Đang tải... (xem toàn văn)
1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN N u n T m c TỔNG HỢP NANO OXIT KẼM SỬ DỤNG CHO LỚP PHỦ NANOCOMPOZIT ZnO/CNT/POLYURETAN BỀN THỜI TIẾT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2015 He[.]
Header Page of 107 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN N u nT m c TỔNG HỢP NANO OXIT KẼM SỬ DỤNG CHO LỚP PHỦ NANOCOMPOZIT ZnO/CNT/POLYURETAN BỀN THỜI TIẾT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 Footer Page of 107 Header Page of 107 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN N u nT m c TỔNG HỢP NANO OXIT KẼM SỬ DỤNG CHO LỚP PHỦ NANOCOMPOZIT ZnO/CNT/POLYURETAN BỀN THỜI TIẾT Chun Ngành: Hóa Vơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NG ỜI H ỚNG D N KHOA HỌC: PGS TS TR NH ANH TR C Hà Nội - 2015 Footer Page of 107 Header Page of 107 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu 10 Đối tượng nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 11 HƢƠNG 1: TỔNG QUAN 12 1 Ăn mòn kim loại phương pháp bảo vệ chống ăn mòn 12 1 Ăn mòn kim loại .12 1.1.2 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại 14 1.2 Nano oxit kẽm .15 1.2.1 Cấu trúc nano ZnO .15 1.2.2 Tính chất nano ZnO 17 1.2.3 Ứng dụng ZnO 18 1.3 Ống nano cac bon (CNT) 20 1.3.1 Cấu trúc CNT .20 1.3.2 Tính chất CNT 21 1.3.3 Ứng dụng CNT 22 Sơn bảo vệ chống ăn mòn .23 1.4.1 Khái niệm sơn 23 1.4.2 Thành phần sơn 24 1.4.3 Những yêu cầu với màng sơn 27 4 Cơ chế hoạt động lớp sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn 27 1.4.5 Sơn bảo vệ chống ăn mòn sử dụng chất ức chế ăn mòn thân thiện với môi trường: 29 1.5 Tình hình nghiên cứu nước 30 HƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 32 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 32 Footer Page of 107 Header Page of 107 2.1.1 Hóa chất .32 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 32 2.2 Tổng hợp nanocompozit ZnO/CNT 33 2.2.1 Tổng hợp nano ZnO 33 2.2.2 Oxi hóa CNT 33 2.2.3 Tổng hợp ZnO/CNT với tỉ lệ khác 33 2.2.4 Chế tạo màng sơn bảo vệ PU chứa nano ZnO/CNT với tỉ lệ khác 33 2.3 Các phương pháp nghiên cứu đặc tính vật liệu, màng sơn .34 Phương pháp phổ hồng ngoại 34 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .35 3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 35 Phương pháp tổng trở điện hóa 36 Xác định độ bám dính 40 Xác định độ bền va đập 40 HƢƠNG 3: ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 Tổng hợp ZnO/CNTvà khảo sát tính chất 41 3.2 Khảo sát khả bền tử ngoại lớp phủ nanocompozit ZnO/CNT/polyuretan .44 3.2.1 Khả chịu tử ngoại màng sơn .44 3.2.2 Cấu trúc màng sơn .52 3.3 Khảo sát tính chất lý màng sơn 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Footer Page of 107 Header Page of 107 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ A- Bảng biểu Bảng 3.1: Các pic đặc trưng liên kết tương ứng ZnO, ZnO/CNT CNT Bảng 3.2: Tính chất lý màng sơn B- Hình vẽ Hình 1.1: Cấu trúc mạng tinh thể lục giác kiểu