Mưc Lưc 11.2 Các phương pháp xác định tính chất lý màng phủ 29 MỞ ĐẦU 11.2.1 Phương pháp xác định độ bền va đập 29 Phần I LÝPhương THUYẾT 11.2.2 phápCHUNG xác định độ bền uốn dẻo 30 11.2.3 Phương pháp xác định độ cứng tương đối 31 1.1 Cơ chê ăn mòn biện pháp bảo vệ kim loại 11.2.4 Phương pháp xác định độ bám dính 32 1.1.1 Cơ chế ăn mòn kim loại 11.3.5 Phương pháp xácchống định độ xước 632 1.1.2 Các phương pháp ănbền mòncào 1.1.3 Cơ chế bảo vệ màng sơn 11.3 Các phương pháp đo điện hoá 33 1.2 Nhựa epoxy 11 11.3.1 Phương pháp đo theo thời gian 33 1.2.1 Lịch sử phát triển 11 11.3.2 Phương tách catot (Catot Disbonding Method) 11 34 1.2.2 Tổng họppháp nhựabóc epoxy 1.2.2.1 Nhựa sở diphenylol propan (Bisphenol A) epyclohydrin .11 11.3 Thử nghiệm khả chông ăn mòn theo phương pháp mù muôi 35 1.2.2.2 Nhựa epoxy mạch vòng no 13 1.2.2.3 Nhựa epoxyeste .14 Nhựa NGHIÊN epoxy-phenolic 15 Phần1.2.2.4 KẾT QUẢ cứu 36 1.2.3 Các chất đóng rắn cho nhựa epoxy 15 1.2.3.1 Chất đóng rắn dạng phản ứng cộng hợp 16 III 1.2.3.2 Nguyên liệu rắn đầutheo 36 Đóng phản ứng trùng hợp 20 1.2.4 Biến tính nhựa epoxy 21 1.2.4.1 Giới thiệu 21 111.2 Tổng hợp nhựa epoxy-cacdanol 37 1.2.4.2 Biến tính nhựa epoxy bằngcacdanol 22 111.3 Tính vật lýđộn 23 sơn lót chống ăn mòn sở nhựa EEC 38 1.3 Bột màuchất chất 1.3.1 Khảo Cromat 111.4 sátkẽm 23 tính chất lý củamàng sơn: 40 1.3.2 Oxit sắt 25 1.3.4 Talc 26 111.3 Nghiên cứu khả chống ăn mòn màng sơn phương Phần CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 27 II.l pháp điện hoá 41 Các phương pháp phân tích hoá học 27 II 1.1 Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy 27 II 1.2 Phương pháp xác định hàmlượng phần khô 28 21 MỞ ĐẦU Hiện nay, giới Việt Nam, phần lớn công trình sử dụng khối lượng lớn kim loại Theo số liệu thống kê, lượng kim loại (bao gồm sắt thép kim loại màu) bị ăn mòn trình ăn mòn điện hoá chiếm 1,7 - 4,5 GDP nước, hay nói cách khác hàng năm có tới 10 - 15% khối lượng kim loại bị phá huỷ không bảo vệ Vì vậy, yêu cầu cấp thiết kỹ thuật mỹ thuật phát triển ngày cao công nghệ bảo vệ kim loại có phương pháp bảo vệ lớp phủ Trên thực tế, có ba phương pháp lớn sử dụng dùng lớp phủ kim loại (tráng crom, tráng thiếc ), lớp phủ hợp chất hoá học lớp phủ phi kim (men, sơn) Trong đó, biện pháp hữu hiệu dùng màng sơn để bảo vệ đặc tính chống ăn mòn tốt, kinh tế đồng thời tính thẩm mỹ cao Đối với khí hậu nhiệt đới khắc nghiệt, đặc biệt khí hậu vùng ven biển, biển hải đảo, mức độ hư hại vật liệu tổn thất ăn mòn lớn Tốc độ ăn mòn khu vực lớn, tới 0,5 - 0,6 mm/năm Vì việc nghiên cứu các hệ sơn bảo vệ tuổi thọ cao cho cấu kiện sắt thép làm việc điều kiện biển nước biển nhiệt đới Việt Nam cần thiết Hiện Việt Nam có nhiều loại sơn chống ăn mòn tuổi thọ cao nhập từ nước ngoài, chủ yếu từ hãng Interpaint (Anh), Sigma (Hà Lan), Nippon Paint (Nhật), Jotun (Na Uy), Hamphel (Đan Mạch), Master (Pháp) Tuy nhiên, qua kiểm tra thử nghiệm tự nhiên Nha Trang, số loại sơn tỏ không thích hợp với điều kiện nhiệt đới Việt Nam Ngoài ra, loại sơn ngoại nhập có giá thành cao, không thích hợp với điều kiện kinh tế nước ta Với mục đích chế tạo sơn chống ăn mòn chất lượng cao để bảo vệ kết cấu thép khu vực khí hậu ăn mòn cao, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme (Trường Đại học Bách khoa-Hà Nội) đưa đề tài: “Nghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mòn chất lượng cao có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn” Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Nghiên cứu công nghệ chế tạo hệ sơn lót chống ăn mòn sở epoxy-cacdanol bột màu thụ động hoá - Nghiên cứu đưa chất phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ sơn để nâng cao tính bảo vệ màng sơn - Khảo sát ảnh hưởng phụ gia ức chế ăn mòn đến tính chất màng sơn phương pháp: + Thử tính chất lý màng sơn (độ bền va đập, độ bám dính, độ bền uốn dẻo, độ bền cào xước, độ cứng tương đối) + Thử tính chất chống ăn mòn màng sơn phương pháp điện hoá (đo theo thời gian, bóc tách catot) Phần LÝ THUYẾT CHUNG 1.1 CHẾ ĂN MÒN VÀ CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI 1.1.1 Cơ chê ăn mòn kim loại Ăn mòn định nghĩa trình hao mòn chất tác dụng hoá học Phổ biến nhất, thuật ngữ áp dụng cho phá huỷ công vào kim loại phản ứng hoá học với môi trường Thuật ngữ bao gồm số loại ăn mòn hoá học kim loại, thường gặp loại ăn mòn xảy phản ứng điện hoá [3] Sự ăn mòn điện hoá tượng phức tạp Có nhiều loại thép, tất hợp kim sắt cacbon với kim loại khác Sự nhạy cảm loại thép với ăn mòn thay đổi lớn phụ thuộc vào thành phần chúng ứng suất vật thể thép Xu hướng ăn mòn điện hoá gây không đồng thành phần dẫn đến số vùng bề mặt trở thành anot vùng khác trở thành catot Khi thép nhúng nước có độ dẫn, sắt hoà tan (bị ăn mòn) vị trí anot [4] Thành phần hoá học thép nhân tố tạo vùng catot anot, ứng suất nhân tố Ví dụ, thép cán nguội thường dễ bị ăn mòn thép cán nóng có thành phần hợp kim Tương tự vậy, va chạm hạt cát phun với tốc độ lớn vào thép tạo vị trí anot catot gần điểm va chạm Các phản ứng điện hoá xảy anot catot vắng mặt oxy [4]: Anot: Fe —» Fe++ + 2e~ Catot: 2H20 -> 2H+ + 20H2H+ + 2e" -> H2 Nếu có mặt oxy (hoà tan nước), phản ứng khác xảy catot: ng pháp Ví dụ Thay Ưu điểm đổi Các quáthay Nhược điểm đổi Không thường hoàn toàn loại trình, độ ẩm hayđơn giản trừ ăn mòn Do có mặt oxy không khí, hydroxit thành gỉ sắt nhiệt độ Chất điều ức chỉnh chế sắt hạn(II) chếbịăn biến Bảngl.l So sánh phương pháp trình mòn môi trường có giá thấp (Fe20Đôi 3.H20): điều kiện nhúng Sử dụng chất ức Trang bị thêm dễ chìm 4Fe(OH)2dàng.+ 2Ơ2 -> 2Fe203.H20 + H2Ơ đổi Hợp kim Thờiđồng, gian liệuniken, chống crom,dài ănmolipden Vỏ tàu, Đơn giản Lợi nước, đất, Hiệu đường ống chất điện ly mạnh ệ catot Lớp gạch phủ, Hiệu 1.1.2 phủ ban đầu cao Khả thi công với sắt Chỉ áp dụng Các nhựa nhiệt trí xác định dẻo (PVC, PE) mòn kế dư sử Chi dụng phí vị ích hạn chế khu vực khô ẩm ướt có Yêu cầu chìm nước Cần toàn phân tích cẩn Các phương pháp thận chống ănmòn mòn ăn diện Các lớp bảo Quá dẻo, trình ăn mòn xảy doxửxu hướng tự nhiên vệ, chất Cần lý bề mặt củavàvật chất, đặc biệt Giá hợp lý cấu, thùngcách chứa, tàu thuỷ , biến từ lớp phủkim cứngloại thường sử dụng cho kết áp dụng Các chi Thờioxit kim gian loại sử dụngVật liệu sử dụng tiết thái kim kết loại thành trạng bền cấu thay xảy lớn hơntrong điều kiện này, chi lâu dài ăn mònphíkim loại ra, kết cấu bị phá huỷ thể phương dự đoán tấmCác dày loại phá huỷ cần ngănkhông chặn Vài pháp bảo đảm trì khả Chikết phí bangiáđầu tồn khả sử dụng cấu với thấpcao ý [3]: - Không hiệu Khối Lựa chọn sử dụng vật liệu chống ăn mòn cho kết cấu lượng tăng - Thay đổi môi trường - Sử dụng rào cản vật liệu cấu trúc môi trường - Sử dụng phương pháp bảo vệ catot Mỗi phương pháp có lợi ích riêng, đó, điều kiện, kết họp phương pháp có hiệu Ví dụ vài loại thép không gỉ bị ảnh hưởng ion clo từ vết rỗ bề mặt Do việc kết hợp thép không gỉ lớp phủ chịu clo hiệu thường cung cấp hệ hiệu thép không gỉ riêng lẻ Bảo vệ catot thường kết hợp với lớp phủ bảo vệ khác để giảm chi phí dòng cưỡng hay giảm số anot hy sinh sử dụng 1.1.3 Cơ chê bảo vệ màng sơn Như nêu, ăn mòn kim loại trình điện hoá Có thể ngăn cản trình ăn mòn kim loại cách ngăn chặn phản ứng anot catot, cách ngăn cản dòng ăn mòn chất điện phân Ba phương pháp gọi là: ức chế catot, ức chế anot ức chế điện trở [11] a) ức chế catot Trong phản ứng catot tác nhân phản ứng oxy nước Thực nghiệm cho thấy màng sơn có độ dày bình thường ngăn cản oxy nước thấm qua màng, có nghĩa màng sơn tác dụng ức chế catot [8] b) ức chế anot Tại miền anot, phản ứng bao gồm chuyển ion kim loại vào chất điện phân kèm theo việc giải phóng điện tử lưu lại kim loại Do ức chế anot theo hai cách [9]: ❖ Cung cấp đầy đủ điện tử cho kim loại để ngăn cản ion kim loại khỏi bề mặt kim loại Điều thực việc sử dụng màng sơn bảo vệ catot chứa bột màu kim loại ăn mòn thấp ăn mòn kim loại cần bảo vệ , sơn giàu kẽm ❖ Sắt không khí thường bị oxy hoá tạo màng oxit, nhiên tính không đồng thành phần cấu trúc ăn mòn kim loại tiếp tục xảy Có hai nhóm bột màu có tác dụng ức chế ăn mòn làm dày thêm “hoàn thiện” màng