Nghiên cứu chế tạo sơn phủ trên cơ sở nhựa polyuretan và phụ gia nano

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI =======* & *====== Nguyễn Thế Long NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN PHỦ TRÊN CƠ SỞ NHỰA POLYURETAN VÀ PHỤ GIA NANO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Khoa học kỹ thuật vật liệu Phi Kim HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BẠCH TRỌNG PHÚC Hà Nội - 2014 Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn công trình nghiên cứu tơi thực Số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Hà nội, ngày 23 tháng 07 năm 2014 Học viên Nguyễn Thế Long Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Bạch Trọng Phúc– Trung tâm Polyme – Viện Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình bảotrong suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin cảm ơn thầy, trongViện Kỹ thuật Hóa học,trường Đại học Bách Khoa Hà Nộiđã giúp đỡ thời gian làm luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Phòng kỹ thuật vật liệu chuyên dụng –Lãnh đạo Viện kỹ thuật Hoá Sinh Tài liệu nghiệp vụ - Tổng cục IV - Bộ Công An giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 23 tháng 07 năm 2014 Học viên Nguyễn Thế Long Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN .12 1.1 Vật liệu nanocompozit 12 1.2 Vật liệu polyme nanocompozit .12 1.3 Ứng dụng vật liệu polyme nanocompozit .15 1.4 Sơn phủ polyuretan 16 1.5 Nanoclay .17 1.5.1 Khoáng sét bentonit 17 1.5.2 Hữu hóa khống sét 18 1.5.3 Phương pháp tổng hợp khoáng sét hữu .25 1.5.4 Tính chất khống sét hữu 25 1.5.5 Ứng dụng khoáng sét hữu 26 1.6 Vật liệu nanocompozit từ khoáng sét polyme 26 1.6.1 Cấu trúc vật liệu polyme clay nanocompozit 28 1.6.2 Tính chất vật liệu polyme clay nanocompozit 29 1.6.3 Công nghệ chế tạo vật liệu polyme clay nanocompozit 31 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .35 2.1 Nguyên liệu hoá chất 35 2.1.1 Chất đóng rắn DESMODUR N 75 BA/X 35 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano 2.1.2 Chất đóng rắn DESMODUR VL 35 2.1.3 Chất tạo màng DESMOPHEN A 750 BA/X 36 2.1.4 Nanoclay: NANOMER I.30E .37 2.1.5 Bột mầu, chất độn loại phụ gia khác 38 2.2 Phương pháp xác định tính chất lý, hố học nguyên liệu đầu vào sản phẩm màng phủ 38 2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng nhóm -OH .38 2.2.2 Phương pháp xác định độ bền va đập 40 2.2.3 Phương pháp xác định độ bền uốn 40 2.2.4 Phương pháp xác định độ cứng tương đối 41 2.2.5 Phương pháp xác định độ bám dính 42 2.2.6 Phương pháp đo độ bền mài mòn 42 2.2.7 Phương pháp xác định độ bền cào xước 43 2.2.8 Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .43 2.2.9 Phương pháp phân tích nhiệt (TGA - DSC ) 43 2.2.10 Phương pháp xác định độ bóng 44 2.2.11 Phương pháp nhiễu xạ tia Ronghen (X-Ray Diffraction XRD) 44 2.2.12 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Tranmission Electron Microscopy – TEM) 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 45 3.1 Khảo sát để lựa chọn chế độ phân tán nanoclay chất tạo màng 45 3.1.1.Khảo sát ảnh hưởng thời gian phân tán nanoclay chất tạo màng 45 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ khuấy đến phân tán nanoclay chất tạo màng 47 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy rung siêu âm đến phân tán nanoclay màng phủ .48 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng