TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ o0o BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ NHIỆT CỦA NHỰA EPOXY BẰNG HỢP CHẤT PHỐTPHO[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HỮU CƠ o0o BÁO CÁO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ NHIỆT CỦA NHỰA EPOXY BẰNG HỢP CHẤT PHỐTPHO VÀ NANOCLAY GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường SVTH: Mai Phúc Vinh Lớp: 10DHHH3 MSSV: 2004190342 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HỮU CƠ BÁO CÁO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ NHIỆT CỦA NHỰA EPOXY BẰNG HỢP CHẤT PHỐTPHO VÀ NANOCLAY GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường SVTH: Mai Phúc Vinh Lớp: 10DHHH3 MSSV: 2004190342 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2023 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Khoa: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Bộ mơn: CƠNG NGHỆ HỮU CƠ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN Họ tên sinh viên: Mai Phúc Vinh…………………MSSV: 2004190342………… Lớp: 10DHHH3 Ký Tên: Ngành: Hóa hữu cơ……………………………………………………………………… Cán hướng dẫn: TS Huỳnh Lê Huy Cường I Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu nâng cao tính chất nhiệt nhựa epoxy hợp chất phốtpho nanoclay II Nhiệm vụ - Nghiên cứu nâng cao tính lý nhiệt nhựa epoxy hợp chất phốtpho nanoclay thông qua báo khoa học, tạp chí, sách - Xác định nguyên liệu, hóa chất, quy trình thực nghiệm: Xây dựng quy trình kỹ thuật nâng cao tính chất nhiệt nhựa epoxy - Tìm mua nguyên liệu thị trường - Tiến hành thực nghiệm - Ứng dụng vào sơn - Báo cáo kết III Nội dung phần thuyết minh báo cáo: Lời cảm ơn Phiếu giao nhiệm vụ khóa luận Phiếu theo dõi tiến độ thực khóa luận Nhận xét GVHD Mục lục Danh sách hình ảnh, bảng biểu Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan - Tổng quan epoxy - Tổng quan nanoclay vật liệu nanocompozit - Tổng quan phụ gia chống cháy phốtpho - Tình hình nghiên cứu Chương 2: Thực nghiệm - Hóa chất - Thiết bị - Quy trình thực nghiệm Kết luận Nội dung nghiên cứu: - Khảo sát tỉ lệ hàm lượng chất đóng rắn với nhựa epoxy - Nghiên cứu nâng cao tính chất học tính chất nhiệt epoxy hợp chất phốtpho - Nghiên cứu nâng cao tính chất học tính chất nhiệt epoxy nanoclay - Nghiên cứu nâng cao tính chất học tính chất nhiệt epoxy hợp chất phốtpho kết hợp với nanoclay phụ gia chống cháy khác - Nghiên cứu nâng cao tính chất học tính chất nhiệt sơn Chương 3: Kết thảo luận Kết luận Tài liệu tham khảo (Tiếng Việt, Tiếng Anh) Phụ lục IV Ngày giao: ……………………………………………………………………… V Ngày hoàn thành: ……………………………………………………………… VI Ngày nộp:…………………………………………………………………… Tp.HCM, ngày 01 Tháng 01 năm 2023 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ: KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ HỮU CƠ PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN KHÓA LUẬN Sinh viên thực khóa luận: Mai Phúc Vinh Lớp: 10DHHH3 Ký Tên: Cán hướng dẫn: TS Huỳnh Lê Huy Cường Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu nâng cao tính chất nhiệt nhựa epoxy hợp chất phốtpho nanoclay STT Ngày Nội dung hướng