oxit ngăn cản ăn mòn kim loại 87 + Nhóm thứ bột màu bazơ, có khả tạo xà phòng không tan với loại dầu thảo mộc như: oxit chì, oxit kẽm [10] + Nhóm thứ hai bột màu thụ động , bột màu cromat kẽm, photphat kẽm c) ức chế điện trở Đây chế bảo vệ chung thực màng sơn Khi phủ sơn bề mặt kim loại, có nghĩa đặt điện trở vào mạch điện hoá, di chuyển ion kim loại từ bề mặt kim loại vào dung dịch chất điện ly bị ngăn cản Do ăn mòn kim loại ngăn cản giảm xuống giá trị thấp Các yếu tố sau ảnh hưởng đến tác dụng ức chế điện trở màng sơn: + Độ dày màng sơn + Hàm lượng tạp chất nước bột màu + Mức độ bề mặt kim loại trước sơn + Khả ngăn cản thấm nước chất điện phân qua màng sơn Các tính chất bảo vệ màng sơn xác định khả hoạt động điện hoá nó, mà khả phụ thuộc vào cấu trúc màng, chất nhóm chức, độ dẫn ion, chuyển điện thẩm chất lỏng khả thụ động bột màu Theo tác giả Rosenfeld cộng , thân màng sơn phương pháp sơn phủ không ngăn cản nghiêm ngặt tác nhân ăn mòn xâm thực đến bề mặt kim loại Màng sơn bảo vệ chống ăn mòn tuân theo quy tắc tạo hàng rào che chắn tuyệt đối, mà theo nguyên tắc tự điều chỉnh trình xâm nhập chất điện phân đến bề mặt kim loại, tượng thụ động bề mặt kim loại màng sơn chứa bột màu cromat chất ức chế ăn mòn kim loại, tượng tạo với kim loại cần bảo vệ hợp chất khó tan (bột màu photphat), bảo vệ điện hoá (bảo vệ catot) [20] Thông thường hệ sơn phủ bảo vệ kim loại bao gồm lớp: lớp sơn lót (primer), lớp sơn trung gian (undercoat) lớp sơn phủ bên (rìnishing coat) Mỗi lớp sơn có yêu cầu kỹ thuật khác tuỳ theo môi truờng ăn mòn Trong thực tế, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng lóp sơn tăng lên giảm xuống Chức lớp sơn lót ngăn cản ăn mòn kim loại Một sơn lót lý tưởng có tính chất sau: - Thích họp với phương pháp sơn điều kiện sơn - Tốc độ bay dung môi thích họp, đảm bảo màng sơn khô thời gian cho phép - Bám dính tốt với bề mặt kim loại - Độ bền cào xước va đập cao - Đủ mềm dẻo để thích hợp với thay đổi kích thước kim loại - Phải có bề mặt tốt cho việc sơn lóp sơn - Khi sử dụng bột màu ức chế ăn mòn, bột màu phải không độc hàm lượng bột màu phải đủ - Mức độ thẩm thấu nước oxy thấp Sơn trung gian loại sơn chứa lượng bột màu, chất độn cao, chúng sơn trực tiếp sơn lót cung cấp “ ” cần thiết cho lớp phủ bên Sơn trung gian cần có tĩnh chất sau: - Bám dính tốt với sơn lót - Độ che phủ thích hợp - Tính chất chảy san phẳng tốt tránh không để lại vết chổi sau màng sơn khô 10 chống ăn mòn, màng sơn phủ có chức trang trí bên cho kết cấu kim loại 1.2 NHỰA EPOXY 1.2.1 Lịch sử phát triển Nhựa epoxy loại nhựa phổ biến lĩnh vực sơn chống ăn mòn, keo dán compozit Năm 1909 nhà hoá học Nga tiếng Prileschajew phát phản ứng olefin peraxit benzoic để tạo thành hợp chất epoxy Năm 1934, nhà hoá học Đức Schlack tổng hợp polyglyxydrylete từ Bisphenol A epyclohydrin, nhựa đóng rắn đương lượng amin, nhiên Schlack chưa thấy hết giá trị sáng chế Năm 1938, Pierre Castan công bố sáng chế mô tả phương pháp điều chế polyglyxidylete từ Bisphenol A epiclohydrin phát tĩnh chất quý báu nhựa nhận có độ bám dính tuyệt vời với nhiều loại vật liệu sau đóng rắn anhydrit phtalic [16] Trong 25 năm trở lại đây, sản lượng nhựa epoxy toàn giới tăng nhanh (khoảng 30.000 tấn/năm) thời gian gần đạt triệu tấn/năm Khoảng 1/4 số lượng sử dụng làm chất kết dính để sản xuất vật liệu polyme compozit có độ bền cao chủ yếu sản xuất màng phủ Năm 1970, sản lượng epoxy tiêu thụ giới đạt khoảng 150.000 tấn/năm Đầu năm 1980, sản lượng epoxy tiêu thụ giới khoảng 600.000 tấn/năm (chiếm 3% nhựa nhiệt rắn giới) chủ yếu Mỹ (170.00 tấn), Châu Âu (134.000 tấn) Nhật Bản («100.000 tấn) 1.2.2 Tổng hợp nhựa epoxy ĩ.2.2.1 Nhựa scV diphenylol propan (Bisphenol A) epyclohydrin Đây nhựa epoxy phổ biến (epoxydian), sản phẩm trùng ngưng epyclohydrin với Bisphenol A thông qua phản ứng kết hợp nối tiếp luân 11 phiên nhóm epoxy với nhóm hydroxylphenol tái tạo nhóm epoxy nhờ khử clohydro để tạo thành nhựa có công thức chung: O-R-O-CHo-CH-CHoÓ O-R-O-CH2-CH-CH2 ỌH3 R= CH3 n = -ỉ- 200 tuỳ thuộc điều kiện tiến hành phản