tiểu luận điện từ quang đề tài công nghệ sơn tĩnh điện

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM KHOA: HE THONG THONG TIN & VIEN THAM

TIEU LUAN

IIINNI

HỌC PHẢN: ĐIỆN TỪ - QUANG

CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

GVHD: Đinh Thị Thúy Liễu

NHÓM (SV) THỰC HIỆN: Nhan Phi Phố - 1250080142 Vũ Lê Yến Nhi - 1250080129

Lê Phan Ngọc Nhi - 1250080126

Nguyễn Hoàng Trọng Nghĩa - 1250080118

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIET TIỂU LUẬN

STT | HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN | MÃ SÓ SINH VIÊN | TỈ LỆ % THAM GIA

1 | Nguyễn Hoàng Trọng Nghĩa 1250080118

Nhận xét của giáo viên

4 MUC DICH CUA DE TAD i ccccccccccssssecssssssssssssvtnnnttttvinsteettnieseesessssntneesessneseesen I

5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐÈ TÀI 5 s22 1

6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2552 2122212112711 2122112 1112111211222 22122 ee 2

CHƯƠNG 1: LY THUYET TÔNG QUAN 5 11 2E127121121121211 11.11 EEtrrrrrrea 3

1.1 Cơ sở khoa học của công nghệ nano - 2 22 0222122011131 11131111111 111111 11111211312 3 1.2 Vật liệu nano và các hiệu ứng liên quani: 22 22 1222122121132 1 131211311 1111151155x+2 4 I5 8⁄ z6 0 Ca 4 1.2.2 Các hiệu ứng đặc biệt khi hạt ở kích thước nano: 5- 2-22 2225 222 22xczss2 6

1.3 Vật liệu từ và hạt nano oxit sắt từ Fe3O : n 21111112111211111121102111121 11216 § 1.3.1 Vật liệu từ: 2-52 1221 11222111121112112211221121221121121212121 1u 8

1.3.2 Phân loại vật liệu từ: cc ccccccceeeccesenessectentttteesceseceeseceseveseesetesetttttttteeees 10

2.1.1 Hạt nano từ dưới tác dụng của tỪ trƯỜng:: - c2 1220111201121 1121111511151 1 11 cay 16 2.1.2 Điều kiện ứng dụng hạt nano từ vào trong y sinh học: cccc s22 cxc+<+2 18

2.2 ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO TỪ 2222 122212711211221122112121122122 na 19

2.2.2.5 Phát hiện virus bệnh: SH 1 HH1 1111111111155 1151 11511111111 k n1 1x 1 ccg 28 2.2.2.6 Tăng độ tuwomng phản cho ảnh cộng hưởng từ: 5552752252 5<s552 28

2.2.2.7 Xử lý nước nhiễm bắn: 5 S1 211 11121111111111 11111111 110121 1111 tro 31 2.3 MỐT SỐ THÀNH TỰU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TỪ - 33

2.3.1 Thành tựu ở trong HƯỚC: 2 0201222011211 1121112211 1211 1121112211181 1 1181118 118111 33 2.3.2 Thành tựu ở nước IigOải: 2 L0 2012220112111 1211 152111211 11211 120111 10111111 18111111 gk 34

2.4 MẶT TRÁI CỦA CÔNG NGHỆ NANO TRONG Y SINH HỌC 35

ll

PHU LUC 1: DANH MUC BANG BIEU

Bang | 2 3

PHỤ LỤC 2: DANH MỤC HÌNH ẢNH

PHAN MO DAU

1 LY DO CHON DE TAI

Công nghệ sơn tĩnh điện là một phương pháp sơn hiệu quả và phô biến trong nhiều ngành công nghiệp, bao gôm sản xuât ô tô, điện tử, nội thât và nhiêu lĩnh vực khác Mặt khác, công nghệ sơn tĩnh điện không chỉ là một phân quan trọng của ngành công nghiệp, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường Sơn tĩnh điện không sử dụng dung môi hóa học độc hại như sơn truyền thống, giúp giảm lượng chất thải và ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sơn tĩnh điện không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn đóng góp tích cực vào việc bảo vệ hành tính chúng ta Công nghệ sơn tĩnh điện mang lại nhiêu ưu điểm vượt trội so với các phương pháp sơn truyện thong Quá trình sơn tĩnh điện không chỉ nhanh chóng mả còn giúp tạo ra lớp sơn mịn mảng, đông đêu và bên bị

2 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của dé tài là hạt nano từ Fe3O4 và ứng đụng của nó trong y sinh học ở nước ta và trên thế giới Đề tài thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lí thuyết về cơ sở khoa học và phân tích các ứng dụng cụ thể của nó

5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐẺ TÀI

3.1 Phương pháp nghiên cứu

Đề hoàn thành đề tài này, chúng em đã thực hiện việc nghiên cứu bằng các phương pháp sau: nghiên cứu, phân tích và tông hợp tài liệu

3.2 Phương tiện thực hiện đề tài

Tài liệu tham khảo: giáo trình, bài giảng, luận văn tốt nghiệp Đại học, tài liệu từ sách báo, tài liệu Internet

Phương tiện hỗ trợ: máy tính, máy ¡n

6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐÈ TÀI

Bước L: Lựa chọn đê Bước 2: Xác định đề tài Bước 3: Lập đề cương sơ bộ Bước 4: Thu thập tài liệu Bước 5: Lập đề cương chỉ tiết Bước 6: Triển khai đề tài

Bước 7: Viết hoàn chỉnh và nộp đề tài

CHUONG 1: TONG QUAN 1/ Lich sử hình thành và phát triển

Sơn tĩnh điện thường được sử dụng trên những nguyên lý phủ sơn dạng bột được gia nhiệt và phủ bằng những hợp chất hữu cơ, công nghệ này được áp dụng thử đầu tiên tại Châu Au do Tién sĩ Dr Erwin Gemmer thực hiện vào đầu thập miên 1950, tuy nhiên cho tới những năm 60 thì quy trình sơn tĩnh điện này mới được chứng thực thành công, được tiến hành thương mại hóa hiệu quả vả rộng rãi

1966 - 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm- Epoxy, Hybrid, Polyurethane, và TGIC-

được giới thiệu trên thị trường Một vài loại Melamine và Acrylic vẫn chưa thành công Đầu thập niên 1970, Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu Đầu thập niên 1980, Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ và Nhật Giữa thập niên 1980, Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Viễn Đông (thềm Luc Dia Thai Binh Duong)

1985 — 1993, Những loại bột sơn mới được giới thiệu trên thị trường Có đủ loại Aerylic và hỗn hợp của những loại bột sơn được tung ra

Các phương pháp trộn nóng chảy ngày nay để sản xuất sơn tĩnh điện, trước đó là một kỹ thuật sử dụng nhựa epoxy lỏng và chất làm cứng Hỗn hợp chất kết đính lỏng đồng nhất / hỗn hợp liên kết chéo được phản ứng trước cho đến khi đóng rắn một phần và thu được rắn nguyên liệu, nghiền mịn trong bước tiếp theo, thu được bằng cách nung bột ở nhiệt độ cao Một nhược điểm của kỹ thuật này là thiếu khả năng tái tạo và khó kiểm soát quá trình

Hợp chất nóng chảy trên may nghiền con lăn đôi được gia nhiệt hoặc trong máy trộn lưỡi Z4 được gia nhiệt là một bước tiễn trong sự phát triển của sơn bột nhiệt răn, nhưng làm sạch vô củng khó, các vấn đề đo sơn bột đóng rắn nhanh tạo ra, hầu như đã loại trừ hoàn toàn máy trộn lưỡi Z va tất nhiên là máy nghiền con lăn đôi từ các máy (máy đùn) được sử dụng để sản xuất sơn tĩnh điện Tuy nhiên, máy trộn Z-blade vẫn được sử dụng đề trộn theo mẻ sản xuất bột nhựa nhiệt déo, trong đó phản ứng hóa học không đóng vai trò gi

