mÆt ®· ®­îc c¾t thµnh « vu«ng. Gì b¨ng dÝnh vµ ®Õm sè « bÞ kÐo theo b¨ng dÝnh. Xem xÐt kÕt qu¶ ph¸ háng tõ c¸c vÕt c¾t vµ so s¸nh víi biÓu mÉu ®­a ra trong tiªu chuÈn. §é b¸m dÝnh cña mµng s¬n ®­îc ®¸nh gi¸ theo thang ®iÓm tõ 0 ®Õn 4. II.3.5. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é bÒn cµo x­íc §é bÒn cµo x­íc cña mµng s¬n ®­îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn ISO 1518 trªn dông cô ERICHSEN model 238/I. ChuÈn bÞ mÉu: QuÐt s¬n lªn tÊm kim lo¹i ph¼ng cã kÝch th­íc 150 x 70 x 2 mm. Qu¸ tr×nh thö: §Æt mÉu thö lªn bµn tr­ît vµ vÆn cè ®Þnh mÉu vµo bµn. Mét kim v¹ch cã ®­êng kÝnh ®Çu v¹ch lµ 1 mm g¾n ë cuèi thanh ®Æt t¶i träng ®­îc ®Æt lªn mét ®Çu mÉu cã mµng s¬n. §Æt qu¶ t¶i träng theo thanh chia trªn thanh g¾n. DÞch chuyÓn bµn tr­ît cã g¾n mÉu sao cho mòi kim v¹ch däc lªn mÉu mét ®­êng th¼ng. KÕt thóc qu¸ tr×nh, quan s¸t mÉu, nÕu kh«ng cã vÕt x­íc th× tiÕp tôc t¨ng t¶i träng vµ qu¸ tr×nh l¹i diÔn ra nh­ cò cho tíi lóc xuÊt hiÖn vÕt x­íc trªn bÒ mÆt. DÞch chuyÓn mÉu trªn bµn tr­ît ®Ó c¸c lÇn kh«ng trïng nhau. §é bÒn cµo x­íc x¸c ®Þnh lµ t¶i träng nhá nhÊt mµ mµng s¬n bÞ ph¸ huû. II.3.C¸c ph­¬ng ph¸p ®o ®iÖn ho¸ II.3.1. Ph­¬ng ph¸p ®o thÕ theo thêi gian §©y lµ ph­¬ng ph¸p ®o ®iÖn ho¸ ®¬n gi¶n, kiÓm tra nhanh vÒ ®Æc tÝnh chèng ¨n mßn cña mµng s¬n.  S¬ ®å ®o thÕ theo thêi gian ®­îc cho trong h×nh II.1. ThiÕt bÞ gåm mét èng nhùa ®­îc d¸n lªn mµng s¬n, bªn trong chøa dung dÞch NaCl 3%. §iÖn cùc so s¸nh lµ ®iÖn cùc calomen b·o hoµ ®­îc nèi víi cùc ©m cña ®iÖn kÕ. TÊm kim lo¹i ®­îc nèi víi cùc d­¬ng cña ®iÖn kÕ. ChÕ ®é ®o: Thang ®o cña ®iÖn kÕ n»m trong d¶i 0 ÷ 2(V) ChiÒu dµy mµng s¬n 45μm trªn nÒn thÐp CT-3 II.3.2. Ph­¬ng ph¸p bãc t¸ch catot (Catot Disbonding Method) Ph­¬ng ph¸p bãc t¸ch catot dùa trªn cïng mét chÕ ®é ®o (n­íc biÓn nh©n t¹o, nhiÖt ®é, thêi gian ®o, thÕ nguån ®iÖn, chiÒu dµy mµng s¬n) ®Ó kh¶o s¸t c¸c mµng s¬n kh¸c nhau. Sau mét thêi gian, xem xÐt kh¶ n¨ng bãc t¸ch cña mµng s¬n khái bÒ mÆt kim lo¹i. NÕu diÖn tÝch bãc t¸ch cµng nhá th× s¬n cã ®é b¸m dÝnh cµng lín. Nh­ vËy, mµng s¬n cã tÝnh chÊt chèng ¨n mßn cµng tèt. S¬ ®å ®o bãc t¸ch catot ®­îc cho trong h×nh II.2. ChÕ ®é ®o: §iÖn thÕ : 22 (V) NhiÖt ®é : 80oC ChiÒu dµy : 140 ÷ 160 (m Thêi gian : 4 giê  H×nh II.2. S¬ ®å ®o bãc t¸ch catot II.3. Thö nghiÖm kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn theo ph­¬ng ph¸p mï muèi C¸c mÉu s¬n ®­îc thö trong tñ mï muèi theo tiªu chuÈn ASTM B-117. Møc ®é gØ ®­îc ®¸nh gi¸ theo