ứng Phản ứng tạo nhựa epoxy xảy theo giai đoạn: Giai đoan 1: Nhóm hydroxyl diphenylol propan kết hợp với nhóm NaOH Đây phản ứng toả nhiệt: Q = 17,09 Kcal/mol Giai đoan 2: Clohydrin glycol tạo thành chứa nhóm hydroxyl vị trí so với nguyên tử clo Với cách bố trí nhóm chức vậy, clohydro dễ dàng tách tạo thành nhóm epoxy theo chế nucleoíin halogel ion alcogolat 12 Phần III KẾT QUẢ NGHIÊN cứư m.l NGUYÊN LIỆU ĐẦU Nhựa epoxy - Loại DER 331 - Hàm lượng nhóm epoxy: 23% - Độ nhớt 25°c : 132 - 134 poise - Khối lượng riêng : ~ 1,17 g/cm3 - Hãng sản xuất: Dow Chemical (Mỹ) Chất đóng rắn DETA (dietylentriamin) - Khối lượng phân tử: 103 g/mol - Đương lượng amin: 20,6 - Hãng sản xuất : Dow Chemical (Mỹ) Chất đóng rắn Versamit 125 (polyamit trọng lượng phân tử thấp) - Độ nhớt 25°c : 750 poise - Chỉ số amin: 327 mgKOH/g - Hãng sản xuất : Dow Chemical (Mỹ) Bột màu oxit sắt đỏ - Tỷ trọng: d = 5,0 g/cm3 - Kích thước hạt trung bình: 25 pm - Nước sản xuất: Trung Quốc Bột màu cromat kẽm - Màu sắc: màu vàng sáng - Tỷ trọng: d = 3,4 g/cm3 36 Tính Độ mịn, chất pm Đô nhớt VZ4, % HLPK,Tỷ trọng, PVC, g/cm3 % s Loại son 1Qua 20 24so 55 không 1,27hiện 33,5 DETA tăng với sơn không phụ khô gia chếbụi ăn mòn.màng Độ màu bền vào hệ bảng sơn III.2 có Các thể đặc III.3 quan trưng sát thấy tổmàng có họp thể nhựa thấy EEC: có gian phânức khỏi lớp hay tách bột son - 14% Kích thước hạt trung bình: 15 thời Ịamcótượng cào sơnphụ đưadụng phụ gia ức chế125 ăn mòn vàohệhệsơn sơn đóng Quaxước rắn đó, có thểhệ DETA thấy ngắn giatăng phối sử trộnVersamit tương họp tốt với 20 24 sắc: 55 34,1 Màu Nước sản màu xuất:nâu Việtsáng Nam 1,28 Khi có thêm phụrắn gia, độthể bền uốnphụ dẻogiacủa sơnkhông đóng rắn (ký DETA Từ Tiếnbảng hành III.2 đóng III.3, có loại sơnthấy chất làmhệ đóng tăng rắn DETA đáng kể khả hiệu: A) -Phụ Tỷbằng trọng: 1,1 g/cm 20phủ 24 55 1,29 34,4 giảm ,7 màng sơn đóng rắn Versamit 125, độ bền uốn dẻo không che đóng rắnmàng sơn Versamit 125 (ký hiệu: B) Các tính chất vật lý màng sơn gia ức chế ăn mòn đổi EEC đóng rắn DETA Versamit 125 chí bảng III.2 III.3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA MÀNG SƠN: lượng epoxy: 20III.4 - Hàm 24 1,30 LÝ 34,8 N,N’nhóm -55Bis(o - 17,2% hidroxy benziliden)-l,2đietyleniamin Độ bền va đập, độ bám dính tất màng sơn (có phụDETA gia không Tỷ trọng : d = 1,24 g/cm Bảng IIchất 1.2 Tính chất vật lýtính chất màng sơn EECcủa đóng rắn Tính lý quan trọng hệ sơn Qua ta Tất Hàm lượng cacdanol: 15% có đóng rắn bằng35,1 Versamit 125) rấtđó cao 20phụ gia, đóng 24 rắn bắng55DETA và1,30 đánh giá chất lượng hệ sơn Tính chất lý màng sơn EEC đóng rắn đạt độ Là bềnsản va đập 80 inch.pound độ bám dính điểm phẩm 125 củađược đề tài trường ĐạiIII.5 học Khoa học Tự nhiên DETA Versamit chỉKC-02, III.4 III.3 TÍNH CHẤT khô VẬT SƠNbảng LÓT CHốNG ĂN MÒN TRÊN khỏiLÝ bụi,CỦA Hàm lượng Độnghiên phủ, T khô hoàn toàn, cứu chếTtạo thử EEC Qua nghiệm lý thấygiờ phụ gia ức chế ăn mòn có khả SỞg/m NHỰA phụ gia, % tương hợp tốt với hệ sơn Vì phụ gia không làm giảm tính chất Cacdanol 1A 0,0 24 lý50,3 củaNhựa hệ Bảng II sơn 1.3.EEC Tínhđược chất củathành màng sơnsơn EEC rắnăn DETA chếlýtạo loại lótđóng chống mòn với tỷ lệ ức chế mòn khác nhau: - ănĐộ nhớt 25°c : ~ 0,4 poises 2A 1,0 49,4 Các tính chất cơ3 lý hệ sơn đạt24tiêu chuẩn sơn bảo vệ kết cấu thép, cao, đó, sơn EEC sơn chế tạocó:có chất lượng có (thể Loại không giag/cm ức24 chế ăn mòn ký bảo hiệu vệ 1) lâu dài cho kết cấu - Khối lương ~phụ 1,17 3A 1,5 47,7lót riêng thép Loại sơn phụ gia ức sảnchứa Việt Nam 4A 2,0 47,9 - Nước 3xuất:1,0% 24chế ăn mòn ( ký hiệu 2) m.3 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG ẢN MÒN CỦA MÀNG SƠN 5A 2,5 45,2 -Dung Loại sơnpha chứa sơn 1,5% phụ gia HOÁ ức 24chế ăn mòn ( ký hiệu 3) 9.BẰNG môi PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN T khôtách khỏi catot bụi, - Xylen Loại sơn chứa gia hoàn ứcsơn chếtoàn, ăn mòn ( ký hiệu 4) Versamit 125 III.3.1 Đo bóc Hàm lượng Độ phủ, T khô kỹ thuật Bảng II 1.3 Tính chất vật lý2,0% phụ màng EEC đóng rắn phụ gia, % g/m Bảng III.1 