Cac phương pháp đùn đề sản xuất sơn bột nhiệt rắn, hiện đang được áp đụng sử dụng, được phát triển trong Phòng thí nghiệm Hóa học Shell ở Anh và Hà Lan trong giai đoạn 1962 dén 1964 Nam 1962, bét epoxy / dicyandiamide (DICY) trang trí đầu tiên lớp phủ, được sản xuất bởi Wagemakers (nay là DuPont) ở Breda, và ngay sau đó là Libert trong Ghent và Van Couwenberghe ở Le Havre, xuất hiện trên thị trường châu Âu Cũng trong năm 1962 SAMES ở Pháp đã phát triển thiết bị đầu tiên để phun sơn tĩnh điện Điều nảy đã đóng góp đáng kế vào sự thành công của sơn bột nhiệt rắn trang trí, vì lần đầu tiên sơn phủ với một lớp “mỏng” có thé chap nhận được độ dày có thé duoc ap dung

Một nhược điểm nghiêm trọng của sơn tĩnh điện epoxy/DICY là độ nhạy của chúng dưới sự tấn công bởi tia UV Tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, chúng xuống cấp và xấu đi nhanh chóng Tiếp theo là khả năng chống ô vàng kém, hạn chế việc sử dụng chúng chủ yếu cho lớp phủ bảo vệ hoặc trang trí lớp phủ đề sử dụng nội thất, nơi khả năng chống ỗ vàng

không phải là mục tiêu hàng đầu

Những nỗ lực để khắc phục những vấn dé nay đã dẫn đến hệ thống polyester melamine được Scado BV và UCB giới thiệu vào năm 1970 tại Hà Lan và Bỉ Gần như ở đồng thời Hủneke báo cáo rằng khả năng giữ bóng và chống ô vàng của bột lớp phủ dựa trên hỗn hợp nhựa epoxy và polyester được cải thiện đáng kế so với thành bột epoxy nguyên chất Sự phát triển của các hệ thống sơn tĩnh điện mới nhanh chóng được theo sau bởi những cải tiến trong thiết bị sản xuất và ứng dụng Mặc dù phương pháp đùn nóng chảy, "vay mượn" trong những năm 60 của ngành công nghiệp nhựa, hầu như vẫn là quy trình duy

7

nhất được sử dụng cho bột sản xuất, các nhà máy đương đại đang thay đổi đáng kế và rất thường sử dụng khải niệm liên tục về sản xuất sơn bột

2/ Sơ lược về thị trường

Thị trường ô tô là một trong những thị trường khắt khe nhất liên quan đến việc bảo vệ và đặc điểm trang trí của lớp phủ Việc thiếu dòng chảy tốt là một điểm yếu bam sinh cua hé thống bột và hiệu ứng vỏ cam là một trong những mối quan tâm lớn Các vấn đề khác gặp phải khi sơn bột được sử dụng làm lớp phủ thân xe ô tô là hiệu quả chuyền màu không nhất quán, thời gian chuyền mảu, nhiễm màu, khó tiếp cận các khu vực xung quanh cửa ra vảo, dưới mui xe và khu vực cốp xe Cùng với độ bảo dưỡng tương đối cao nhiệt độ là những lý do chính khiến sơn tĩnh điện không trở thành đối thủ cạnh tranh thành công của sơn ướt dé hoàn thiện thân xe Do đó, trong một thời gian dài tất cả các ứng dụng đã được giới hạn ở các thành phần trang trí gầm và nội thất và sau đó là trang trí ngoại thất các bộ phận và bánh xe bằng thép và nhôm và các nhà sản xuất xe hơi vẫn miễn cưỡng sử dụng phần phủ như một lớp phủ toàn thân

Trong nhiều năm, lớp phủ trong dành cho ô tô được coi là một lĩnh vực quá khó đối với bột sơn tĩnh điện Nhưng những lợi thé sinh thái và kinh tế ma son tĩnh điện mang lại, và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thành công đã được chứng minh với lớp sơn lót dạng bột, được khởi xướng công việc nghiên cứu sâu rộng ở cả nhà sản xuất sơn phủ và nhà sản xuất xe hơi General Motors, Ford va Chrysler da thanh lap cái gọi là Hiệp hội Sơn phát thải thấp (LEPC) đề cùng phát triển các công nghệ mới dé ứng dụng sơn phủ dạng bột trên thân ô tô BMW, Volvo, Audi và Renault đã hoặc năm trong số các nhà sản xuất xe hơi châu Âu, thử nghiệm với lớp phủ ngoài băng bột trên lớp nền kim loại