nanoclay NANOMER I.30E đến tính chất màng phủ 50 3.3 Khảo sát cấu trúc màng phủ qua phương pháp chụp SEM TEM .51 3.3.1 Phương pháp chụp SEM 51 3.3.2 Phương pháp chụp TEM 54 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng bột mầu đến tính chất sơn PU 56 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng bột độn đến tính chất sơn PU .57 3.6 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ chất tạo màng với bột mầu + bột độn đến tính chất vật lý lý sơn PU 59 3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU 62 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc tứ diện SiO4 bát diện AlO6 tinh thể clay .17 Hình 1.2: Cấu trúc mạng tinh thể 2:1 montmorillonit 18 Na1/3(Al5/3Mg1/3)Si4O10(OH)2 18 Hình 1.3: Mơ hình hữu hố khoáng sét MMT .20 Hình 1.4: Trạng thái phân ly khống sét dung dịch .20 Hình 1.5: Sự định hướng ion ankylamoni lớp silicat 21 Hình 1.6: Các loại cấu trúc vật liệu polyme clay nanocompozit 28 Hình 1.7: Biểu diễn khả che chắn vật liệu PCNC .30 Hình 1.8: Quá trình chèn lớp trạng thái nóng chảy chế tạo vật liệu PCNC 32 Hình 3.7: Phổ XRD nanoclay NANOMER I.30E .45 Hình 3.8: Phổ XRD nanoclay NANOMER I.30E với thời gian phân tán 5h PU .46 Hình 3.9: Phổ XRD củananoclay NANOMER I.30E với thời gian phân tán 7h PU .46 Hình 3.10: Phổ XRD nanoclay NANOMER I.30E với thời gian phân tán 5h nhiệt độ 60oC PU 47 Hình 3.11: Phổ XRD nanoclay NANOMER I.30E với thời gian phân tán 5h nhiệt độ 70oC PU 48 Hình 3.12: Phổ XRD nanoclayNANOMER I.30E với thời gian phân tán 5h nhiệt độ 70oC tốc độ khuấy 1500v/ phút PU .49 Hình 3.13: Phổ XRD nanoclay NANOMER I.30E với thời gian phân tán 5h 70oC tốc độ khuấy 1500v/ phút bổ sung khuấy siêu âm 2h PU 49 Hình 3.14: Ảnh SEM mẫu PU chứa 3% nanoclay 52 Hình 3.15: Ảnh FESEM mẫu PU chứa 3% nanoclay .52 Hình 3.16: Ảnh SEM mẫu PU chứa 5% nanoclay 52 Hình 3.17: Ảnh FESEM mẫu PU chứa 5% nanoclay .53 Hình 3.18: Ảnh SEM mẫu PU chứa 7% nanoclay 53 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Hình 3.19: Ảnh FESEM mẫu PU chứa 7% nanoclay .53 Hình 3.20: Ảnh TEM mẫu PU chứa 5% nanoclay với chế độ khuấy 60oC, thời gian 5h tốc độ khuấy 1500v/ phút 54 Hình 3.21: Ảnh TEM PU chứa 5% nanoclay với chế độ khuấy 70oC, thời gian 5h tốc độ khuấy 1500v/ phút 55 Hình 3.22: Ảnh TEM mẫu PU chứa 5% nanoclay với chế độ khuấy 70 oC, thời gian 5h tốc độ khuấy 1500v/phút bổ sung khuấy siêu âm 2h .55 Hình 3.23: Ảnh TEM mẫu PU chứa 5% nanoclay với chế độ khuấy 70oC, thời gian 5h tốc độ khuấy 1500v/phút bổ sung khuấy siêu âm 2h .56 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Trình bày số vật liệu thường dùng làm pha gia cường chế tạo vật liệu polyme nanocompozit 14 Bảng 1.2: Một số cơng trình nghiên cứu hữu hóa khoảng cách sở khống sét thu được: .22 Bảng 1.3: Hữu hóa khống sét MMT muối photphoni bậc bốn khoảng cách sở khoáng sét thu 24 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật HDI 35 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật PMDI 36 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật chất tạo màng DESMOPHEN A 750 BA/X 37 với hàm lượng nanoclay 3%, 5% 7% 50 Bảng 3.5 : Thời gian khô hàm lượng phần gel màng sơn 51 hàm lượng nanoclay khác .51 Bảng 3.6: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng dioxit titan oxit kẽm 57 Bảng 3.7: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc 58 Bảng 3.9: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU thay đổi tỷ lệ bột mầu, bột độn chất tạo màng 61 Bảng 3.10: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng phụ gia phân tán bọt khác (PT1 PT2) .63 Bảng 3.11: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng phụ gia chống tia tử ngoại (Seesorb Tinuvin) 64 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MMT Montmorillonit PU Polyuretan PS Polystyren PCL Poly caprolapton PLA Poly lactic axit PET Poly etylen terephtalat PA6CNC Polyamit6 claynanocompozit PNC polyme nanocompozit CEC Dung lượng trao đổi ion dương khoáng sét PCNC Polyme clay nanocompozit PU-CNC PU-clay nanocompozit PKL Phần khối lượng SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua TGA Phân tích nhiệt trọng lượng DSC Phân tích nhiệt vi sai Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano izoxyanat thẳng (HDI)/izoxyanat thơm (PMDI) = 8/2 Sử dụng bột mầu dioxit titan oxit kẽm với bột độn BaSO4 bột talc Tỷ lệ bột mầu + bột độn sử dụng sơn so với chất tạo màng (đã bao gồm chất đóng rắn) 50/50theo khối lượng Sơn chế tao thành cấu tử bao gồm phần A: gồm chất tạo màng, bột mầu + bột độn, phần B: gồm chất đóng rắn Phần A chế tạo theo nguyên tắc chế tạo sơn mầu: phân tán, ủ, nghiền mịn, phân tán ổn định điều chỉnh tính chất vật lý, lọc đóng thùng bảo quản Phần B chế tạo cách phối hợp hai chất đóng rắn theo tỷ lệ quy định, pha lỗng dung mơi thích hợp với nồng độ tính tốn để cho phối hợp với phần A đảm bảo hàm lượng phần khô sơn đạt từ 55% – 60 % Xác định tính chất vật lý sơn PU tính chất lý màng sơn theo tiêu chuẩn quy định Kết xá định tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc trình bầy bảng Bảng 3.7: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc Tính chất Mầu sắc Độ nhớt FC-4 25oC Thời gian khô 25oC: + Khô khỏi bụi + Khô tuyệt đối Hàm lượng chất rắn Độ mịn Hàm lượng phần gel Độ bám dính Độ bền uốn Độ bền va đập Độ cứng tương đối Độ bền cào xước Độ mài mịn Độ bóng Đơn vị Mẫu Giây Mẫu M3 Trắng 46 Mẫu M4 Trắng 41 Phút Giờ % µm % Điểm mm KG.cm 43 16 59,3 23 95,28 50 0,42 13 56 75 40 18 60,2 21 94,62 50 0,39 12 49 78 N mg/1000vòng % 58 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Ở đây: Mẫu M3 chứa bột mầu dioxit titan, oxit kẽm bột độn BaSO4 (tỷ lệ 45/5/50 khối lượng) Mẫu M4 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) Kết khảo sát bảng cho thấy thay đổi tỷ lệ loại bột độn tính chất vật lý lý thay đổi không nhiều Tuy nhên, độ bong màng sơn chưa cải thiện nhiều, đề tài tiến hành thay đổi tỷ lệ chất tạo màng (đã bao gồm thành phần chất đóng rắn thành phần) so với bột mầu+bột độn để tăng độ bóng màng sơn mà đảm bảo tính chất vật lý lý theo tiêu chuẩn yêu cầu 3.6 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ chất tạo màng với bột mầu + bột độn đến tính chất vật lý lý sơn PU Cố định tỷ lệ nhóm –OH/NCO = 1,1/1 tỷ lệ mol chất đóng rắn izoxyanat thẳng (HDI)/izoxyanat thơm (PMDI) = 8/2 Sử dụng bột mầu dioxit titan oxit kẽm, loại bột độn BaSO4 bột talc Tỷ lệ bột mầu + bột độn sử dụng sơn so với chất tạo màng (đã bao gồm chất đóng rắn) 100/150 theo khối lượng (mẫu M5) tỷ lệ 100/200 theo khối lượng (mẫu M6) Sơn chế tao thành cấu tử bao gồm phần A: gồm chất tạo màng, bột mầu + bột độn phần B bao gồm chất đóng rắn Phần A chế tạo theo nguyên tắc chế tạo sơn mầu: phân tán, ủ, nghiền mịn, phân