Tính chất vật lý hệ sơn lót EEC Axeton kỹ thuật Kết thử nghiệm theo phương 24 pháp bóc tách catot loại sơn EEC 0,0 55,2 1B 2B đóng51.8 rắn -bằng DETA bảng Butyl axetat 24 III.4 BảngHỢP III.5.NHỤA Diện tích bóc tách màng sơn III.2 TỔNG EPOXY-CACDANOL 2,0 49,5 24 Bảng III.4 Tính chất lý màng sơn EEC đóng rắn Versamit 125 tổng kiện xúc tác bám epoxy-cacdanol Độ bềnđược Độ bềnhợp va điều lượng Độ Nhựa cứng Độ bền dính, dẻo, đập, phụ gia, % nhiệt độ cao.tương Điều đối kiện tổnguốn hợp: cào xước, điểm mm 0,0 0,29 80 - Tỷ lệ cấu tử (đương lượng epoxy/cacdanol): 1/1 Qua bảng III.2 thấy độ phủ loại sơn có phụ gia ức chế ăn 1,0 0,30 80 mòn thay- đổiNhiệt không với140°c loại sơn phụ gia độnhiều phản so ứng: 1,5 0,29 80 1,0 4B Hàm 1A 2A 3A Thời gian bụi loại sơn có ức chế ăn mòn ngắn so với - 0,32 Thờikhô giankhỏi phản ứng: 240 phút 80 loại sơn phụ gia Tuy nhiên thời gian chênh lệch không đáng kể Qua 0,33 80 5A 2,5 nhựa tổngtác hợp: cóCác thể đặc thấytrưng phụ hoá gia lý sửcủa dụng cóepoxy-cacdanol thể có tác dụngđãxúc cho phản ứng đóng rắn Từ bảng III nhận thấy dưa thêm phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ Từ số liệu thấy bổ xung thêm phụ gia ức chế ăn mòn độ Hàm lượngcủa Độthì cứng Độ bền va thểthay Độphụ bền hệ bám sơn Tuyvànhiên qua bảng III.3, có thấyđổi, phụ giagia ức chếlàm ăn thay mòn đổi không sơn độ mịn độ nhớt hệĐộ sơnbền không - tương Màu sắc: hệ màu nâu phụ gia, % uốnbột dẻo, đập, cứng tương đóng rắncủabằng DETA vàra,Versamit cải tỷdính, trọng vàđối nồng đối độ thể sơn tích màu hệ sơn Ngoài thêm 125 phụ gia cào xước, điểm mm thiện Độ cứns tương đối màns sơn có 2% phụ gia ức chế ăn mòn đóng rắn 0,31 80 1B 0,0 4A 2,0 2B 1,0 0,33 80 40 37 38 39 4B 2,0 0,34 80 Ký hiệu 1A 2A 3A 4A 5A Diện tích, cm2 0,66 0,79 2,11 0,77 1,37 Từ bảng số liệu thấy cho thêm phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ sơn, diện tích bóc tách hệ sơn tăng lên Đặc biệt loại sơn có 1,5% chất ức chế ăn mòn có diện tích bóc tăng đáng kể Khi hàm lượng phụ gia tiếp tục tăng, diện tích bóc tách giảm Qua thử nghiệm phương pháp bóc tách catot, thấy độ bám dính màng sơn tác dụng bóc tách dòng điện 41 thay đổi không nhiều cho thêm 2% phụ gia ức chế ăn mòn Tuy nhiên qua chưa thể đánh giá chức bảo vệ chất ức chế ăn mòn Ánh chụp hệ sơn đóng rắn DETA sau đo bóc tách catot hình III Hình III.ỉ Ánh chụp mẫu đo bóc tách catot màng sơn đóng rắn DETA Mấu số 1: Màng sơn Mấu số 2: Màng Mấu số 3: Màng sơn Mấu số 4: Màng sơn sơn Mấu số 5: Màng sơn có 2,5% phụ gia 42 phụ gia % phụ gia có 1,5% phụ gia có 2,0% phụ gia có III.3.2 Đo thê điện cực theo thòi gian Kết đo điện cực theo thời gian màng sơn EEC đóng rắn DETA Versamit 125 hình III.2 III.3 Thời gian, ngày 1 Hình ỈII.2 Đường cong điện cực thép CT-3 có phủ sơn EEC đóng rắn DETA với hàm lượng phụ gia khác theo thời gian ngâm mẫu dung dịch NaCl 3% M ầ u A ( % p h ụ gia) —0- Mẫu 2A (1% phụ gia) Mầu 3A (1,5% phụ gia) Mau 4A (2% phụ gia) Mau 5A (2,5% phụ gia) -X- Thép Dựa vào kết nghiên cứu, thấy bổ sung thêm chất ức chế ăn mòn với hàm lượng nhỏ, tính chất bảo vệ màng sơn tăng đáng kể Với mẫu phụ gia điện cực màng sơn giảm mạnh sau ngày ngâm dung dịch NaCl Với màng sơn có % phụ gia, điện cực giảm sau ngày Khi hàm lượng phụ gia tăng lên 2%, điện cực màng sơn dương, sau ngày ngâm mẫu, điện cực màng sơn chưa giảm Như phụ gia làm tăng thêm tính chất neăn cản màng sơn Neoài ra, qua đồ thị điện cực theo thời gian, thấy tính chất ức chế ăn mòn phụ gia Màng son 43 Mẫu sơn 1A 2A 3A 4A 5A Ep-Zn Bề rộng gỉ, inch Mức độ ăn mòn 1/16 Độ phồng rộp No.6 - M 1/32 No.10 phụ gia sau ngâm điện cực đến -550 phụ gia ngày Với màng sơn đóng rắn bằnggiảm Versamit 125,mV (của điện thép cực trần 1/32 No 10 khoảng -650tăng mV) sơn chưa cótăng phụ gia có khả ức chế ăn mòn đối màng sơn Màng hàm lượng phụ gia với thép nhiên khả chống ăn mòn chưa cao Các màng sơn có phụ gia No.cực 10 theo đều1/64 có thếvậy điệnbằng cực phương dương sơn chưa có thời phụ gia có hàmrõ Như phápcủa đo màng điện gian,Màng có thểsơn thấy vai lượng trò phụ phụ gia gia 2% ức