dẫn CBHD ký tên 01 02 03 04 04 06 07 08 09 10 11 12 13 14 (Phiếu theo dõi tiến độ đóng vào đầu báo cáo; sinh viên điền thông tin cá nhân tên đồ án/KLTN,GVHD SVTH có trách nhiệm điền nội dung hướng dẫn ký tên vào bảng theo dõi, tiêu chuẩn đánh giá tính nghiêm túc thực đồ án/KLTN SV, đồ án/KLTN thực 12 tuần, tiêu chí phép bảo vệ tối thiểu 10 chữ ký LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, học tập khoa Cơng nghệ Hóa học trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh, giúp đỡ quý báu thầy, cô giáo bạn bè, em hồn thành báo cáo Khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy khoa Cơng nghệ Hóa học trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh, tạo điều kiện dụng cụ, thiết bị phịng thí nghiệm để em hồn thành tốt khóa luận lần này! Em xin cảm ơn chun viên phịng thí nghiệm mơn Cơng Nghệ Hóa học, trường Đại học Cơng Nghiệp Thực Phẩm thành phố Hồ Chí Minh Cơ hướng dẫn tận tình tạo điều kiện tốt cho em sử dụng thiết bị, dụng cụ liên quan trình thực khóa luận Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy Huỳnh Lê Huy Cường hướng dẫn tận tình giúp đỡ em suốt trình thực báo cáo Do thời gian kinh nghiệm hạn chế, nên báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy cô để báo cáo tốt hơn, tạo điều kiện cho em bổ sung, nâng cao kiến thức mình, phục vụ tốt công tác thực tế sau Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Kính chúc thầy bạn có thật nhiều sức khỏe thành công công việc lẫn sống Ngày 01 tháng 01 năm 2023 Sinh viên Mai Phúc Vinh i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên: Mai Phúc Vinh MSSV: 2004190342 Nhận xét: Điểm đánh giá: TP.HCM, ngày… tháng.… năm 2023 Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) ii NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Sinh viên: Mai Phúc Vinh MSSV: 2004190342 Nhận xét: Điểm đánh giá: TP.HCM, ngày.… tháng.… năm 2023 Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iv DANH SÁCH HÌNH ẢNH vii DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NHỰA EPOXY 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Phân Loại 1.1.3 Tính chất nhựa epoxy 1.1.4 Đóng rắn nhựa epoxy 1.1.5 Ứng dụng 10 1.2 NANOCLAY 11 1.2.1 Khái niệm chung 11 1.2.2 Các phương pháp chế tạo nanoclay 12 1.2.3 Tính chất nanoclay 13 1.2.4 Vật liệu polyme nanocompozit 14 1.3 CÁC HỢP CHẤT PHỐTPHO 20 1.3.1 Sự cháy vật liệu polyme 20 1.3.2 Các loại phụ gia chống cháy 23 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CHẤT CƠ LÝ NHIỆT CỦA EPOXY 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 34 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 34 2.1.1 Nguyên vật liệu 34 2.1.2 Thiết bị 41 2.2 CHUẨN BỊ MẪU 45 2.2.1 Khảo sát hàm lượng đóng rắn G5022 epoxy YD 011X75 45 2.2.2 Chuẩn bị màng polyme 46 2.2.3 Chuẩn bị mẫu nhựa epoxy YD 011X75 với tỉ lệ hàm lượng nanoclay chọn 47 iv 2.2.4 Chuẩn bị mẫu nhựa epoxy YD 011X75 với tỉ lệ hàm lượng TPP chọn 51 2.2.5 Chuẩn bị mẫu nhựa epoxy YD 011X75 với tỉ lệ hàm lượng TPP kết hợp với nanoclay, nhựa epoxy YD 011 X75 với tỉ lệ hàm lượng nanosilica acid boric chọn 53 2.2.6 Chuẩn bị mẫu sơn phủ chống ăn mòn dựa sở nhựa epoxy gia cường nanoclay TPP 57 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TÍNH CHẤT CỦA MÀNG COMPOZIT DỰA TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẰNG NANOCLAY VÀ TPP 62 2.3.1 Phương pháp kiểm tra độ phân tán TPP vào epoxy kính hiển vi điện tử quét (SEM) 62 2.3.2 Phương pháp kiểm tra độ phân tán Nanoclay vào epoxy phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 63 2.3.3 Phương pháp kiểm tra độ va đập 64 2.3.4 Phương pháp kiểm tra độ dày lớp màng 64 2.3.5 Phương pháp kiểm tra độ bám dính 65 2.3.6 Phương pháp kiểm tra độ cứng bút chì 67 2.3.7 Phương pháp kiểm tra độ bền uốn 67 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA MÀNG COMPOZIT DỰA TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẰNG NANOCLAY VÀ TPP 67 2.4.1 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 67 2.4.2 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DSC) 68 2.5 PHƯƠNG PHÁP ĐO HÀM LƯỢNG RẮN CỦA MẪU SƠN (ASTM D2369 – 98) 69 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 71 3.1 Kết khảo sát tỉ lệ hàm lượng chất đóng rắn G5022 với nhựa epoxy YD011X75 71 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng TPP đến tính chất học tính chất nhiệt màng nhựa epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 72 3.2.1 Đánh giá khả phân tán TPP epoxy YD 011X75 72 3.2.2 Hình thái cấu trúc tổ hợp nhựa epoxy YD 011X75/TPP 74 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng TPP đến tính chất lý màng epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 76 3.2.4 Ảnh hưởng hàm lượng TPP đến tính chất nhiệt màng epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 78 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng nanoclay đến tính chất học tính chất nhiệt màng nhựa epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 80 v Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 3.4 Nhận xét, đánh giá ảnh hưởng hàm lượng nanoclay TPP đến tính học tính chất nhiệt màng nhựa epoxy YD 011X75 Tính chất học Dựa vào mục 3.2 3.3, kết xác định TPP nanoclay so với nhựa epoxy YD-011X75 4% 1% tỉ lệ đem lại kết tốt Nguyên nhân cải thiện tính chất học có mặt nanoclay tăng cường tương tác nhựa epoxy với phần tử nanoclay trạng thái xen kẽ bóc lớp Ngồi ra, có mặt nanoclay TPP ngăn chặn phá hủy bề mặt epoxy có lực tác dụng từ bên ngoài, ngăn ngừa phát triển vết nứt Tuy nhiên, hàm lượng nanoclay tăng cao hơn, xuất tập hợp hạt nanoclay vật liệu làm tác dụng gia cường kể giảm (liên kết Si-Si liên kết yếu), TPP tỉ lệ hàm lượng phải phù hợp với hàm lượng nhựa epoxy, hàm lượng TPP nhiều, hàm lượng epoxy không đủ để bao phủ kết dính với TPP kết 6%TPP lại thấp so với kết lại Ngồi ra, để có bề dày lớp màng mong muốn, cần phải điều chỉnh lượng dung môi cho phù hợp q trình thi cơng độ nhớt mẫu sau kết hợp với nanoclay TPP.