BMW la nha san xuat 6 t6 đầu tiên trên thé giới sử đụng sơn phủ bột trong tiêu chuân sản xuất Cho đến cuối năm 2000 sơn phủ ngoài dạng bột đã được sử dụng thương mại trong Nhà máy của BMW tại Đức với hơn 500.000 xe hơi Từ năm 2007, nhà cung cấp chính của bột clear áo khoác, PPG và BASF, được BMW giao 800 tấn mỗi năm

Hơn 1000 nhà sản xuất sơn tĩnh điện dang hoạt động trên toàn thế giới, hầu hết trong sỐ họ phục vụ một khu vực địa lý hạn chế Ba công ty lớn nhất chiếm 30% thị trường toàn cầu nếu Trung Quốc bị loại trừ Ba công ty đa quốc gia này là AkzoNobel, DuPont và Rohm và Haas Ở Trung Quốc có khoảng 600 công thức sơn tĩnh điện, nhưng phần lớn trong số đó rất nhỏ

| Western Europe 335 41 377 23 | North America 175 22 189 T1 China 96 12 700 43 | Rest of Asia/Pacific 119 15 183 11 Rest œf VVortci 85 10 196 12 [ Total 810 100 1645 100

Hinh 1.1: Thi trường sơn tinh dién thé giới theo khu vực trong năm 2000 và 2007

Hình 1.2: Thị phần (tính theo %) của các loại sơn tĩnh điện

3/ Sơn fĩnh điện tại Việt Nam

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học cũng đã lựa chọn được loại hệ phụ gia làm nền TiO2 và sử dụng bột CACO3 biến tính bằng parafin sản xuất trong nước thích hợp cho sản xuất sơn bột để giảm giá thành sản phẩm

Theo PGS TS Đỗ Trường Thiện - chủ nhiệm đề tài nghiên cứu, trong công nghệ sản xuất sơn bột tĩnh điện, yếu tố quan trọng nhất quyét định chất lượng của sơn là công nghệ trộn hợp ở trạng thái chảy nhớt va nghiền siêu mịn Sơn tĩnh điện phải được trộn trên thiết bị trộn trục vít với nhiệt độ thích hợp nhất từ 95 - 1050C và nghiền theo nguyên lý búa văng tốc độ quay của roto hơn 7.000 vòng/phút với nhiệt độ buồng nghiền không quá 500C

Không chỉ thành công về mặt công nghệ, Việt Nam đã có thé tự chế tạo cả thiết bị đê sản xuất sơn bột tĩnh điện gôm: thiết bị trộn khô công suất 40 kg/me, trộn trục vít công suất 1,75 KW với năng suất 10 - 15 kg/h, thiết bị phun sơn tĩnh điện áp 60 - 120KV, buồng phun sơn tĩnh điện có thu hồi theo nguyên lý xyclon và túi lọc buồng sấy bằng gas nhiệt độ cao

nhất 2500C

Trên cơ sở làm chủ công nghệ, nhóm nghiên cứu đã sản xuất hơn 3 000 kg son bot cac loai mau den, trang, do dé son hon 10.000m2 cac san pham là các chị tiết vỏ cột bơm xăng, kết cầu khung thép nhà máy mạ Thái Bình, các chỉ tiết xe máy, vỏ nồi cơm điện, khung bếp gas ; đồng thời cung cấp sản phẩm thử nghiệm cho Liên hiệp khoa học sản xuất vật liệu mới và thiết bị, Công ty TNHH sơn tĩnh điện và chuyền giao công nghệ Nam Thắng, số Xí nghiệp mạ sơn tĩnh điện thuộc Công ty tư vấn phát triển xây đựng cho công trình dân dụng

Theo đánh giá của giới chuyên môn, mặc dù đây là sản phẩm lần đầu tiên được nghiên cứu và sản xuất thành công ở Việt Nam nhưng có thể bảo đảm chất lượng gần tương đương và giá rẻ hơn so với các sản phẩm sơn bột tĩnh điện nhập ngoại đang có mặt tại thị trường Việt Nam