có chế ăn điện mòn cựctrong dương việcnhất nângSau cao 10 hiệu ngày ngâm bảo vệtrong dung màng 1/64 củarắnmàng No dịch điệnsơn cựcđóng giảm xuống mV, dương sơn đốiNaCl, với cảthế hai loại sơn DETA 10 đóng rắn -260 Versamit 125.hơn nhiều so với màng sơn phụ gia Như vậy, thấy phụ gia có hai tác III.4 NGHIÊN CỨU NĂNG BẢO VỆ CỦA SƠN BANG 1/8đối 6một mặt No.2 D chẽ dụng với màng sơn, KHẢ làm tăng độ -chặt củaMÀNG màng sơn làm tăng khả chống thấm củaMÙ màng sơn, mặt khác, phụ gia có vai trò ức PHƯƠNG PHÁP THỬ MUỐI chế ăn mòn với thép Để đánh giá khả bảo vệ chống ăn mòn màng sơn, mẫu thép CT-3 tiến hành sơn phủ bẵng loại sơn có hàm lượng phụ gia khác với chiều dày màng sơn 60 ± pm Các mẫu sơn phơi tủ mù muối 360 theo tiêu chuẩn ASTM B-117 Các mẫu sơn đánh giá theo Thời khả gian,ngày tiêu chuẩn ASTM D 1654-61 để so sánh chống ăn mòn với với mẫu sơn giàu kẽm Công ty sơn Hải Phòng sản xuất Kết đánh giá bảng III.6 Bảng III.6 Mức độ ăn mòn thép CT-3 có phủ màng sơn sau 360 thử mù muối Hình III Đường cong điện cực thép CT-3 có phủ sơn EEC đóng rắn Versamit 125 với hàm lượng phụ gia khác theo thời gian ngâm mẫu dung dịch NaCl 3% 1Bbình (0% phụ gia) Ghi chú: M - mật-o-độMẫu trung Mẫu 4B (2% phụ gia) D - mật độ dày đặc -X- -â- Mẫu 2B (1% phụ gia) -o- Thép Từ hình III.3, thấy phụ gia có vai trò màng sơn EEC đóng rắn 360 phơi tủ với mù màng muối, sơn quanđóng sát mẫu (hình có sơn thể Sau Versamit tương tự đối rắn DETA.m.5), Màng thấy mẫu sơn giàu không kẽm phồng rộpgiarấtcónhiều (mứccựcđộgiảm phồng rộp sau 2, với mật đóngrằng rắn Versamit có phụ điện mạnh ngày ngâm mẫu, với màng sơn có 1% phụ gia ngày, với màng sơn có 2% 44 45 phồng rộp hon, mẫu sơn có phụ gia bề mặt màng sơn tượng bong tróc hay phồng rộp, màu sắc không thay đổi Mức độ gỉ màng sơn giảm hàm lượng phụ gia tăng Như đưa phụ gia ức chế ăn mòn vào màng sơn, khả bám dính màng sơn bề mặt thép khả chống thấm màng sơn tăng, khả chống ăn mòn màng son tăng Mặt khác, so sánh với mẫu son giàu kẽm, thấy hiệu bảo vệ mẫu sơn EEC lón nhiều Từ thấy sơn lót EEC có phụ gia ức chế ăn mòn có chất lượng tốt, bảo vệ lâu dài cho thép 46 Hình III.4 Ánh chụp mẫu sơn EEC với hàm lượng phụ gia khác sau 360 thử mù muối 1A2A3A4A5A- Sơn EEC phụ Sơn EEC có 1% phụ Sơn EEC có 1,5% phụ Sơn EEC có 2% phụ Sơn EEC có 2,5% phụ 47 gia gia gia gia gia Hình HI.5 Sản phẩm màng sơn lót chế tạo Mẫu A: Màng sơn lót chống ăn mòn EEC có 2% phụ gia đóng rắn DETA Mẫu B: Màng sơn lót chống ăn mòn EEC có 2% phụ gia đóng 48 KẾT LUẬN Đã tổng họp nhựa epoxy DER 331-cacdanol (nhựa EC) với điều kiện tối ưu sau: Tỷ lệ đượng lượng cấu tử epoxy cacdanol: 1/1 Nhiệt độ phản ứng: 140°c Thời gian phản ứng: 140 4- 150 phút Sau phối trộn nhựa EC tổng hợp với epoxy DER 331 với tư cách chất hoá dẻo nội Hàm lượng cacdanol nhựa thu 15% Đã chế tạo hệ sơn lót chống ăn mòn sở nhựa EEC tổng hợp bột màu thụ động hoá Hệ son bổ xung phụ gia ức chế ăn mòn với hàm lượng: 1%; 1,5%; 2%; 2,5% Tiến hành đóng rắn hệ sơn loại chất đóng rắn DETA Versamit 125 nghiên cứu tính chất vật lý, lý màng sơn chế tạo Khi đưa thêm phụ gia vào màng sơn, tính chất lý màng sơn thay đổi không đáng kể Qua thấy phụ gia có khả tương hợp tốt với hệ son Đã tiến hành nghiên cứu tính chất chống ăn mòn màng sơn EEC với hàm lượng phụ gia khác thép CT-3 phương pháp điện hoá • Phương pháp đo bóc tách catot: Diện tích bóc tách tăng hàm lượng phụ gia tăng đến 1,5% Khi hàm lượng phụ gia lớn hơn, diện tích bóc tách giảm Tuy nhiên kết đo bóc tách catot chưa cho thấy phụ gia làm tăng tính bám dính màng sơn • Phương pháp đo theo thời gian: Khi màng sơn có 2% phụ gia, thời gian giảm tăng lần so với màng sơn chưa có phụ gia (với đóng rắn DETA đóng rắn Versamit 125) Thế điện cực màng sơn có phụ gia dương so với điện cực màng sơn phụ gia 49 Qua phương pháp đo theo thời gian khẳng định phụ gia có tác dụng tăng cường khả chống ăn mòn cho màng sơn Đã nghiên cứu tính chất chống ăn mòn hệ sơn đóng rắn DETA môi trường ăn mòn phương pháp thử nghiệm mù muối Sau 360 thử nghiệm, đánh giá cho thấy khả bảo vệ thép môi trường