[24] Bảng 15 Tổng hợp tính chất tính mẫu màng epoxy Mẫu Mẫu trắng 2%TPP 4%TPP 6%TPP 1%Clay 2.5%Clay 3%Clay Độ va đập (Kg.cm) 34 50 55 52.5 50 47.5 45 Độ bám dính 5B 5B 5B 5B 4B 4B 3B Độ bền uốn (mm) 2 2 2 Độ dày Độ cứng (𝝁m) 129.95 97.9 103.3 117.5 94.2 106.1 112.6 6H 4H 4H 5H 4H 5H 5H Tính chất nhiệt Từ kết mục 3.2 3.3 cho thấy nhựa epoxy YD 011X75 dễ bị phân hủy nhiệt, G5022 polyamide tạo liên kết ngang với phân tử nhựa epoxy, tính bền nhiệt thêm 4% TPP 1% nanoclay làm tăng tính ổn định nhiệt tăng nhiệt độ bắt đầu phân hủy, giảm khối lượng bị phân hủy, chế chống cháy TPP chủ yếu diễn pha khí, tác dụng nhiệt độ, TPP bị phân hủy tạo gốc tự PO, PO2, gốc liên kết với gốc tự H, OH tạo q trình đốt cháy, làm giảm số lượng trung tâm hoạt động ảnh hưởng đến phát triển vật GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 87 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học liệu, đóng vai trị ngăn chặn giải phóng sản phẩm tạo trình phân hủy polyme ngăn cản khuếch tán oxy vào trình đốt cháy Dựa vào bảng 3.15 cho thấy mẫu có cải thiện độ bền chịu nhiệt vật liệu, kết gần giống với kết Priyanka với nhiệt độ bắt đầu phân hủy mẫu epoxy/hợp chất photpho khoảng 276oC nhiệt độ 650oC lại 17.5% (đối với mẫu YD 011X75/4% TPP trọng lượng lại 28.7%) [25] Cũng theo tác giả Priyanka nanoclay ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt vật liệu cách, lớp bảo vệ bề mặt oxy làm tăng tính ổn định hai tác dụng xúc tác trình phân hủy polyme, việc tạo lớp bảo vệ bề mặt xuất trước, mẫu YD 011X75/1% nanoclay có cách tạo lớp tự bảo vệ bề mặt (nhiệt độ tạo lớp bảo vệ bề mặt mẫu có chưa 1% nanoclay Priyanka khoảng 100-400oC) Bảng 16 Tổng hợp tính chất nhiệt màng polyme Mẫu Nhiệt độ bắt đầu phân hủy YD 292oC 011X75/G5022 YD 336.32 oC 011X75/4% TPP YD 341.74 oC 011X75/1% nanoclay Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt độ Phần trăm phân hủy khối lượng khối lượng khối lượng mạnh bị phân bị phân lại hủy 5% hủy 50% 500oC 462.87 oC 352oC 435oC 15.68% 768.07 oC 363 oC 436oC 29.37% 628.74 oC 363 oC 438oC 23.77% 3.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng TPP kết hợp với nanoclay, nhựa epoxy YD 011 X75 với tỉ lệ hàm lượng nanosilica acid boric chọn đến tính học tính chất nhiệt mẫu nhựa epoxy YD 011X75 Nhằm nâng cao thêm tính lý tính chất nhiệt vật liệu kết hợp TPP nanoclay, thêm acid boric silica với hàm lượng 4% 1%.Với phương pháp tạo mẫu mục 2.2.5 phương pháp kiểm tra mục 2.3 2.4, kết thu sau: 3.5.1 Ảnh hưởng hàm lượng TPP kết hợp với nanoclay acid boric đến tính tính màng epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 Dựa vào phương pháp chuẩn bị mẫu mục 2.2.2 2.2.5 phương pháp kiểm tra mục 2.3 2.4, kết thu sau: GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 88 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Bảng 17 Bảng mô tả mức độ phân tán mẫu Mẫu Mô tả mức độ phân tán Epoxy YD 011X75 Mẫu có màu trắng đục, độ nhớt cao, xuất vài mảng hạt bám đáy hũ /4% TPP/ 1%nanoclay Epoxy YD 011X75 /4%acid boric /4%TPP/1%nanoclay Hình mẫu Mẫu có màu trắng đục, độ nhớt thấp, xuất vài mảng hạt bám đáy hũ GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 89 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Bảng 18 Bảng kết đo tính số mẫu epoxy Mẫu va đập YD 100 011X75/4%TPP/1%nanoclay YD 011X75/4%acid 100 boric/4%TPP/1%nanoclay bám dính bền uốn Độ dày Độ cứng 5B 2mm 