ASTM D-1654-61. Tiªu ASTM B-117: Dung dÞch phun  NaCl trong n­íc cÊt   pH dung dÞch  6,5 – 7,5   Nång ®é  5%   ¸p suÊt phun  0,6 – 1,5 bar   Tèc ®é phun  1 – 2 ml/giê   NhiÖt ®é  35oC ± 1   VÞ trÝ mÉu  Nghiªng 15o   Chu kú phun  16 – 700 giê   PhÇn III KÕt qu¶ nghiªn cøu III.1. Nguyªn liÖu ®Çu Nhùa epoxy Lo¹i DER 331 Hµm l­îng nhãm epoxy: 23% §é nhít ë 25oC : 132 – 134 poise Khèi l­îng riªng : ~ 1,17 g/cm3 H·ng s¶n xuÊt : Dow Chemical (Mü) ChÊt ®ãng r¾n DETA (dietylentriamin) - Khèi l­îng ph©n tö: 103 g/mol - §­¬ng l­îng amin: 20,6 - H·ng s¶n xuÊt : Dow Chemical (Mü). ChÊt ®ãng r¾n Versamit 125 (polyamit träng l­îng ph©n tö thÊp) §é nhít ë 25oC : 750 poise ChØ sè amin: 327 mgKOH/g H·ng s¶n xuÊt : Dow Chemical (Mü) Bét mµu oxit s¾t ®á - Tû träng: d = 5,0 g/cm3. - KÝch th­íc h¹t trung b×nh: 25 μm. - N­íc s¶n xuÊt: Trung Quèc. Bét mµu cromat kÏm - Mµu s¾c: mµu vµng s¸ng. - Tû träng: d = 3,4 g/cm3. - KÝch th­íc h¹t trung b×nh: 40 μm. - N­íc s¶n xuÊt: Trung Quèc. Bét talc - Mµu s¾c: tr¾ng - Tû träng: 2,58g/cm3 - KÝch th­íc h¹t trung b×nh: 15 μm - N­íc s¶n xuÊt: ViÖt Nam Phô gia øc chÕ ¨n mßn N,N’ – Bis(o – hidroxy benziliden)-1,2- ®ietyleniamin Tû träng : d = 1,24 g/cm3 Lµ s¶n phÈm cña ®Ò tµi KC-02, do tr­êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn nghiªn cøu chÕ t¹o. Cacdanol §é nhít ë 25oC : ~ 0,4 poises Khèi l­¬ng riªng : ~ 1,17 g/cm3 - N­íc s¶n xuÊt: ViÖt Nam Dung m«i pha s¬n Xylen kü thuËt Axeton kü thuËt Butyl axetat III.2.Tæng hîp nhùa epoxy-cacdanol Nhùa epoxy-cacdanol ®­îc tæng hîp trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã xóc t¸c ë nhiÖt ®é cao. §iÒu kiÖn tæng hîp: Tû lÖ cÊu tö (®­¬ng l­îng epoxy/cacdanol): 1/1. NhiÖt ®é ph¶n øng: 140oC. Thêi gian ph¶n øng: 240 phót. C¸c ®Æc tr­ng ho¸ lý cña nhùa epoxy-cacdanol ®· tæng hîp: Mµu s¾c: mµu n©u. Tû träng: 1,1 g/cm3. Hµm l­îng nhãm epoxy: 9%. Nhùa epoxy-cacdanol tæng hîp ®­îc dïng lµm chÊt ho¸ dÎo trong tæ hîp nhùa epoxy DER 331 – epoxy DER 331+cacdanol (EEC). Tæ hîp nµy ®­îc dïng lµm chÊt t¹o mµng cho s¬n lãt chèng ¨n mßn. C¸c ®Æc tr­ng cña tæ hîp nhùa EEC: Mµu s¾c: mµu n©u s¸ng. Tû träng: 1,1 g/cm3. - Hµm l­îng nhãm epoxy: 17,2%. - Hµm l­îng cacdanol: 15% III.3. TÝnh chÊt vËt lý cña s¬n lãt chèng ¨n mßn trªn c¬ së nhùa EEC Nhùa EEC ®­îc chÕ t¹o thµnh 5 lo¹i s¬n lãt chèng ¨n mßn víi c¸c tû lÖ øc chÕ ¨n mßn kh¸c nhau: Lo¹i s¬n kh«ng cã phô gia øc chÕ ¨n mßn ( ký hiÖu 1) Lo¹i s¬n chøa 1,0% phô gia øc chÕ ¨n mßn ( ký hiÖu 2) Lo¹i s¬n