Nghiên ứu hế tạo sơn điện di catot trên ơ sở hất tạo mạng epoxi biến tính amin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ HỮU HƯNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN ĐIỆN DI CATOT TRÊN CƠ SỞ CHẤT TẠO MÀNG EPOXI BIẾN TÍNH AMIN Chuyên ngành : KHOA HỌC & KỸ THUẬT VẬT LIỆU PHI KIM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU PHI KIM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS BẠCH TRỌNG PHÚC Hà Nội – 2012 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131563981000000 Luận văn cao học MỤC LỤC Lời cảm ơn …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Lời cam đoan ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… ……… Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …… Danh mục hình vẽ, đồ thị ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… … MỞ ĐẦU .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ CHẤT TẠO MÀNG 1.1.1 Lịch sử phát triển [6,7,8] 1.1.2 Khái niệm chung sơn [6,7,8,9,10] 1.1.3 Thành phần sơn [6,8] 1.1.4 Các phương pháp sơn [6,7,8,11] 1.2 SƠN ĐIỆN DI [6,12,13,14] 1.2.1 Lịch sử phát triển [12,14] 1.2.2 Khái niệm chung sơn điện di [15,16,17,18] .8 1.2.3 Nguyên lý hoạt động chung [16,17,18,19] 10 1.2.4 Sơn điện di anot 13 1.2.5 Sơn điện di catot .15 1.3 TỔNG QUAN VỀ EPOXY DIAN VÀ BIẾN TÍNH NHỰA EPOXY DIAN .28 1.3.1 Nhựa epoxy [27,28,29,30] 28 1.3.2 Epoxy este [7,14,16,19,24,25,26] 30 2.1 NGUYÊN LIỆU .36 Vũ Hữu Hưng ii KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học 2.1.1 Nhựa epoxy 36 2.1.2 Dietanolamin 36 2.1.3 Axit axetic .36 2.2 TRANG THIẾT BỊ DÙNG CHO TỔNG HỢP NHỰA 37 2.2.1 Trang thiết bị dùng cho sơn 37 2.2.2 Máy móc thiết bị đo đạc – phân tích 37 2.3 TỔNG HỢP CHẤT TẠO MÀNG VÀ CHẾ TẠO MÀNG SƠN ĐIỆN DI CATOT 38 2.3.1 Tổng hợp chất tạo màng 38 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC 44 2.4.1 Phương pháp xác định hàm lượng nhóm epoxy [31] .44 2.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng nhóm hydroxyl [30] 46 2.5 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN ĐIỆN [35] 48 2.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT MÀNG PHỦ 48 2.6.1 Phương pháp xác định độ bền va đập 48 2.6.2 Phương pháp xác định chiều dày màng sơn 49 2.6.3 Phương pháp xác định độ bám dính màng sơn 50 3.1 TỔNG HỢP CHẤT TẠO MÀNG 51 3.1.1 Tổng hợp monoizoxianat 51 3.1.2 Tổng hợp chất tạo màng cho hệ sơn điện di catot 51 3.2 NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VỀ HỆ SƠN 53 3.2.1 Quan hệ độ nhớt – hàm khô chất tạo màng 53 3.2.2 Ảnh hưởng hàm khô đến trọng lượng màng sơn 55 3.2.3 Ảnh hưởng hàm khô đến tốc độ kết tủa màng điện cực 57 Vũ Hữu Hưng iii KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học 3.2.4 Ảnh hưởng điện áp sơn đến trọng lượng màng tạo catot .59 3.2.5 Biến thiên trọng lượng màng theo thời gian sơn 61 2.6 Biến thiên dòng điện theo thời gian sơn 63 3.2.7 Ảnh hưởng chất bề mặt sơn 65 3.2.8 Ảnh hưởng mức độ trung hòa nhựa (ảnh hưởng pH) 68 3.3 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC TÍNH NĂNG CƠ LÝ CỦA MÀNG SƠN 70 KẾT LUẬN .73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Vũ Hữu Hưng iv KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Bạch Trọng Phúc người đạo hướng dẫn tận tình, cụ thể mặt khoa học suốt trình em thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme & Compozit - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, người trang bị cho em kiến thức phương pháp học tập, nghiên cứu Và cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến đồng chí lãnh đạo Viện Kỹ Thuật Hóa Sinh Tài liệu nghiệp vụ - Tổng cục IV - Bộ Công an, cám ơn bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, ủng hộ động viên