Wurtzite (a), mạng tinh thể lập phương đơn giản kiểu muối ăn(b), mạng lập phương giả kẽm (c) Hình 1.2: Sai hỏng tinh thể ZnO Hình1.3: Mơ hình 3D ống nano cacbon đơn lớp đa lớp Hình 2.1: Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở màng sơn ngăn cách hoàn tồn kim loại khỏi dung dịch điện ly Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li ngấm vào màng sơn chưa tiếp xúc với bề mặt kim loại Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim loại Hình 2.5: Sơ đồ đo tổng trở màng sơn Hình 3.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X ZnO, 0-CNT, ZnO/CNT Hình 3.2: Phổ hồng ngoại nano ZnO (a), ZnO/CNT (b) CNT (c) Hình 3.3: Ảnh kính hiển vi điện tử quét nano ZnO/CNT Hình 3.4: Phổ tổng trở màng sơn trước chiếu UV Hình 3.5: PhổPhổ tổng trở sau chu kỳ chiếu UV màng sơn Hình 3.6: Phổ Phổ tổng trở sau chu kỳ chiếu UV màng sơn Hình 3.7: Phổ Phổ tổng trở sau chu kỳ chiếu UV màng sơn Hình 3.8: Phổ Phổ tổng trở sau 11 chu kỳ chiếu UV màng sơn Footer Page of 107 Header Page of 107 Hình 3.9: Biến thiên giá trị modul tổng trở tần số Hz màng sơn không chứa phụ gia chứa phụ gia Hình3.10: Sự suy giảm độ bóng màng sơn theo thời gian chiếu UV với góc đo 600 Hình3.11: Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan không chứa phụ gia trước (a) sau 16 chu kỳ chiếu UV (b) Hình3.12: Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa nano ZnO trước (a) sau 16 chu kỳ chiếu UV (b) Hình3.13: Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa CNT trước (a) sau 16 chu kỳ chiếu UV (b) Hình3.14: Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa nano ZnO/CNT trước (a) sau 16 chu kỳ chiếu UV (b) Footer Page of 107 Header Page of 107 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CNT Ống nano cacbon PU Polyuretan SEM Kính hiển vi điện tử quét T Chu kỳ UV Tia tử ngoại XRD Nhiễu xạ tia X Footer Page of 107 Header Page of 107 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc s khoa học thực Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ- Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn Lâm Khoa Học Cơng nghệ Việt Nam Với lịng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn PGS TS Trịnh Anh Trúc giao đề tài tận tình hướng dẫn từ kiến thức để tơi tiếp cận thực đề tài, cảm ơn Cô lo lắng giúp đỡ cho suốt thời gian học tập làm việc Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Gia Vũ, k sư Vũ Kế Oánh tận tình giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu để tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Khoa Hóa học- Trường Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội, toàn thể cán Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ- Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn Lâm Khoa Học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên khuyến khích để tơi hồn thành tốt cơng việc Hà Nội, ngày….tháng….năm… Học viên Nguy n Th Kim Cúc Footer Page of 107 Header Page of 107 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trên