ăn mòn (dung dịch NaCl 3%) màne sơn tăng lên hàm lượng phụ gia tăng Các đánh giá cho thấy hệ sơn có tính chất bảo vệ tốt nhiều so với sơn epoxy giàu kẽm đối chứng Qua kết nghiên cứu xác định hàm lượng phụ gia thích họp hệ sơn lót EEC chống ăn mòn chế tạo từ 1,5 -ỉ- 2% Với hàm lượng phụ gia này, tính chất lý, vật lý màng sơn đáp ứng tiêu kỹ thuật sơn lót chất lượng cao để bảo vệ kết cấu thép cải thiện đáng kể khả bảo vệ chống ăn mòn màng son 50 TÀI LIÊU THAM KHẢO W.A Schultze, Phan Lương Cầm Ăn mòn bảo vệ kim loại Trường Đại học BKHN, Trường Đại học Kỹ thuật Delft-Hà Lan (1985) R.D Eberhadt, E.w Armerson, C.E Imhoff “Composition of Corrosion Products formed on Condensate” Corrosion Science, Vol.ll, No.l, p.95-96 (1971) Charles G.Munger Corrosion Prevention by Protective Coatings National Association of Corrosion Engineers (1988) Zeno w Wicks Corrosion Protection by Coatings Federation of Societies for Coatings Technology (1986) Ư.R Evans, C.A.J Tayler “Mechanism of Atsmospheric Rusting” Corrosion Science, Vol.12, No.2, p.524-542 (1972) D.H Parker 51 Metal in Stream J.E.O Mayne, D Van Rooyen “Mechanism of the CoiTosion-Inhibitive Action of Paint with Special Reference to Basic Pigment” J Appl Chem., Vol.4, p.384-392 (1954) 10 J.E.O Mayne, A.J Appleby “Corrosion Inhibition by Salts of Long Fatty Acids” J Oil Col Chem Assoc., Vol.50, p.897-905 (1960) 11 J.E.O Mayne “Paint for the Protection of Steel - A Review of Research into their Modes of Action” Brit Corrosion J., Vol.5, p 106-117 (1970) 12 J.E.O Mayne “The Pigment/Vehicle Relationship in Anti-corrosion Paints” J Oil Col Chem Assoc., Vol.34, p.478-484 (1951) 13 L.c Feldman, J.w Mayer Fundamentals of Suface and Thin Films Analysis North Holland, New York, Amsterdam, London (1986) 14 Swavaj Paul SuiTace Coatings: Science and Technology 52 18 Bạch Trọng Phúc Tổng hợp chất đóng rắn cho nhựa epoxy sử dụng lĩnh vực sơn chống ăn mòn, keo dán kết cấu compozit Luận án phó tiến sĩ KH-KT, Đại học Bách khoa Hà Nội (1996) 19 Aggarwal J.s “Cashew Nut Shell Liquid and Cardanol” Paintindia, Vol.17, No.4 (1967) 20 Nguyễn Thế Long Nghiên cứu nâng cao tĩnh chất số hệ sơn chống ăn mòn sở phenol sơn tự nhiên Luận án phó tiến sĩ KHKT - Đại học Bách khoa Hà Nội (1994) 21 Võ Phiên, Lê Thanh Long “Polyme sở cardanol I: cardanolíomandehyd cardanol-epoxy” Tạp chí Hoá học, T.19, No.2, p.3-9 (1981) 22 Võ Phiên, Lê Thanh Long “Polyme sở cardanol II: Sơn phủ cách điện sở cardanolepoxy-styren” Tạp chí Hoá học T.19, No.4, p.6-11 (1981) 23 Võ Phiên, Phạm Ngọc Lân, Lê Thanh Long, H Paubach 53 26 A.K Misra, G.N Pandey “Kinetic of Alkaline - Catalyzed Cardanol-Formaldehyd Reaction III Detennination of Composition of the Resin” J Appl Polyme Science, Vol.30, p.979-983 (1984) 27 H.F Clay and J.H Cox “Chromate and Phosphate Pigments in CoiTosive Primer” J Oil Chem Assoc., Vol.56, p.13-16 (1973) 28 T.c Patton Pigment Handbook John Wiley and Sons (1973) 29 Nguyễn Hữu Niêu, Trần Vĩnh Diệu, Huỳnh Thị Cúc, Nguyễn Ngọc Khánh Vân “Nghiên cứu ảnh hưởng hệ bột màu: photphat kẽm, cromat kẽm oxit sắt đến tính năns chốns ăn mòn sơn epoxy” Tạp chí Hoá học T.42, No.4, p.474-478 (2004) 30 Nguyễn Hữu Niêu, Trần Vĩnh Diệu, Huỳnh Thị Cúc “Khảo sát ảnh hưởng hàm lượns kẽm oxit sắt đến tính chất chốns 54 [...]... rắnăn bằng DETA chếl tạo 5 loại lót óng chống mòn với các tỷ lệ ức chế mòn khác nhau: - ăn ộ nhớt ở 25°c : ~ 0,4 poises 2A 1,0 49,4 Các tính chất cơ3 lý của hệ sơn đạt24tiêu chuẩn về sơn bảo vệ kết cấu thép, do 3 cao, đó, sơn EEC sơn đã chế tạocó :có chất lượng có (thể Loại không giag/cm ức2 4 chế ăn mòn ký bảo hiệu vệ 1) lâu dài cho kết cấu - Khối lương ~phụ 1,17 3A 1,5 47, 7lót 3 riêng thép Loại sơn phụ. .. CHẤT khô VẬT SƠNbảng LÓT CHốNG ĂN MÒN TRÊN cơ khỏiLÝ bụi,CỦA Hàm lượng Đ nghiên phủ, T khô hoàn toàn, cứu chếTtạo 2 thử EEC Qua các nghiệm cơ lý có thể thấygiờ được phụ gia ức chế ăn mòn có khả SỞg/m NHỰA giờ phụ gia, % năng 8 tương hợp rất tốt với hệ sơn Vì vậy phụ gia không làm giảm các tính chất Cacdanol 1A 0,0 4 cơ 24 cơ lý50,3 củaNhựa