tôi, tạo điều kiện tốt thời gian để tơi hồn thành tốt khố học Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2012 Tác giả Vũ Hữu Hưng Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2012 Tác giả Vũ Hữu Hưng Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT PC Polyme compozit KLPT Khối lượng phân tử HLE Hàm lượng nhóm epoxy ĐLE Đương lượng gam epoxy PKL Phần khối lượng TDI Toluen diisoxianat TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ASTM Tiêu chuẩn theo Hiệp hội ôtô Mỹ Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loại polyme sử dụng làm chất tạo màng Bảng 1.2 Một số loại bột màu điển hình Bảng 1.3 Tính chất số loại nhựa epoxy lỏng hãng DOW CHEMICAL Bảng 1.4 Tính chất số loại este epoxy Bảng 3.1 Mối quan hệ độ nhớt theo hàm khô Bảng 3.2 Ảnh hưởng hàm khô đến trọng lượng màng sơn Bảng 3.3 Ảnh hưởng hàm khô đến tốc độ kết tủa màng điện cực theo thời gian sơn Bảng 3.4 Ảnh hưởng điện áp sơn đến trọng lượng màng sơn Bảng 3.5 Mối quan hệ trọng lượng màng sơn thời gian sơn 10 Bảng 3.6 Ảnh hưởng dòng điện theo thời gian sơn 11 Bảng 3.7 Ảnh hưởng chất bề mặt sơn đến trọng lượng màng sơn 12 Bảng 3.8 Ảnh hưởng mức trung hịa (pH) đến tính lý màng sơn 13 Bảng 3.9 Kết đo xác định tính lý màng sơn Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hệ thống sơn điện di anot catot Hình 1.2 Hiện tượng điện di Hình 1.3 Quá trình điện phân hệ thống sơn catot Hình 1.4 Hiện tượng điện thẩm Hình 3.1 Đồ thị biếu diễn mối quan hệ độ nhớt theo hàm khô Hình 3.2 Biến thiên trọng lượng màng sơn theo hàm khơ bể hợp kim thép Hình Ảnh hưởng hàm khô đến tốc độ kết tủa điện cực catot điện áp sơn 50V Hình Biến thiên trọng lượng màng theo điện áp sơn thép CT3 Hình Biến thiên trọng lượng theo thời gian sơn hợp kim thép trần CT3 10 Hình Biến thiên dịng điện theo thời gian sơn 11 Hình Ảnh hưởng thép CT3 photphat hóa thép CT3 trần đến trọng lượng màng sơn Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009 Luận văn cao học MỞ ĐẦU Vật liệu polyme nói chung, sơn chất tạo màng nói riêng đã, phát triển đóng vai trị quan trọng sống Năm 1909 đánh dấu đời nhựa phenolfomandehit từ đến nay, vật liệu polyme khơng ngừng lớn mạnh có mặt hầu hết ngành công nghiệp từ đơn giản đến phức tạp Do đa dạng có nhiều ưu điểm so với vật liệu truyền thống (gỗ, sắt, thép ), polyme ưa chuộng sử dụng ngày nhiều Lượng tiêu thụ vật liệu polyme tính năm 2002 193 triệu dự tính năm 2010 300 triệu [1,2] Sơn điện di xuất từ năm 1950 -1960 đến chứng tỏ vai trị quan trọng cơng nghiệp sơn màng phủ Ngày này, hầu hết loại khung ô tô sử dụng công nghệ sơn điện di cho lớp sơn lót Nếu đánh từ khóa tìm kiếm tiếng Anh với nghĩa sơn điện di (electrodepostion Coating) vào trang tìm kiếm Google số lượng kết trả 172.00 Điều cho thấy mức độ phát triển lớn lao cho loại công nghệ vật liệu sơn điện di Trước tiên, nhu cầu tạo lớp sơn có tính bảo vệ trang trí ngày phát triển: Lớp sơn lót điện di với chiều dày khoảng 15-50 µm có khả bám dính cao với nền, đồng đều, chống ăn mòn tốt tạo thuận lợi cho lớp sơn phủ trang trí bên ngồi Thêm vào đó, khoa học phát triển vấn đề bảo vệ môi trường cần quan tâm nên công nghệ sơn cần phải đáp ứng hàm lượng chất bay hữu độc hại thấp Cơng nghệ sơn điện di cơng nghệ đáp ứng địi hỏi Đặc biệt, chúng cịn phát triển theo hướng tự động hóa cao, giảm chi phí sản xuất nâng cao suất lao động, thường để vận hành dây chuyền sơn điên di cần đến người [3] Tại Việt Nam, sơn công nghệ sơn điện di nghiên cứu triển khai ứng dụng từ năm 1970-1980 [4] Kết cho thấy triển vọng phát triển ngành công nghiệp Hơn nữa, năm 2006, để chuẩn bị tham gia vào tổ chức thương mại giới WTO, hoàn nhập với yêu cầu khắt khe Vũ Hữu Hưng KH&KTVLPK 2009