giới vấn đề ăn mịn kim loại ln quan tâm nghiên cứu mang tính thời thiệt hại to lớn kinh tế mà gây Theo thống kê Tổ chức ăn mòn giới ( WCO) hàng năm thiệt hại ăn mịn chiếm khoảng 3,13,3% tổng thu nhập quốc dân giới, tương đương 1,8 nghìn tỉ USD (chưa kể đến ảnh hưởng môi trường, tai nạn…) Theo báo cáo NACE thiệt hại ăn mòn Mỹ năm 1998 276 tỷ USD, năm 2007 442 tỷ USD chiếm khoảng 3,4% GDP, cao thu nhập từ nông nghiệp Do việc nghiên cứu bảo vệ chống ăn mòn kim loại mang ý ngh a to lớn, đặc biệt giai đoạn mà khoa học kỹ thuật phát triển, ngành công nghệ vũ trụ, tên lửa, k thuật hạt nhân, công nghiệp hóa học, hóa dầu… ngày địi hỏi cao tính bảo vệ chống ăn mịn vật liệu Việc phát triển lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn kim loại vấn đề cấp thiết Các lớp phủ hữu có ưu giá thành dễ dàng thi công điều kiện khác Để tăng thời gian bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ hữu cơ, người ta phải đưa vào chất ức chế ăn mòn từ hợp chất crơmat VI, có hiệu tạo thành phức chất khó tan bề mặt kim loại, làm tăng độ bám dính bề mặt kim loại với lớp sơn phủ, đồng thời tăng khả bảo vệ chống ăn mòn Tuy nhiên hợp chất cromat VI có tính chất độc hại ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sức khỏe người nên ngày bị hạn chế sử dụng Vì việc nâng cao tuổi thọ lớp phủ hữu tìm kiếm chất ức chế không độc hại để thay cho hợp chất cromat VI việc có ý ngh a nhiều nhà khoa học quan tâm Trong năm gần công nghệ nano tạo nên sóng thực làm khuấy động hầu hết ngành khoa học với ứng dụng tuyệt vời Viện nghiên cứu công nghệ tiêu chuẩn Hoa Kỳ gọi công nghệ nano “cuộc cách mạng tạo nên sáng tạo sản phẩm công nghệ dịch vụ” Trong đó, vật liệu polyme nanocompozit ý quan tâm nhà Footer Page of 107 Header Page 10 of 107 khoa học nước giới chúng có nhiều tính chất trội so với vật liệu polyme compozit thơng thường Ống nano cacbon có tính chất lý tốt, tính chất dẫn điện, dẫn nhiệt tính chất quang học đặc biệt Trong thời gian gần đây, lớp phủ polyme nanocompozit gia cường ống nano cac bon (CNT) đặc biệt quan tâm CNT có tác dụng tăng đáng kể tính chất lý, tính dẫn điện, dẫn nhiệt, hấp thụ quang bảo vệ chống ăn mòn vật liệu Nano oxit kẽm lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn thép độc hại, có khả chống ăn mịn cao, tạo độ bám dính tốt độ bền UV lớp phủ polyme compozit Ở nước ta giới việc nghiên cứu ứng dụng CNT l nh vực vật liệu polyme nanocompozit mẻ Đặc biệt, l nh vực ứng dụng CNT cho việc chế tạo vật liệu polyme nanocompozit để bảo vệ chống ăn mòn l nh vực mới, chưa nghiên cứu cách hệ thống Việc nghiên cứu mở hướng khoa học vật liệu, ứng dụng vào việc bảo vệ chống ăn mịn cho cơng trình làm kim loại Vì tơi thực đề tài “Tổng hợp nano oxit kẽm sử dụng cho lớp phủ nanocompozit ZnO/CNT/polyuretan bền thời tiết” nhằm thay hợp chất crômat độc hại, tạo loại sơn thân thiện với mơi trường Mục đíc n ên cứu Tơi thực đề tài với mục đích chế tạo vật liệu sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn chịu thời tiết, đặc biệt xạ tử ngoại không độc hại thân thiện với môi trường, bao gồm hai nội dung sau: - Tổng hợp nano ZnO/CNT - Chế tạo đánh giá tính chất chịu xạ tử ngoại, tính chất lý lớp phủ polyuretan nanocompozit chứa ZnO/CNT để bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon Đố tƣợng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu chế tạo ứng dụng ZnO/CNT chế tạo lớp phủ polyuretan nanocompozit bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon 10 Footer Page 10 of 107 Header Page 46 of 107 cung vùng tần số cao, ZnO/CNT(2:1) có giá trị tổng trở cao hẳn Các màng sơn lại cung thứ chưa thể rõ, đường thẳng, đặc trưng cho tính chất ngăn cách cao màng Sau chiếu UV chu kỳ (2T), quan sát phổ tổng trở (hình 3.5) ta thấy, phổ tổng trở màng PU0, PU chứa ZNO PU chứa CNT có cung rõ ràng, giá trị tổng trở thấp Mẫu PU chứa ZnO có phổ tổng trở nửa cung, chưa xác định điện trở màng, thể khả ngăn cách cao, màng chưa bị suy giảm sau chu kỳ chiếu UV Các mẫu PU chứa ZnO/CNT cịn lại có phổ tổng trở với cung, so với trước thử nghiệm UV, giá trị tổng trở mẫu bị suy giảm tác động tia UV 1x10 2.5x10 PU0-2T 5x10 CNT-2T 1.3x10 0 10 2x10 5x10 1x10 1.5x10 7 0 2x10 1.5x10 ZnO-2T 1.25x10 2.5x10 3.75x10 7 5x10 ZnO/CNT(2:1)-2T 10 1x10 7.5x10 0 1x10 10 1x10 2x10 10 10 3x10 4x10 10 7 0 1.5x10 7.5x10 1.5x10 ZnO/CNT(1:1)-2T 5x10 3x10 7.5x10 5x10 1x10 1.5x10 2.25x10 2x10 0 7.5x10 1.5x10 2.25x10 8 0 1.5x10 8 3x10 4.5x10 8 6x10 Hình 3.5: Phổ tổng trở sau chu k chiếu UV màng sơn 46 Footer Page 46 of 107 3x10 ZnO/CNT(0,25:1)-2T 1.5x10 ZnO/CNT(0.5:1)-2T 0 7 3x10 Header Page 47 of 107 Sau thời gian dài chiếu UV (6, 11 chu kỳ ứng với hình 3.6, 3.7, 3.8), giá trị phổ tổng trở mẫu bị suy giảm mạnh, nhiên mẫu PU chứa ZnO PU chứa ZnO/CNT (2:1) suy giảm chậm 4x10 2.5x10 CNT-6T Pu0-6T 2x10 0 2x10 1.3x10 2x10 4x10 6x10 8x10 0 5x10 1.25x10 2.5x10 3.75x10 0 1x10 2.5x10 9 1x10 2x10 3x10 9 0 4x10 2.5x10 2.5x10 9 5x10 1.3x10 2x10 5x10 1x10 1.5x10 6 2x10 0 1.25x10 2.5x10 6 0 1x10 2x10 3x10 4x10 Hình 3.6: Phổ tổng trở sau chu k chiếu UV màng sơn 47 Footer Page 47 of 107 10 1x10 ZnO/CNT(0,25:1)-6T 1x10 ZnO/CNT(0.5:1)-6T 0 7.5x10 ZnO/CNT(1:1)-6T 5x10 5x10 ZnO/CNT(2:1)-6T ZnO-6T 1x10 3.75x10 5x10 Header Page 48 of 107 5x10 7.5x10 PU0-9T 2.5x10 CNT-9T 3.7x10 0 2.5x10 5x10 7.5x10 1x10 0 7 5x10 3.75x10 7.5x10 1x10 2.5x10 5x10 7.5x10 1x10 0 1x10 1x10 2x10 3x10 7.5x10 1.5x10 2.25x10 3x10 0 5x10 1x10 5x10 1x10 1.5x10 2x10 Hình 3.7: Phổ tổng trở sau chu k chiếu UV màng sơn 48 Footer Page 48 of 107 0 4x10 5x10 ZnO/CNT(0,25:1)-9T 5x10 ZnO/CNT(0,5:1)-9T 0 1x10 ZnO/CNT(2:1)-9T ZnO/CNT(1:1)-9T 7.5x10 1.5x10 0 1.5x10 2x10 ZnO-9T 2.5x10 1.125x10 1.5x10 2x10 Header Page 49 of 107 1x10 2x10 PU0-11T 5x10 CNT-11T 1x10 0 1x10 5x10 1x10 1.5x10 2x10 0 1x10 1x10 2x10 ZnO-11T 5x10 3x10 4x10 ZnO/CNT(2:1)-11T 5x10 0 1.5x10 7.5x10 5x10 7.5x10 1x10 1.5x10 2x10 0 5x10 1.5x10 ZnO/CNT(1:1)-11T 7.5x10 7.5x10 1.5x10 2.25x10 3x10 