82.85 4H 5B 2mm 56.3 3H Từ kết cho thấy, mẫu YD 011X75/4%TPP/1%nanoclay YD 011X75/ 4%acid boric /4%TPP /1%nanoclay có mức độ phân tán nằm mức đọng lại nhiều hạt TPP acid boric, nanoclay có cấu trúc phân lớp khuấy nanoclay với nhựa epoxy trước, gốc Si liên kết với nhựa tạo thành lớp màng vững chắc, khiến cho hạt TPP acid boric khó tạo liên kết với mạch nhựa Từ bảng 3.17 cho thấy mẫu đem lại hiệu cải thiện tính tốt so với mẫu chứa nanoclay hay TPP, độ va đập 100 Kg.cm (cải thiện 50 Kg.cm), nhiên độ cứng lại thấp GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 90 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 3.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng TPP kết hợp với nanoclay acid boric đến tính chất nhiệt màng epoxy YD 011X75 đóng rắn G5022 3.5.2.1 Kết đo phân tích nhiệt mẫu nhựa epoxy YD 011X75/4%TPP/ 1%nanoclay Kết đo phân tích nhiệt biểu diễn đồ thị hình 3.8 Nhìn chung, độ ổn định nhiệt ổn, nhiệt độ phản ứng phân hủy trải qua giai đoạn: 61.09 oC, 127.95 oC, 438.65 oC, 644.82 oC giai đoạn phân hủy (nhiệt độ 61.09 oC) phân hủy dung môi, dung môi phân hủy 77.34oC đến 176.40oC dung môi phân hủy 100% nhiệt độ 176.90 oC mẫu có trọng lượng ổn định đến nhiệt độ khoảng 327.36oC mẫu có dấu hiệu bị phân hủy Đường cong TG cho thấy nhiệt độ 500oC, mẫu khoảng 13.22% tiếp tục giảm nhiệt độ khoảng 800oC trở Ngồi đường cong DSC cịn cho thấy nhiệt độ 644.82oC có peak có lượng lớn tương ứng với nhiệt độ phân hủy mạnh Hình 3.8 Kết đo DSC mẫu nhựa epoxy YD 011X75/4%TPP/1%nanoclay GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 91 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 3.5.2.2 Kết đo phân tích nhiệt mẫu nhựa epoxy YD 011X75/ 4%acid boric/ 4%TPP/ 1%nanoclay Kết đo phân tích nhiệt biểu diễn đồ thị hình 3.9 Từ kết cho thấy, kết hợp TPP, acid boric nanoclay theo tỉ lệ 4%, 4% 1% đem lại tính tính tốt so với có TPP hay nanoclay Nhìn chung, độ ổn định nhiệt kém, nhiệt độ bắt đầu trình phân hủy khoảng 106oC-162oC, khoảng nhiệt độ để dung môi nước bị phân hủy phân hủy hoàn toàn 100% nhiệt độ 229oC Mẫu tiếp tục phân hủy nhiệt độ 333oC tiếp tục phân hủy Đường cong TG cho thấy mẫu khoảng 11.66% nhiệt độ 500oC trở Hình 3.9Kết đo DSC mẫu nhựa epoxy YD 011X75/4%TPP/4%acid boric/1%nanoclay GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 92 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học 3.6 Kết nghiên cứu nâng cao tính chất học tính chất nhiệt sơn phủ chống ăn mòn sở nhựa epoxy YD 011X75 Bằng phương pháp chế tạo mục 2.2.6 phương pháp kiểm tra mục 2.3 2.4, kết thu sau: 3.6.1 Ngoại quan màng sơn Sơn sau hồn thiện nhìn chung có độ mịn tốt, bị lẫn hạt, quét lên bề mặt vật liệu màng sơn bám vào bề mặt vật liệu tốt Màu sơn toàn màng Hình 3.10 Hình 3.11 Hình ảnh ngoại quang màng sơn Bảng 3.19 Tính chất vật lí màng sơn Hàm lượng rắn Khối lượng bột màu Độ nhớt PVC GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 70.79% 22.3% 3200cP 23,22% 93 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 3.6.2 Hình thái cấu trúc màng sơn Hình 12 Ảnh SEM mặt cắt màng sơn Ảnh SEM từ hình 3.12 cho thấy tinh