tán ổn định điều chỉnh tính chất vật lý, lọc đóng thùng bảo quản Phần B chế tạo cách phối hợp hai chất đóng rắn theo tỷ lệ quy định, pha lỗng dung mơi thích hợp với nồng độ tính toán để cho phối hợp với phần A đảm bảo hàm lượng phần khô sơn đạt từ 55 – 60 % Xác định tính chất vật lý sơn PU tính chất lý màng sơn theo tiêu chuẩn quy định Kết xá định tính chất vật lý tính chất lý sơn polyuretan sử dụng tỷ lệ thay đổi dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc so với chất tạo màng trình bầy bảng 3.8 59 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Bảng 3.8: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng tỷ lệ thay đổi chất tạo màng so với dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc Tính chất Đơn vị Mẫu M5 Mẫu M6 Mầu sắc Mẫu Trắng Trắng Giây 42 38 Phút Giờ % 30 13 60,7 25 12 59,2 µm 21 18 % 96,27 96,78 Độ bám dính Điểm 1 Độ bền uốn mm 2 Độ bền va đập KG.cm 50 50 0,48 0,54 14 16 66 41 85 88 Độ nhớt FC-4 25oC Thời gian khô 25oC: + Khô khỏi bụi + Khô tuyệt đối Hàm lượng chất rắn Độ mịn Hàm lượng phần gel Độ cứng tương đối Độ bền cào xước Độ mài mòn N mg/1000 vòng Độ bóng % Ở đây: Mẫu M5 chứa bột mầu dioxit titan, oxit kẽm, bột độn BaSO4, bột talc(tỷ lệ 45/5//25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/1,5 (theo khối lượng) Mẫu M6 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) Như vậy, từ kết bảng 3.8 nhận thấy rằng, thay đổi tỷ lệ chất tạo màng so với bột mầu + bột độn từ 1/1 lên 1,5/1 2/1 tính chất vật lý sơn thay đổi khơng nhiều làm tăng số tính chất lý: độ cứng tương đối, độ bền cào xước, độ bền mài mòn đặc biệt cải thiện 60 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano nhiều độ bóng màng sơn, với hai tỷ lệ chất tạo màng/bột mầu + bột độn, độ bóng đạt 80 % đáp ứng yêu cầu đặt màng phủ sơn chịu thời tiết có độ bền lớn 15 năm Bảng 3.9 bảng tổng hợp số liệu tính chất vật lý tính chất lý loại sơn với tỷ lệ so sánh bột mầu với bột độn chất tạo màng khác Bảng 3.9: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU thay đổi tỷ lệ bột mầu, bột độn chất tạo màng Tính chất Đơn vị Mẫu M1 Mẫu M2 Mẫu M3 Mẫu M4 Mẫu M5 Mẫu M6 Mẫu Trắng Trắng Trắng Trắng Trắng Trắng Giây 35 38 46 41 42 38 Phút 30 35 43 40 30 25 14 14 16 18 13 12 59,6 59,1 59,3 60,2 60,7 59,2 15 17 23 21 21 18 96,37 96,23 95,28 94,62 96,27 96,78 Mầu sắc Độ nhớt FC-4 25oC Thời gian khô 25oC: + Khô khỏi bụi + Khô tuyệt đối Hàm lượng chất rắn Độ mịn Giờ % µm Hàm lượng phần gel % Độ bám dính Độ bền uốn Độ bền va đập Độ cứng tương đối Độ bền cào xước Độ mài mịn Độ bóng Điểm mm KG.cm 1 1 1 2 2 2 50 50 50 50 50 50 0,35 0,36 0,42 0,39 0,48 0,54 N 12 12 13 12 14 16 mg/1000 vòng 48 51 56 49 66 41 % 78 76 75 78 85 88 61 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Ở đây: Mẫu M1 chứa bột mầu dioxit titan Mẫu M2 bao gồm dioxit titan oxit kẽm (tỷ lệ 90/10 khối lượng) Mẫu M3 chứa bột mầu dioxit titan, oxit kẽm bột độn BaSO4 (tỷ lệ 45/5/50 khối lượng) Mẫu M4 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) Mẫu M5 chứa bột mầu dioxit titan, oxit kẽm, bột độn BaSO4, bột talc(tỷ lệ 45/5//25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/1,5 (theo khối lượng) Mẫu M6 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) 3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU Đối với loại sơn chứa bột mầu cần thiết phải tạo hệ sơn đồng đều, mức