1x10 1.5x10 2x10 6 0 7.5x10 1.5x10 2.25x10 3x10 ZnO/CNT(0,25:1)-11T 3.7x10 0 3.75x10 7.5x10 1.125x10 6 ZnO/CNT(0,5:1)-11T 0 1.5x10 Hình 3.8: Phổ tổng trở sau 11 chu k chiếu UV màng sơn Sự suy giảm màng sơn theo thời gian thử nghiệm theo dõi qua giá trị modul tổng trở tần số Hz theo thời gian chiếu UV, thể hình 3.9 49 Footer Page 49 of 107 6 Header Page 50 of 107 PUO CNT ZnO ZnO/CNT 2:1 ZnO/CNT 1:1 ZnO/CNT 0,5:1 ZnO/CNT 0,25:1 1x10 Mô đun Z1Hz ( MΩ) 1x10 1x10 1x10 1x10 1x10 10 12 T gian ( chu ky ) Hình 3.9: Biến thiên giá trị modul tổng trở tần số Hz màng sơn không chứa phụ gia chứa phụ gia Các số liệu hình 3.9 cho thấy sau chu kỳ chiếu UV mẫu màng sơn có giá trị modul giảm dần Mẫu PU0 có giá trị modul tổng trở thấp giảm liên tục theo thời gian chiếu UV, chứng tỏ khả chịu UV Mẫu sơn PU chứa nano ZnO có giá trị modul tổng trở cao ổn định chu kỳ thử nghiệm UV, sau chu kỳ giá trị modul tổng trở giảm liên tục, bị suy giảm dẫn đến khuyết tật làm giảm tính chất ngăn cách Mẫu sơn chứa CNT có giá trị modul tổng trở giảm nhanh chu kỳ, sau giữ ổn định giảm nhanh sau chu kỳ thử nghiệm Trong mẫu chứa ZnO/CNT, mẫu ZnO/CNT với tỷ lệ 2:1 có giá trị modul tăng vịng chu kỳ đầu, sau giảm dần giảm mạnh sau chu kỳ Các mẫu với tỷ lệ ZnO/CNT thấp (1:1 0,5:1), modul tổng trở giảm nhanh chu kỳ sau thăng giáng theo xu hướng giảm Mẫu có tỷ lệ ZnO/CNT thấp (0,25:1) ổn định chu kỳ giảm nhanh Dựa theo xu hướng suy giảm tính chất che chắn màng sơn theo thời gian chiếu UV thấy màng sơn polyuretan chứa ZnO có khả chịu tử ngoại tốt, khả chịu tử 50 Footer Page 50 of 107 Header Page 51 of 107 ngoại gia tăng kết hợp ZnO với CNT, nồng độ nano ZnO (2:1), khả chịu tử ngoại màng sơn tốt Song song với đo tổng trở, độ bóng màng sơn theo dõi theo thời gian thử nghiệm UV Hình 10 đồ thị biểu thị suy giảm độ bóng màng sơn theo thời gian chiếu UV góc đo 600 PU0 ZnO CNT ZnO/CNT(2:1) ZnO/CNT(1:1) ZnO/CNT(0,5:1) ZnO/CNT(0,25:1) % Độ bóng suy ảm 120 100 80 10 15 20 25 T gian (chu ky ) Hình 3.10 Sự suy giảm độ bóng màng sơn theo thời gian chiếu UV với góc đo 600 Nhìn chung, độ bóng mẫu có độ suy giảm theo thời gian chiếu, nhiên mẫu chứa ZnO/CNT suy giảm thấp so với mẫu PU0 ZnO Điều chứng tỏ khả hấp thụ UV CNT, đồ thị tổng trở gia tăng CNT không thấy rõ, khả dẫn điện vật liệu CNT Bức xạ tia cực tím (UV) với bước sóng ngắn lượng cao, đóng vai trị quan trọng suy giảm lớp phủ Bức xạ UV tiếp xúc với bề mặt đủ mạnh để phá vỡ liên kết cộng hóa trị mạch polyme Các kết nghiên cứu cho thấy đưa ZnO nâng cao tính chất kháng UV màng polyuretan Sự gia tăng mạnh mẽ với có mặt nano ZnO tổ hợp ZnO/CNT 51 Footer Page 51 of 107 Header Page 52 of 107 3.2.2 Cấu trúc sơn Cấu trúc màng sơn phân tích phổ hồng ngoại trước sau 16 chu kỳ chiếu UV Phổ hồng ngoại mẫu trình bày hình 3.11, 3.12, 3.13, 3.14 Phổ hồng ngoại màng sơn polyuretan nghiên cứu có đỉnh hấp thụ 3390 cm-1 đặc trưng cho liên kết -NH/OH, đỉnh 2940 cm-1 đặc trưng cho liên kết -CH2 hydrocacbon mạch