thể phân bố bề mặt theo mảng tách rời nhựa epoxy với kích thước khoảng 3-4.5μm Bề mặt khơng xuất bọt khí 3.6.3 Kết đo tính màng sơn Sơn phủ gốc epoxy YD 011X75 gia cường TPP , acid boric nanoclay sản xuất với thành phần thể bảng 2.12 Sơn epoxy thường sử dụng hệ bột màu độn có khả chống ăn mịn chịu nhiệt Trong đó, thành phần bột màu oxit sắt, bột talc, kẽm photphat có sắc tố ức chế q trình ăn mịn vật liệu theo kết nghiên cứu tác giả Vĩnh Diệu Nanoclay gia cường độ tính độ bền nhiệt màng sơn epoxy Bảng 20 Kết đo tính sơn Mẫu Sơn Độ bền va đập (Kg.cm) 69 Độ bám dính 5B Độ bền uốn Độ dày Độ mịn (𝛍𝐦) 3mm 165.6 25 GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường Độ cứng 5H Thời Thời gian gian đóng khơ rắn tiếng tiếng 94 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học 3.6.4 Kết nghiên cứu nâng cao tính chất nhiệt sơn phủ chống ăn mịn dựa sở nhựa epoxy YD 011X75 Kết đo phân tích nhiệt biểu diễn đồ thị hình 3.13 Nhìn chung, độ ổn định nhiệt tốt, trình phân hủy diễn giai đoạn có nhiệt độ 136.96oC, 285.58oC, 360.23oC Mẫu bắt đầu phân hủy nhiệt độ khoảng 95oC – 239oC Khối lượng dung mơi bị bay,hoặc q trình thi cơng hạt ngun liệu chưa mịn hồn tồn, số hạt khơng liên kết bắt lửa trước Mẫu tiếp tục bị phân hủy nhiệt độ khoảng 277oC Đường cong TG cho thấy nhiệt độ 500oC khối lượng lại 47.54% Hình 3.13 Kết đo DSC màng sơn 3.7 Nhận xét, đánh giá Kết từ bảng cho thấy vật liệu composite polyme sơn phủ epoxy nhựa epoxy YD 011X75/G5022 có độ ổn định nhiệt cao Đối với mẫu YD 011X75/4% TPP YD 011X75/1% nanoclay có cải thiện độ bền nhiệt so với mẫu ban đầu (tăng 44oC -49oC), mẫu cịn có nhiệt độ phân hủy mạnh vượt trội, khối lượng lại 500oC cao so với mẫu ban đầu Đối với mẫu cịn lại có nhiệt độ bắt đầu phân hủy thấp mẫu cịn chứa dung mơi Đối với mẫu sơn cho thấy tiềm ứng dụng cho sơn epoxy chịu nhiệt với khối lượng lại 47.54% nhiệt độ 500oC GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 95 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Bảng 21 Kết phân hủy nhiệt vật liệu compozit polyme epoxy YD 011X75/G5022 Tên mẫu YD 011X75/G5022 YD 011X75/4% TPP YD 011X75/1% nanoclay YD 011X75 Nhiệt độ bắt đầu Nhiệt độ phân hủy phân hủy cực đại o 292 C 462.87 oC 336.32oC 768.07oC 341.74oC 628.74oC 61.09oC 644.82oC Khối lượng lại 500oC 15.68% 29.37% 23.77% 13.22% 106oC 561.74oC 11.66% 95oC 557.09oC 47.54% /4% TPP/ 1%nanoclay YD 011X75 /4%acid boric /4%TPP/1%nanoclay Sơn epoxy YD 011X75 /4%acid boric /4%TPP/1%nanoclay/ phụ gia GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 96 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình nghiên cứu, kết luận rút sau: - Tỉ lệ đóng rắn G5022 với nhựa epoxy YD 011X75 33:100 thời gian đóng rắn tiếng - Nanoclay TPP phân tán tốt vào vào epoxy YD-011X75 - Nanoclay TPP nâng cao tính chất tính tính nhiệt epoxy YD-011X75 mức độ tốt - Các hạt TPP có xu hướng kết tụ thành mảng qua kết hình SEM - Khi phân tán nanoclay TPP có sử dụng thiết bị rung siêu âm giúp hạt nano phân tán tốt hơn, bị lắng so với sử dụng máy khuấy - Tốc độ khuấy cho trình phân tán nanoclay TPP là: 2000 vòng/phút - Điều chỉnh