chøa 1,5% phô gia øc chÕ ¨n mßn ( ký hiÖu 3) Lo¹i s¬n chøa 2,0% phô gia øc chÕ ¨n mßn ( ký hiÖu 4) Lo¹i s¬n chøa 2,5% phô gia øc chÕ ¨n mßn ( ký hiÖu 5) TÝnh chÊt cña 5 lo¹i s¬n ®­îc tr×nh bµy trong b¶ng 1. B¶ng III.1. TÝnh chÊt vËt lý cña hÖ s¬n lãt EEC TÝnh chÊt Lo¹i s¬n  §é mÞn, μm  §é nhít VZ4, s  HLPK, %  Tû träng, g/cm3  PVC, %   1  20  24  55  1,27  33,5   2  20  24  55  1,28  34,1   3  20  24  55  1,29  34,4   4  20  24  55  1,30  34,8   5  20  24  55  1,30  35,1   Tõ b¶ng III.1 cã thÓ nhËn thÊy khi ®­a thªm phô gia øc chÕ ¨n mßn vµo hÖ s¬n th× ®é mÞn vµ ®é nhít cña hÖ s¬n kh«ng thay ®æi, phô gia chØ lµm thay ®æi rÊt Ýt tû träng vµ nång ®é thÓ tÝch bét mµu cña hÖ s¬n. Ngoµi ra, khi thªm phô gia vµo hÖ s¬n cã thÓ quan s¸t thÊy kh«ng cã hiÖn t­îng ph©n líp hay t¸ch bét mµu. Qua ®ã, cã thÓ thÊy phô gia cã thÓ phèi trén vµ t­¬ng hîp tèt víi hÖ s¬n. TiÕn hµnh ®ãng r¾n 5 lo¹i s¬n trªn b»ng chÊt ®ãng r¾n DETA (ký hiÖu: A) vµ ®ãng r¾n b»ng Versamit 125 (ký hiÖu: B). C¸c tÝnh chÊt vËt lý cña mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA vµ Versamit 125 ®­îc chØ ra trong b¶ng III.2 vµ III.3. B¶ng III.2. TÝnh chÊt vËt lý cña c¸c mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA Ký hiÖu  Hµm l­îng phô gia, %  §é phñ, g/m2  ( kh« khái bôi, giê  ( kh« hoµn toµn, giê   1A  0,0  50,3  4  24   2A  1,0  49,4  3  24   3A  1,5  47,7  3  24   4A  2,0  47,9  3  24   5A  2,5  45,2  3  24   B¶ng III.3. TÝnh chÊt vËt lý cña c¸c mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng Versamit 125 Ký hiÖu  Hµm l­îng phô gia, %  §é phñ, g/m2  ( kh« khái bôi, giê  ( kh« hoµn toµn, giê   1B  0,0  55,2  6  24   2B  1,0  51.8  6  24   4B  2,0  49,5  6  24   Qua b¶ng III.2 cã thÓ thÊy r»ng ®é phñ cña lo¹i s¬n cã phô gia øc chÕ ¨n mßn thay ®æi kh«ng nhiÒu so víi lo¹i s¬n kh«ng cã phô gia. Thêi gian kh« khái bôi cña c¸c lo¹i s¬n cã øc chÕ ¨n mßn ng¾n h¬n so víi lo¹i s¬n kh«ng cã phô gia. Tuy nhiªn thêi gian chªnh lÖch kh«ng ®¸ng kÓ. Qua ®ã cã thÓ thÊy phô gia sö dông cã thÓ cã t¸c dông xóc t¸c cho ph¶n øng ®ãng r¾n cña hÖ s¬n. Tuy nhiªn qua b¶ng III.3, cã thÓ thÊy phô gia øc chÕ ¨n mßn kh«ng lµm ¶nh h­ëng ®Õn thêi gian kh« cña hÖ s¬n ®ãng r¾n b»ng Versamit 125. Qua b¶ng III.2 vµ III.3 còng cã thÓ thÊy thêi gian kh« khái bôi cña mµng s¬n ®ãng r¾n b»ng DETA ng¾n h¬n khi sö dông Versamit 125 Tõ b¶ng III.2 vµ III.3, cã thÓ thÊy phô gia lµm t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ kh¶ n¨ng che phñ cña mµng s¬n. III.4. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬ lý cña mµng s¬n: TÝnh chÊt c¬ lý lµ c¸c tÝnh chÊt quan träng cña hÖ s¬n. Qua ®ã ta cã thÓ ®¸nh gi¸ chÊt l­îng cña hÖ s¬n. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA vµ Versamit 125 ®­îc chØ ra trong b¶ng III.4 vµ III.5. B¶ng III.3. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA Ký hiÖu  Hµm l­îng phô gia, %  §é b¸m dÝnh, ®iÓm  §é cøng t­¬ng ®èi  §é bÒn uèn dÎo, mm  §é bÒn va ®Ëp, inch.pound  §é bÒn cµo x­íc, kG   1A  0,0  0  0,29  2  80  4   2A  1,0  0  0,30  2  80  4   3A  1,5  0  0,29  2  80  4   4A  2,0  0  0,32  2  80  5   5A  2,5  0  0,33  3  80  5   B¶ng III.4. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng Versamit 125 Ký hiÖu  Hµm l­îng phô gia, %  §é b¸m dÝnh, ®iÓm  §é cøng t­¬ng ®èi  §é bÒn uèn dÎo, mm  §é bÒn va ®Ëp, inch.pound  §é bÒn cµo x­íc, kG   1B  0,0  0  0,31  2  80  4   2B  1,0  0  0,33  2  80  4   4B  2,0  0  0,34  2  80  5   Tõ b¶ng sè liÖu cã thÓ thÊy khi bæ xung thªm phô gia øc chÕ ¨n mßn ®é cøng t­¬ng ®èi cña hÖ s¬n ®ãng r¾n b»ng DETA vµ Versamit 125 ®Òu ®­îc c¶i thiÖn. §é cøng t­¬ng ®èi cña mµng s¬n cã 2% phô gia øc chÕ ¨n mßn ®ãng r¾n b»ng DETA t¨ng 14% so víi mµng s¬n kh«ng cã phô gia øc chÕ ¨n mßn. §é bÒn cµo x­íc cña hÖ s¬n còng t¨ng khi ®­a phô gia øc chÕ ¨n mßn vµo hÖ s¬n. Khi cã thªm phô gia, ®é bÒn uèn dÎo cña hÖ s¬n ®ãng r¾n b»ng DETA gi¶m , cßn ®èi víi mµng s¬n ®ãng r¾n b»ng Versamit 125, ®é bÒn uèn dÎo kh«ng ®æi. §é bÒn va ®Ëp, ®é b¸m dÝnh cña tÊt c¶ c¸c mµng s¬n (cã phô gia vµ kh«ng cã phô gia, ®ãng r¾n b¾ng DETA vµ ®ãng r¾n b»ng Versamit 125) rÊt cao. TÊt c¶ ®Òu ®¹t ®é bÒn va ®Ëp 80 inch.pound vµ ®é b¸m dÝnh 0 ®iÓm . Qua c¸c thö nghiÖm c¬ lý cã thÓ thÊy ®­îc phô gia øc chÕ ¨n mßn cã kh¶ n¨ng t­¬ng hîp rÊt tèt víi hÖ s¬n. V× vËy phô gia kh«ng lµm gi¶m c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña hÖ s¬n. C¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña hÖ s¬n ®¹t tiªu chuÈn vÒ s¬n b¶o vÖ kÕt cÊu thÐp, do ®ã, s¬n lãt EEC ®· chÕ t¹o cã chÊt l­îng cao, cã thÓ b¶o vÖ l©u dµi cho kÕt cÊu thÐp. III.3. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña mµng s¬n b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÖn ho¸ III.3.1. §o bãc t¸ch catot KÕt qu¶ thö nghiÖm theo ph­¬ng ph¸p bãc t¸ch catot cña c¸c lo¹i s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA ®­îc chØ ra trong b¶ng III.4. B¶ng III.5. DiÖn tÝch bãc t¸ch cña c¸c mµng s¬n Ký hiÖu  1A  2A  3A  4A  5A   