thẳng, đỉnh 1724 cm-1 đặc trưng cho liên kết -C=O, 1530 cm-1và 1250 cm-1đặc trưng cho nhóm liên kết C-N nhóm –C-NH Sau 16 chu kỳ chiếu UV, đỉnh –NH/OH mở rộng so với trước chiếu UV, chứng tỏ hình thành nhóm hydro peroxit –R-O-O-H sau chiếu UV Tuy nhiên, cường độ đỉnh đặc trưng 1724cm-1, 1530cm-1, 1250 cm-1và 2940 cm-1 giảm mạnh sau 16 chu kỳ chiếu UV, chứng tỏ oxy hóa cắt mạch màng sơn polyuretan tác động tia xạ tử ngoại Phổ hồng ngoại màng sơn polyuretan chứa phụ gia (ZnO, CNT, ZnO/CNT) trước sau 16 chu kỳ thử nghiệm UV gần chồng khít, khơng có thay đổi, chứng tỏ độ bền màng sơn polyuretan với xạ tử ngoại PU0 a Độ tru ền qua b 4000 3000 2000 1000 Số sóng (cm-1) Hình 3.11 Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan không chứa phụ gia trước (a) sau 16 chu k chiếu UV (b) 52 Footer Page 52 of 107 Header Page 53 of 107 PU-ZnO Độ tru ền qua a b 3000 4000 2000 1000 Số sóng (cm-1) Hình 3.12 Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa nano ZnO trước (a) sau 16 chu k chiếu UV (b) PU-CNT b Độ tru ền qua a 4000 3000 2000 1000 Số sóng (cm-1) Hình 3.13 Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa CNT trước (a) sau 16 chu k chiếu UV (b) 53 Footer Page 53 of 107 Header Page 54 of 107 PU-ZnO/CNT b Độ tru ền qua a 3000 4000 2000 Số sóng 1000 (cm-1) Hình 3.14 Phổ hồng ngoại (IR) màng sơn polyuretan chứa nano ZnO/CNT trước (a) sau 16 chu k chiếu UV (b) 3.3 Khảo sát tính chất lý sơn Bên cạnh việc khảo sát khả chịu xạ tử ngoại màng sơn phương pháp tổng trở điện hóa, chúng tơi tiến hành khảo sát tính chất lý màng sơn qua khả bám dính độ bền va đập Kết thu trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2:Tính chất lý màng sơn STT Mẫu Độ bám dính(MPa) Độ bền va đập(Kg/cm2) PU0 0,97 140 CNT 1,18 180 ZnO 1,28 160 ZnO/CNT (2:1) 1,31 190 ZnO/CNT (1:1) 1,41 200 ZnO/CNT (0,5:1) 1.3 200 54 Footer Page 54 of 107 Header Page 55 of 107 Từ bảng 3.2 cho thấy, độ bám dính độ bền va đập màng sơn PU0 không chứa phụ gia thấp nhất, có giá trị thấp (0,97 MPa 140 Kg/cm2) Độ bám dính màng sơn ZnO, CNT cao so với màng PU0 Trong đó, khả bám dính màng PU chứa ZnO/CNT cao Độ bền va đập CNT oxi hóa cao hẳn so với màng PU0 ZnO, điều giải thích CNT oxi hóa phân tán màng PU nhờ vai trị nhóm chức bề mặt CNT, có khả gia cường làm tăng độ bền va đập màng Như vậy, đưa ZnO/CNT vào màng làm tăng đồng thời độ bám dính độ bền va đập so với màng PU0, CNT ZnO 55 Footer Page 55 of 107 Header Page 56 of 107 KẾT LUẬN Với đề tài luận văn: “Tổng hợp nano oxit kẽm sử dụng cho lớp phủ nanocompozit ZnO/CNT/polyuretan bền thời tiết”, tơi hồn thành q trình tổng hợp nano ZnO, ZnO/CNT sử dụng làm chất phụ gia sử dụng lớp sơn polyuretan để kéo dài thời gian bảo vệ chống xạ tử ngoại Những kết đạt luận văn: - Tổng hợp nano ZnO, ZnO/CNT Bằng phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại kính hiển vi trường điện tử quét cho thấy có mặt nano ZnO ZnO hấp phụ tốt, đồng bề mặt CNT - Chế tạo màng sơn polyuretan chứa nano ZnO/CNT