độ phân tán bột mầu tốt, đảm bảo khả lưu kho, rút ngắn thời gian ủ thời gian nghiền sản xuất sơn Hiện thị trường thông dụng loại phụ gia phân tán PT1 hãng Cognis PT2 hãng BYK từ nước Đức phù hợp cho sơn cấu tử PU Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu sử dụng sơn trời, đề tài sử dụng loại phụ gia chống tia tử ngoại thông dụng Seesorb hãng Shipro Absober (Nhật Bản) Tinuvin hãng Ciba-Geigy (Thụy Sĩ) Từ khuyến cáo dẫn hãng cung cấp, đề tài tiến hành thử nghiệm với chất phụ gia: chọn ti lệ PT1 so với tổng bột mầu + bột độn 0,5 %, % %, PT2 %, % 10 % (sử dụng công thức sơn M6 gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng)) Quá trình khảo sát với tỷ lệ nhận thấy, sử dụng chất phân tán bột mầu, thời gian ủ thời gian nghiền đểđạt độ mịn độ đồng rút ngắn Kết hợp với việc suy xét giá thành, đề tài chọn sử dụng PT1 với hàm lượng % PT2 với hàm lượng % so với tổng bột mầu + bột độn có sơn Việc sử dụng giảm thời gian khoảng 30 % Để hoàn thiện nữa, phối hợp PT1 PT2 với hàm lượng công 62 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano thức sơn kết giảm 50 % thời gian ủ thời gian nghiền Ảnh hưởng loại phụ gia đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU đưa bảng 3.10 Bảng 3.10: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng phụ gia phân tán bột khác (PT1 PT2) Tính chất Đơn vị Mẫu M7 Mầu sắc Mẫu Trắng Mẫu M8 Mẫu M9 Trắng Trắng Độ nhớt FC-4 25oC Giây 38 39 40 Thời gian khô 25oC: + Khô khỏi bụi + Khô tuyệt đối Phút Giờ 26 12 25 12 25 12 % 59,7 60,2 59,5 µm 18 18 16 96,24 96,62 1 2 50 50 50 0,56 0,56 0,58 15 16 16 mg/1000 vòng 42 40 43 % 87 88 88 Hàm lượng chất rắn Độ mịn Hàm lượng phần gel % Độ bám dính Độ bền uốn Điểm mm Độ bền va đập KG.cm Độ cứng tương đối Độ bền cào xước Độ mài mịn N Độ bóng 9687 Ở đây: Mẫu M7 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có bổ sung % PT1 Mẫu M8 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có 63 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano bổ sung % PT2 Mẫu M9 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có bổ sung % PT1 + % PT2 Như vậy, qua kết bảng 3.10, nhận thấy, chất phụ gia phân tán không ảnh hưởng đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU, ảnh hưởng đến q trình gia công sơn mà Tiếp theo đề tài nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia chống tia tử ngoại đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU chưa thử độ bền thời tiết (phần chịu thời tiết nằm phần nghiên cứu riêng) Lựa chọn công thức M9 sử dụng loại phụ gia chống tia tử ngoại phổ biến Seesorb từ hãng Shipro Absober (Nhật Bản) Tinuvin từ hãng Ciba-Geigy (Thụy Sĩ) Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Seesorb chất tạo màng: 0,02 %, 0,06 % 0,1 % hàm lượng Tinuvin chất tạo màng: 0,5 %, 1,0 % % Kết chọn hàm lượng Seesorb chất tạo màng 0,1 % hàm lượng Tinuvin chất tạo màng: % Ảnh hưởng chất phụ gia chống tia tử ngoại đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU đưa bảng 3.11 Bảng 3.11: Tính chất vật lý tính chất lý sơn PU sử dụng phụ gia chống tia tử ngoại (Seesorb Tinuvin) Tính chất Mầu sắc Mẫu M10 Mẫu M11 Mẫu M12 Trắng Trắng Trắng Đơn vị Mẫu Độ nhớt FC-4 25oC Giây 39 39 42 Thời gian khô 25oC: + Khô khỏi bụi + Khô tuyệt đối Phút Giờ 28 12 27 12 28 12 Hàm lượng chất rắn Độ mịn % 59,1 59,8 60,5 µm 17 16 17 64 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Hàm