DiÖn tÝch, cm2  0,66  0,79  2,11  0,77  1,37   Tõ b¶ng sè liÖu cã thÓ thÊy r»ng khi cho thªm phô gia øc chÕ ¨n mßn vµo hÖ s¬n, diÖn tÝch bãc t¸ch cña hÖ s¬n t¨ng lªn. §Æc biÖt lµ lo¹i s¬n cã 1,5% chÊt øc chÕ ¨n mßn cã diÖn tÝch bãc t¨ng ®¸ng kÓ. Khi hµm l­îng phô gia tiÕp tôc t¨ng, diÖn tÝch bãc t¸ch gi¶m. Qua thö nghiÖm b»ng ph­¬ng ph¸p bãc t¸ch catot, cã thÓ thÊy ®é b¸m dÝnh cña mµng s¬n d­íi t¸c dông bãc t¸ch cña dßng ®iÖn thay ®æi kh«ng nhiÒu khi cho thªm 2% phô gia øc chÕ ¨n mßn. Tuy nhiªn qua ®©y ch­a thÓ ®¸nh gi¸ chøc n¨ng b¶o vÖ cña chÊt øc chÕ ¨n mßn. ¶nh chôp hÖ s¬n ®ãng r¾n b»ng DETA sau khi ®· ®o bãc t¸ch catot ®­îc chØ ra trong h×nh III.1.  H×nh III.1. ¶nh chôp mÉu ®o bãc t¸ch catot cña mµng s¬n ®ãng r¾n b»ng DETA MÊu sè 1: Mµng s¬n kh«ng cã phô gia MÊu sè 2: Mµng s¬n cã 1% phô gia MÊu sè 3: Mµng s¬n cã 1,5% phô gia MÊu sè 4: Mµng s¬n cã 2,0% phô gia MÊu sè 5: Mµng s¬n cã 2,5% phô gia III.3.2. §o thÕ ®iÖn cùc theo thêi gian KÕt qu¶ ®o thÕ ®iÖn cùc theo thêi gian cña mµng s¬n EEC ®ãng r¾n b»ng DETA vµ Versamit 125 ®­îc chØ ra trong h×nh III.2 vµ III.3.  Dùa vµo kÕt qu¶ nghiªn cøu, cã thÓ thÊy r»ng khi bæ sung thªm chÊt øc chÕ ¨n mßn víi hµm l­îng nhá, tÝnh chÊt b¶o vÖ cña mµng s¬n t¨ng ®¸ng kÓ. Víi mÉu kh«ng cã phô gia thÕ ®iÖn cùc cña mµng s¬n gi¶m m¹nh sau 2 ngµy ng©m trong dung dÞch NaCl. Víi mµng s¬n cã 1% phô gia, thÕ ®iÖn cùc gi¶m sau 4 ngµy. Khi hµm l­îng phô gia t¨ng lªn 2%, thÕ ®iÖn cùc cña mµng s¬n rÊt d­¬ng, sau 9 ngµy ng©m mÉu, thÕ ®iÖn cùc cña mµng s¬n vÉn ch­a gi¶m. Nh­ vËy phô gia lµm t¨ng thªm tÝnh chÊt ng¨n c¶n cña mµng s¬n. Ngoµi ra, qua ®å thÞ thÕ ®iÖn cùc theo thêi gian, cã thÓ thÊy tÝnh chÊt øc chÕ ¨n mßn cña phô gia. Mµng s¬n kh«ng cã phô gia sau khi ng©m cã thÕ ®iÖn cùc gi¶m ®Õn -550 mV (cña thÐp trÇn lµ kho¶ng -650 mV). Mµng s¬n ch­a cã phô gia cã kh¶ n¨ng øc chÕ ¨n mßn ®èi víi thÐp tuy nhiªn kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn ch­a cao. C¸c mµng s¬n cã phô gia ®Òu cã thÕ ®iÖn cùc d­¬ng h¬n cña mµng s¬n ch­a cã phô gia. Mµng s¬n cã hµm l­îng phô gia 2% cã thÕ ®iÖn cùc d­¬ng nhÊt. Sau 10 ngµy ng©m trong dung dÞch NaCl, thÕ ®iÖn cùc cña mµng s¬n gi¶m xuèng -260 mV, d­¬ng h¬n rÊt nhiÒu so víi mµng s¬n kh«ng cã phô gia. Nh­ vËy, cã thÓ thÊy phô gia cã hai t¸c dông ®èi víi mµng s¬n, mét mÆt lµm t¨ng ®é chÆt c

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mòn chất lượng cao có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn.doc
Luận văn liên quan