có hiệu chịu xạ tử ngoại cao so với màng PU0, PU-CNT PU-ZnO Sự có mặt ZnO/CNT làm giảm q trình suy giảm độ bóng tăng khả chịu UV màng sơn polyuretan - Khảo sát tính chất lý màng sơn PU cho thấy đưa nano ZnO/CNT vào màng PU, độ bền va đập độ bám dính màng sơn tăng lên ZnO/CNT có vai trị gia cường tính chất lý màng PU Các kết nghiên cứu bước đầu cho thấy tiềm ứng dụng nano ZnO/CNT cho lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn 56 Footer Page 56 of 107 Header Page 57 of 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO T ến V ệt Ngô Duy Cường (1995), Hoá học phương pháp chế tạo sơn, NXB Đại học Tổng Hợp Hà Nội Vũ Đình Cự (2013), Cơ sở Kỹ thuật Nhiệt đới, NXB văn hóa thơng tin Trần Hiệp Hải (2001), Phản ứng điện hóa ứng dụng, NXB Giáo dục Phan Ngọc Minh, Nguyễn Văn Chúc, Ngô Thị Thanh Tâm, Bùi Hùng Thắng, Thân Xuân Tình, Phan Ngọc Hồng, Lê Đình Quang, Phạm Văn Trình, Nguyễn Văn Tú, Nguyễn Bá Thăng, Cao Thị Thanh, Phan Hồng Khôi (2010), “ Nghiên cứu công nghệ chế tạo ứng dụng vật liệu ống nanocacbon”, Hội nghị Khoa học kỉ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, ISBN: 978-604-913-011-3, tr 126-137 Nguyễn Thị Thái, Nguyễn Quang, Trần Văn Sung (2009), “ Nghiên cứu hiệu ứng gia cường cacbon nanotube vật liệu polyme tổ hợp sở cao su thiên nhiên/styrene butadiene cao su thiên nhiên/polypropylene”, Tạp chí hóa học, T47(1), tr 54-60 Nguyễn Văn Tuế (1993), Giáo trình ăn mịn kim loại, NXB Đại học Tổng hợp Hà Nội Nguyễn Văn Tư, Alain Galerie (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật T ến An 8.A.Hernández-Péreza, F.Avilésa , A.May-Pata, A.Valadez-Gonzáleza, P.J.HerreraFrancoa, P Bartolo-Pérez (2008), “Effective properties of multiwalled carbon nanotube/epoxy composites using two different tubes”, Composites Science and Technology, Volume 68, Pages 1422–1431 Balaji Sitharaman., Lalwani, Gaurav, Allan M Henslee, Behzad Farshid, Liangjun Lin, F Kurtis Kasper, Yi-Xian Qin, Antonios G Mikos (2013), "Twodimensional nanostructure-reinforced biodegradable polymeric nanocomposites for bone tissue engineering", Biomacromolecules, 14 (3): 900–909 57 Footer Page 57 of 107 Header Page 58 of 107 10 Bei Peng, Mark Locascio, Peter Zapol, Shuyou Li, Steven L Mielke, George C Schatz & Horacio D Espinosa (2008), “Measurements of near-ultimate strength for multiwalled carbon nanotubes and irradiation-induced crosslinking improvements‟‟, Nature Nanotechnology 3, pp 626 – 631 11 Boschloo G, Edvinsson T, Hagfeldt A, Tetsuo S (2006), „„Dye Sensitized Nanostructured ZnO Electrodes for Solar Cell Application‟‟, Elsevier, Amsterdam, pp 227-225 12 Carlos Velasco-Santos, Ana L Martı´nez-Herna´ndez, Frank T Fisher, Rodney Ruoff, and Victor M Castan (2003), “Improvement of Thermal and Mechanical Properties of Carbon Nanotube Composites through Chemical Functionalization”, Chem Mater, 15, 4470-4475 13 Cheng-Hsien Hsieh (2007), „„Spherical Zinc Oxide Nano Particles from Zinc Acetate in the