lượng phần gel % 95,56 Độ bám dính Điểm 1 Độ bền uốn mm 2 KG.cm 50 50 50 0,51 0,54 0,50 15 15 15 43 44 46 88 89 88 Độ bền va đập Độ cứng tương đối Độ bền cào xước Độ mài mòn N mg/1000vòng Độ bóng % 96,02 96,78 Ở đây: Mẫu M10 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có bổ sung 0,1 % Seesorb Mẫu M11 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có bổ sung % Tinuvin Mẫu M12 bao gồm dioxit titan, oxit kẽm, BaSO4 bột talc (tỷ lệ 45/5/25/25 khối lượng) tỷ lệ với chất tạo màng = 1/2,0 (theo khối lượng) có bổ sung 0,1 % Seesorb + % Tinuvin Từ kết khảo sát bảng 3.11 nhận thấy, chất phụ gia chống tia tử ngoại không ảnh hưởng nhiều đến tính chất vật lý tính chất lý sơn PU 65 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano KẾT LUẬN Luận văn hoàn thành nghiên cứu số kết : • Đã khảo sát nghiên cứu ảnh hưởng chế độ phân tán nanoclay NANOMER I.30E chất tạo màng polyol Chế độ phân tán thích hợp để tạo vật liệu nhận có cấu trúc tróc lớp cấu trúc mang lại tính chất tốt cho vật liệu nanocompozit: nhiệt độ phân tán 70 oC, thời gian phân tán 5h, tốc độ khuấy học 1500vòng/phút bổ sung khuấy siêu âm 2h • Đã nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nanoclay NANOMER I.30E đưa vào màng phủ PU lên tính chất học tính chất vật lý Kết cho thấy tỷ lệ nanoclay 5% tối ưu, cải thiện tính chất học, tính chất vật lý sơn PU • Đã sử dụng phương pháp chụp SEM, TEM để khảo sát cấu trúc sơn PU có mặt nanoclay NANOMER I.30E Các kết cho thấy chế độ phân tán nanoclay chất tạo màng polyol thích hợp tạo vật liệu có độ tương hợp tốt, có cấu trúc tróc lớp phân tán đồng kích thước nano • Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng bột mầu đến tính chất vật lý, tính chất lý màng sơn PU Kết cho thấy sơn PU đạt tính chất tốt sử dụng dioxit titan oxit kẽm • Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng loại bột độn đến tính chất sơn PU Kết cho thấy, việc sử dụng chất độn BaSO4 bột talc làm giảm nhiều tính chất sơn mà cịn cải thiện số tính chất khác giảm giá thành sản phẩm • Đã khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ chất tạo màng với bột mầu + bột độn đến tính chất vật lý lý sơn PU Kết cho thấy tăng tỷ lệ chất tạo màng tăng số tính chất màng sơn, đặc biệt độ bóng Để thỏa mãn yêu cầu sơn có tuổi thọ lớn 15 năm, đề tài chọn tỷ lệ chất tạo màng/bột mầu + bột độn = 2/1 (về khối lượng) 66 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano • Đã nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia đến tính chất vật lý, tính chất lý sơn PU Kết cho thấy chất phụ gia phân tán bột ảnh hưởng đến q trình gia cơng sơn PU chất chống tia tử ngoại tác dụng sử dụng cho sơn ngồi trời, khơng ảnh hưởng nhiều đến tính chất vật lý lý sơn PU 67 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano PHỤ LỤC : THIẾT BỊ, MÁY MÓC PHỤC VỤ LUẬN VĂN Tủ sấy Memert (Đức) Tủ sấy hút chân không Memert (Đức) Máy siêu âm Sonics 40297 - J (Mỹ) Máy chụp phổ nhiễu xạ Rơnghen Siemens D5000, Đức Kính hiển vi điện tử quét FE-SEM S-4800, Hitachi, Nhật Bản Máy phân tích nhiệt DSC TGA Setaram (Pháp) 68 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Quốc Trung, (2011), Nghiên cứu tổng quan khoa học công nghệ nanô; Ứng dụng chế tạo vật liệu tổ hợp từ ống nanô cácbon, sợi cácbon polyme nhiệt dẻo sử dụng làm chống đạn, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ Công An, Hà Nội Nguyễn Văn Lộc - Kỹ thuật sơn – Nhà xuất giáo dục 1999 Nguyễn Đức Nghĩa, (2007), Hóa học Nano - Công nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội Nguyễn Trọng Nghĩa, Ngô Sỹ Lương, Thân Văn Liên, (2008), “Điều chế sét hữu từ bentonite Bình Thuận cetyltrimetyl amoni bromua”, Tạp chí Hóa học, T46(2A), Tr.200-205 Quách Đăng Triều cộng sự, (2004), “Nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu nano polyme – composite”, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Nhà nước, KC0207 Thái Hoàng, Nguyễn Thạc Kim, Đỗ Quang Thẩm, Phan Quang Thái, Nguyễn Thị Thanh Hương “Nghiên cứu cấu trúc số tính chất vật liệu composit poly(vinylclorua)/ nanoclay”, Tạp chí Hố học, T44(5), Tr.556 - 571 (2006) Trần Thị Thanh Vân, “Tính chất cấu trúc vật liệu compozit HDPEkhoáng sét nano chế tạo phương pháp trộn chảy”, Tạp chí Hố học, T43(2), Tr.219-222 Hasmukh A Patel, Rajesh s Somani, Hari C Bajaj* and Raksh V Jasra, “Silicates and Catalysis Division”, Bulletin of Material Science, Vol.29, No.2, p 133-145 (2006) Y Tang, Y Hu, L Song, Z Gui, Z Chen, W Fan “Preparation and thermal stability of polypropylene/montmorillonite nanocomposites”, Polymer Degradation and Stability, vol.82, p.127–131 (2003) 69 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano 10 J.Y Lee, H.K Lee “Characterization of organobentonite used for polymer nanocomposites”, Materials Chemistry and Physics, vol.85, p.410–415 (2004) 11 K.H Wang, M.H Choi, C.M Koo, I.J Chung, M.C Jang Choi, H.H Song “Morphology and physical Properties of Polyethylene/Silicate Nanocomposite Prepared by Melt Intercalation”, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, vol.40, p.1454–1463 (2002) 12 S Gopinath, S Sugunan “Enzymes immobilized on montmorillonite K10: Effect of adsorption and grafting on the surface properties and the enzyme activity”, Applied Clay Science, vol.35, p.67–75 (2007) 13 Youngjae, P Changhyun, L Goo, Ch Kill-Yeong “Influence of Addition of Organoclays on Morphologies in Nylon 6/LLDPE Blends,” Macromolecular Chemistry and Physics, vol.206 (8), p.878–884 (2005) 14 H Joseph Koo Polymer Nanocomposites: Processing, Characterization, and Applications, McGraw-Hill (2006) 15 S.C Tjong, Y.Z Meng, Y Xu “Structure and Properties of Polyamide6/Vermiculite Nanocomposites Prepared by Direct Melt Compounding”, Journal Applied Polymer Science, vol.40, p.2860-2870 (2002) 16 P Jawahar, M., “Balasubramanian, Preparation and Properties of PolyesterBased Nanocomposites Gel Coat System”, Journal of Nanomaterials, p.1-7 (2009) 17 N.V Pogodina, C Cerclé, L Avérous, R, Thomann, M Bouquey, R Muller “Processing and characterization of biodegradable polymer nanocomposites detection of dispersion state”, Rheologica Acta, vol 47, p.543-553 (2008) 18 K.Y Lee, L.A Goettler “Synthesis and properties of polymer blend nanocomposites” Part II Thermoplastic olefins (TPOS), ANTEC Conf Proc, vol 2, p.1709-1713 (2004), 70 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano 19 N.Ozturk, A Tabak, S Akgöl, A Denizli“Phenylalanine containing hydrophobic nanospheres for antibody”, Biotechnology Progress, vol.24, p.1297-1303 (2008) 20 J.Markarian, “Automotive and packaging offer growth opportunities for nanocomposites”, Plast Addit Compound, p.18–25 (2005) 21 G Gorassi, M Tortora, V Vittoria, D