độ nhớt nhựa xylen - Tỉ lệ thích hợp cho trình phân tán nanoclay 1:100 2.5: 100 (nanoclay/nhựa epoxy YD 011X75) -Tỉ lệ thích hợp cho trình phân tán TPP 2:100 4:100 (TPP/ nhựa epoxy YD 011X75) - Tỉ lệ thích hợp để nâng cao tính lý nhiệt nanoclay TPP so với nhựa epoxy YD 011X75 1:100 4:100 - Có thể sử dụng đồng sunfat để kiểm tra vết nứt màng -Tính chất học cải thiện rõ ràng độ bền va đập Cải thiện tính giịn vật liệu - Khi kết hợp TPP nanoclay vào nhựa epoxy YD 011X75 có cải thiện tính tính tốt so với có TPP nanoclay, tính bền nhiệt cải thiện - Sơn chống ăn mịn có sử dụng tổ hợp nhựa TPP/nanoclay/YD 011X75 có tính tính tốt, nhiệt độ ổn định, có khả chịu nhiệt độ cao, màu sắc đồng Kiến nghị Do thời gian có hạn, số kiến nghị khảo sát vấn đề thời gian - Tiếp tục nghiên cứu khả nâng cao tính tính tính nhiệt nhựa epoxy YD 011X75 loại phụ gia photpho khác - Nghiên cứu cách phân tán TPP nanoclay vào nhựa epoxy YD-011X75 kết tốt - Khảo sát tính chống ăn mịn sơn - Áp dụng phương pháp chụp TEM với mẫu nhựa epoxy YD 011X75/1%nanoclay để đánh giá kĩ mức độ phân tán cách xếp cấu trúc hạt nanoclay GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 97 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Công Quyền (2016), “Nghiên cứu, chế tạo vật liệu compozit sở nhựa epoxy gia cường sợi thủy tinh nanoclay”, Luận án tiến sỹ Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [2] Đỗ Quang Kháng (2013), “Vật liệu Polyme, Quyển vật liệu polyme sở”, nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Tr 145-150 [3] Huỳnh Đại Phú, “Tổng quan nhựa epoxy”, Việt Nam, tr 2-17 [4] Yiu-Wing Mai (2006), “Polymer nanocomposite”, USA, tr 29-54 [5] Hắc Thị Nhung (2020), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit chống cháy polyurethane”, học viện Khoa học Công nghệ, Tr 12-17 [6] Lorena Ruiz-Pe´ rez, Gareth J Royston, “Toughening by nanostructure”, United Kingdom [7] Dr Elisabeth S Papazoglou (2004), “Chapter flame retardants for plaslics”, USA [8] Troitzsch, J.(1990), “International Plastics Flammability Handbook 2nd edition”, Hanser Publishers [9] W.K Patrick Lim (2012), “Effect of intumescent ammonium polyphosphate (APP) and melamine cyanurate (MC) on the properties of epoxy/glass fiber composites”, Malaysia [10] Danielle A.Bright (1997), “Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate), a Non-Halogen Flame-Retardant Additive”,New York [11] E.A.Murashko and G.F Levchik (1998), “ Fire Retardant Action of Resorcinol Bis(Diphenyl Phosphate) in a PPO/HIPS Blend”, US [12] Lei Wang, Ke Wang (2005), “Preparation, morphology and thermal/mechanical properties of epoxy/nanoclay composite”, Singapore [13] Park Hwan-Man, Li Xiucuo, Jin Chang-Zhu, Park Chan-Young, Cho Won-Jei, Ha Chang-Sik (2002), “Preparation and Properties of Biodegradable Thermoplastic Starch/Clay Hybrids”, Macromol Mater Eng, 287, Tr 553-558 [14] Park Hwan-Man, Li Xiucuo, Jin Chang-Zhu, Park Chan-Young, Cho Won-Jei, Ha Chang-Sik (2002), “Preparation and Properties of Biodegradable Thermoplastic Starch/Clay Hybrids”, Macromol Mater Eng, 287, Tr 553-558 [15] Charalampos