hệ Bảng II sơn 1.3.EEC Tínhđược chất củathành các màng sơnsơn... lý sửcủa dụng cóepoxy-cacdanol thể có tác dụng ãxúc cho phản ứng đóng rắn Từ bảng III 1 có thể nhận thấy khi dưa thêm phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ Từ số liệu có thể thấy khi bổ xung thêm phụ gia ức chế ăn mòn độ Hàm lượngcủa Độthì cứng Độ bền va thểthay Đ phụ bền hệ bám sơn Tuyvànhiên qua bảng III.3, có thấyđổi, phụ giagia ức chỉ chếlàm ăn thay mòn đổi không sơn độ mịn độ nhớt của hệĐộ sơnbền không... DETA tăng với sơn không phụ khô gia chếbụi ăn của mòn. màng Độ màu bền vào hệ bảng sơn III.2 có Các thể và đặc III.3 quan trưng sát của thấy tổmàng có họp thể nhựa thấy EEC: có gian phânức khỏi lớp hay tách bột son - 14% Kích thước hạt trung bình: 15 thời Ịamcótượng cào của sơnphụ cũng đưadụng phụ gia ức chế1 25 ăn mòn vàohệh sơn sơn đóng Quaxước rắn đó, có bằng thểhệ DETA thấy ngắn giatăng hơn có thể... u 1 A ( 0 % p h ụ gia) —0- Mẫu 2A (1% phụ gia) Mầu 3A (1,5% phụ gia) Mau 4A (2% phụ gia) Mau 5A (2,5% phụ gia) -X- Thép Dựa vào kết quả nghiên cứu, có thế thấy rằng khi bổ sung thêm chất ức chế ăn mòn với hàm lượng nhỏ, tính chất bảo vệ của màng sơn tăng đáng kể Với mẫu không có phụ gia thế điện cực của màng sơn giảm mạnh sau 2 ngày ngâm trong dung dịch NaCl Với màng sơn có 1 % phụ gia, thế điện cực... 2% phụ gia ức chế ăn mòn Tuy nhiên qua đây chưa thể đánh giá chức năng bảo vệ của chất ức chế ăn mòn Ánh chụp hệ sơn đóng rắn bằng DETA sau khi đã đo bóc tách catot được chỉ ra trong hình III 1 Hình III.ỉ Ánh chụp mẫu đo bóc tách catot của màng sơn đóng rắn bằng DETA Mấu số 1: Màng sơn Mấu số 2: Màng Mấu số 3: Màng sơn Mấu số 4: Màng sơn sơn Mấu số 5: Màng sơn có 2,5% phụ gia 42 không có phụ gia % phụ. .. thép Loại sơn phụ gia ức sảnchứa Việt Nam 4A 2,0 47,9 - Nước 3xuất:1,0% 2 4chế ăn mòn ( ký hiệu 2) m.3 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG ẢN MÒN CỦA MÀNG SƠN 5A 2,5 45,2 -Dung Loại sơnpha chứa 3 sơn 1,5% phụ gia HOÁ ức 2 4chế ăn mòn ( ký hiệu 3) 9.BẰNG môi PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN T khôtách khỏi catot bụi, - Xylen Loại sơn chứa gia hoàn ứcsơn chếtoàn, ăn mòn ( ký hiệu 4) Versamit 125 III.3.1 Đo bóc Hàm lượng Độ phủ, T... 0,79 2,11 0,77 1,37 Từ bảng số liệu có thể thấy rằng khi cho thêm phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ sơn, diện tích bóc tách của hệ sơn tăng lên Đặc biệt là loại sơn có 1,5% chất ức chế ăn mòn có diện tích bóc tăng đáng kể Khi hàm lượng phụ gia tiếp tục tăng, diện tích bóc tách giảm Qua thử nghiệm bằng phương pháp bóc tách catot, có thể thấy độ bám dính của màng sơn dưới tác dụng bóc tách của dòng điện 41 thay... 4 mòn thay- đổiNhiệt không với140°c loại sơn không có phụ gia độnhiều phản so ứng: 1,5 0 0,29 2 80 4 1,0 4B Hàm 1A 2A 3A Thời gian bụi của các loại sơn có ức chế ăn mòn ngắn hơn so với - 0,32 Thờikhô giankhỏi phản 0 2 ứng: 240 phút 80 5 loại sơn không có phụ gia Tuy nhiên thời gian chênh lệch không đáng kể Qua 0 0,33 3 80 5 5A 2,5 nhựa tổngtác hợp: đó cóCác thể đặc thấytrưng phụ hoá gia lý sửcủa dụng. .. màng sơn có 1 % phụ gia, thế điện cực giảm sau 4 ngày Khi hàm lượng phụ gia tăng lên 2%, thế điện cực của màng sơn rất dương, sau 9 ngày ngâm mẫu, thế điện cực của màng sơn vẫn chưa giảm Như vậy phụ gia làm tăng thêm tính chất neăn cản của màng sơn Neoài ra, qua đồ thị thế điện cực theo thời gian, có thể thấy tính chất ức chế ăn mòn của phụ gia Màng son 43 ... đề tài: Nghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mòn chất lượng cao có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Nghiên cứu công nghệ chế tạo hệ sơn lót chống ăn mòn sở epoxy-cacdanol... phụ Sơn EEC có 2% phụ Sơn EEC có 2,5% phụ 47 gia gia gia gia gia Hình HI.5 Sản phẩm màng sơn lót chế tạo Mẫu A: Màng sơn lót chống ăn mòn EEC có 2% phụ gia đóng rắn DETA Mẫu B: Màng sơn lót chống. .. cho thêm phụ gia ức chế ăn mòn vào hệ sơn, diện tích bóc tách hệ sơn tăng lên Đặc biệt loại sơn có 1,5% chất ức chế ăn mòn có diện tích bóc tăng đáng kể Khi hàm lượng phụ gia tiếp tục tăng, diện