Kaempfer, R Mülhaupt “Micromechanics of Nanocomposites: Comparison of Tensile and Compressive Elastic Moduli, and Prediction of Effects of Incomplete Exfoliation and Imperfect Alignment on Modulus”, Polymer, vol.44, p.3679–3685 (2003) 22 Aureliano Perez, Jay A Johnston, “Performance and processing enhancements ofaromatic polyurea elastomer systems prepared from high 2,4’-MDI isocyanates”,Proceedings of the Polyurethanes Conference 2000, Boston, October 8-2011 23 Caisa Johansson et al, “Barrier material and method for making the same”, US Patent 2011/0293957 A1 (2011) 24 Chris Godinich, “Polyurea: a market overview”, European Coatings Journal, p p 54, October 2000 25 Claytone and Tixogel Organoclays, “Additive reference guide”, Rockwood Additive, Southern Clay product, Inc 26 Dudley J Primeaux II, “Fast-curing polyurea spray elastomers rapidly spreading incommercial use”, Urethanes Technology, p p.37 , October-November 2000, 27 Horacio E.Bergna, Fundamentals and applications, Taylor & Francis Group, London, pp 237 – 287 (2006) 28 J.H.Sauder and K.C.Frisch Polyurethanes: Chemistry and Technology Part I Chemistry Interscience Publishers, NewYork, ( 1962 ) 29 J.H.Sauder and K.C.Frisch Polyurethanes: Chemistry and Technology Part II Technology Interscience Publishers, NewYork, ( 1964 ) 71 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano 30 Johan Bieleman, Additives for coatings, Wiley – VCH, Weinheim, New York (1999) 31 M.J.Rosen, Surfactants and interfacial phenomena, John Wiley, New York (1978) 32 Marc Broekaert, Wolfgang Pille-Wolf, “The influence of isomer composition and functionality on the final properties of aromatic polyurea spray coatings”, Proceedings of the Utech 2000 Conference, The Hague 33 Gorassi, M Tortora, V Vittoria, D Kaempfer, R Mülhaupt, “Micromechanics of Nanocomposites: Comparison of Tensile and Compressive Elastic Moduli, and Prediction of Effects of Incomplete Exfoliation and Imperfect Alignment on Modulus”, Polymer, vol.44, p.3679–3685(2003) 34 R.Lambourne, T.A Strivens, Paint and surface coatings – theory and practice 2th edition, William Andrew publishing (1999) 35 W.Herbst, K.Hunger, “ Wetting and dispersing additives ”, TEGO® Dispers(1993) 36 Corrado K A “Synthetic organic and Polymer - clay, preparation, characterization, and materials application”, Applied Clay Science, vol.17, P.123.(2000) 37 13Andrews R, Weisenberger M.C “Carbon nanotube polymer composites”, Current Opinion in Solid State Materials Science, vol.8, P.31-37.(2004) 38.H.S Lee Fasulo, P.D Rodgers W.R Paul “TPO based nanocomposites Part Morphology and mechanical properties”, Polymer, vol.46, p 11673-11689 (2005) 72 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B ... sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano? ?? Mục tiêu Luận văn nghiên cứu chế tạo, hữu hóa vật liệu nanoclay phân tán hiệu nanoclay nhựa PU; Chế tạo sơn phủPU-clay nanocompozit sở nhựa PU nanoclay... KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano Quá trình xâm nhập cation hữu vào khơng gian hai lớp MMT làm dãn khoảng cách sở từ 9,6A0 lên đến vài chục A0 tuỳ thuộc vào loại... hữu cơ: graphen, màng mỏng, lớp hữu 14 Học viên: Nguyễn Thế Long KH&KTVLPK-12B Nghiên cứu chế tạo sơn phủ sở nhựa polyuretan phụ gia nano - Sự phát triển vượt bậc phương pháp chế tạo vật liệu nano