Katsoulis, Everson Kandare, Baljinder K Kandola (2011), “The combined effect of epoxy nanocomposites and phosphorus flame retardant additives on thermal and fire reaction properties of fiber-reinforced composites”, UK [16] Thirumal Mariappan, Zhou You, Jianwei Hao (2013), “Influence of oxidation state of phosphorus on the thermal and flammability of polyurea and epoxy resin”, Trung Quốc GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 98 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học [17] S M R Khalili, M Tavakolian, A Sarabi (2010), “Mechanical Properties of Nanoclay Reinforced Epoxy Adhesive Bonded Joints Made with Composite Materials”, Iran [18] Bạch Trọng Phúc, Đàm Mạnh Tuân (2007), “Nghiên cứu chế tạo sơn lót chống ăn mịn chất lượng cao sở nhựa epoxy-cacdanol nanoclay 1.30E”, Tạp chí Hóa học, T.45 (5A), Tr 35-35, 40-44 [19] Mai Thi Phuong Chi (2011), “Tổng hợp, đặc trưng tính chất vật liệu nanocomposite epoxy/clay khả ứng dụng làm lớp phủ bảo vệ kim loại”, Đà Nẵng [20] Hoàng Ngọc Cường, “Phân Tích Polyme Bằng Phương Pháp Nhiệt DSC-TGADMA”, nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh”, Tr 6-7, 121-123 [21] Haolan Gou, Bowen Zhang, “Triphenylphosphine-encapsulated microcapsules fabricated from Pickering emulsions as a thermal latent curing accelerator for an epoxy/anhydride system”, Trung Quốc [22] Priyanka (2017), “Effect of Nanoclay on Thermal and Flame Retardant Properties of Phosphorylated Epoxy Nanocomposites”, Ấn Độ [23] M Hussain, R J Varley (2003), “Effect of Organo-Phosphorus and Nano-Clay Materials on the Thermal and Fire Performance of Epoxy Resins”, Australia [24] Sergei V.Levchik (2006), “ A Review of Recent Progress in Phosphorus-based Flame Retardants”, USA [25] Aurelio Bifulco, Cristian–Dragos Varganici(2022) , “ Recent advances in flame retardant epoxy systems containing non-reactive DOPO based phosphorus additives”, Roma [26] Siqi Huo, Pingan Song (2021), “Phosphorus-containing flame retardant epoxy thermosets: Recent advances and future perspectives”, Úc [27] Chun-ki Lam, Kin-tak Lau, Hoi-yan Cheung, Hang-yin Ling (2005), “Effect of ultrasound sonication in nanoclay clusters of nanoclay/epoxy composites”, Materials Letters [28] A.Mathiazhagan and Rani Joseph (2011), “ Nanotechnology-A New Prospective in Organic Coating – Review”,USA [29] Chun Shan Wang, Ching Hsuan Lin (1999), “Synthesis and Properties of Phosphorus-Containing Epoxy Resins by Novel Method”, China [30] Park Hwan-Man, Li Xiucuo, Jin Chang-Zhu, Park Chan-Young, Cho Won-Jei, Ha Chang-Sik (2002), “Preparation and Properties of Biodegradable Thermoplastic Starch/Clay Hybrids”, Macromol Mater Eng, 287, Tr 553-558 GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 99 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết đo phân tích nhiệt TGA-dTG mẫu nhựa Mẫu nhựa YD 011X75/G5022 YD 011X75/4%TPP GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 100 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học mẫu nhựa YD 011X75/1%nanoclay Mẫu nhựa YD 011X75/1%nanoclay/4% TPP GVHD: TS Huỳnh Lê Huy Cường 101