Precipitation Method”, Journal of the Chinese Chemical Society, 54, 31-34 14 Collins PG, Avouris P (2000), “Nanotubes for electronics‟‟, Scientific American, pp 62-69 15 C Jagadish, S Pearton (2006), „„Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures‟‟, The Australian National University 16 Dalton, Alan B.; Collins, Steve; Muñoz, Edgar; Razal, Joselito M.; Ebron, Von Howard; Ferraris, John P.; Coleman, Jonathan N.; Kim, Bog G.; Baughman, Ray H (2003), "Super-tough carbon-nanotube fibres", Nature 423 (6941): 703 17 Eric Pop, David Mann, Qian Wang, Kenneth Goodson and Hongjie Dai (2006), “Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature”, To appear in Nano Letters, Vol 18 E P M Van Westing, G M Ferrari, F M Greenen, J H W De Wit (1993), Prog Org Coat 23, 89 19 L E Evseeva, S A Tanaeva (2008), “Thermal conductivity of micro-and nanostructural epoxy composites at low temperatures”, Mechanics of Composite Materials, Volume 44, Issue 1, pp 87-92 58 Footer Page 58 of 107 Header Page 59 of 107 20 Peng-Cheng Ma, Naveed A Siddiqui, Gad Marom,Jang-Kyo Kim (2010), “ spersion and functionalization of carbon nanotubes for polymer-based nanocomposites‟‟, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 41, Issue 10, pp: 1345–1367 21 Petersen, E J.; Tu, X.; Dizdaroglu, M.; Zheng, M.; Nelson, B C (2013), "Protective Roles of Single-Wall Carbon Nanotubes in Ultrasonication-Induced DNA Base Damage", Small (2): 205 22 P.K.Bhatnagar, P.C Mathur, Inderpreet Kaur, L.M Bharadwaj, Ravindra Pandey (2008), “Optical and electrical characterization of conducting polymer-single walled carbon nanotube composite films”, J Sciendirect Carbon, 46, pp 11411144 23 Ruoyu Hong, Tingting Pan, Jianzhong Qian, Hongzhong Li (2006), "Synthesis and surface modification of ZnO nanoparticles”, Chemical engineering journal, 119 71-81 24 Saion Sinha, Saimir Barjami, Germano Iannacchione, Alexander Schwab, George Muench (2005), “Off-axis Thermal Properties of Carbon Nanotube Films‟‟, Journal of Nanoparticle Research 7, 651-657 25 Shadpour Mallakpour , Maryam Madani (2012), “Use of silane coupling agent for surface modification of zinc oxide as inorganic filler and preparation of poly(amide-imide)/zinc oxide nanocomposite containing phenylalanine moieties‟‟, Bulletin of Materials Science, Volume 35, pp 333-339 26 Tae Jin Kang, Kyung Hwa Hong, Byung Wook Ahn, Ho Yeun Kim (2011), “Rheological behavior of magnetic carbon nanotubes and their application as kevlar coating”, Fibers and Polymers, Volume 12, pp 366-370 27 T Filleter, R Bernal,S Li,H D Espinosa (2011), “Ultrahigh Strength and Stiffness in Cross-Linked Hierarchical Carbon Nanotube Bundles”, Adv Mater (inpress) 28 Ulick R Evans (1876), “The Corrosion and Oxidation of Metals”, Arnold, London, p 82 59 Footer Page 59 of 107 Header Page 60 of 107 29 Xin Lu and Zhongfang Chen ( 2005), “Curved Pi-Conjugation, Aromaticity, and the Related Chemistry of Small Fullerenes (