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

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