Các sản phẩm sơn bột tĩnh điện chưa chính thức có mặt tại thị tường nhưng khả năng ứng dụng là rất lớn TS Thiện cho biết, một nhà máy sản xuất sơn bột tĩnh điện công suất 1.000 tán/năm đã được nghiên cứu xây dựng đề án Tuy nhiên, để có thế phục vụ nhu cầu thị trường trong nước cần tiếp tục qua dự án sản xuất thử nghiệm đề tiếp tục hoàn thiện công

nghệ

e Tầm nhìn về công nghệ sơn tĩnh điện 2020

Quy hoạch của Bộ Công thương đặt mục tiêu cụ thê về: tốc độ tăng trưởng bình quân giá trị sản xuất công nghiệp ngành công nghiệp sơn tĩnh điện (đến năm 2020 đạt 13%;

giai đoạn 2021 — 2030 đạt 14%), cụ thê:

~ Thời điểm đầu tư 2014-2015: các cơ sở hiện có sẽ thực hiện mở Tộng, đổi mới công nghệ,

nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng công suất các cơ sở sản xuất ¡n, mực in, nguyên liệu

Dòng sản phẩm với công nghệ mới nhất của thế giới và khu vực là sơn trang trí sốc nước sử dụng bột dioxit titan (TiO2) nano chất lượng cao đã được nhiều hãng sơn tại Việt Nam sản xuất bán ở thị trường hoặc các loại sơn công nghiệp gốc nước từ Epoxy, Polyurethan chất lượng cao cũng đã được sản xuất bán ra thị trường theo xu hướng sản phẩm thân thiện môi trường Tuy nhiên, số lượng yêu cầu sử dụng chưa nhiều do giá sản phẩm còn

cao

Các công ty Sơn tĩnh điện tại Việt Nam: Nhật Minh (TP HCM), Hoàng Hiệp Thành (TP.HCM), Mạnh Hoa (Hà Nội), phần lớn các trang thiết bị được nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản

10

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

1/ Giới thiệu chung

Son tĩnh điện là 1 phương pháp phun sơn ứng dụng nguyên lý tĩnh điện có nghĩa là tích điện cho bột sơn và phun vào bề mặt cũng được tích điện bằng súng phun và tạo ra liên kết mạnh giữa bột sơn và vật cần sơn

Nhờ tác động lực đây của khí nén và lực hút của các 1on trái dau lam phân tử sơn bám chặt hơn lên bê mặt vật liệu nên can sơn

Phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chỉ tiết cần che phủ Có 2 loại chất dẻo phổ biến:

® Nhựa nhiệt dẻo: là các chất hình thành một lớp phủ mà không cần phải trải qua quá trình

biến đổi cầu trúc phân tử (như polyetylen, polypropylene, nylon, polyvinyclorua và nhựa nhiệt dẻo polyyeste)

® Nhựa nhiệt răn: xếp chéo qua nhau tạo ra một lớp màng vĩnh cửu chịu nhiệt và sẽ không bị tan chay lai (epoxy, hybrit, uretan polyester, acrylic, polyester triglycidyl isoxyanuric (TGIC))

Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vi tính chất phủ ở dạng bột và khi sử dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng giữa bột sơn và vật sơn Hiện nay trên thị trường có 2 loại sơn dùng dé son tĩnh điện: sơn bột và sơn nước

Hình 2.1: Sơn bột Hình 2.2: Sơn ướt Sơn bột: Dùng để sơn các sản phâm bằng kim loại, sắt thép, hiệu suất sử dụng bột sơn

lên đến 95%

Sơn ướt: Dùng để sơn các vật liệu nền khác nhau: sản phẩm bằng kim loại,

nhựa, 26

2/ Co ché son tinh dién

Bột sơn sẽ được tích một điện tích khi đi qua sung sơn tĩnh điện Vật cần sơn cũng được tích một điện tích (trái dấu với bột sơn) Bột sơn và vật sơn đặt trong một điện trường giữa súng phun và vật sơn Khi phun sơn dưới một áp lực nén, hạt sơn bay trong điện trường bám dính vào vật sơn do lực hút tĩnh điện

Cơ chế tĩnh điện gồm có 2 cơ chế: Tích điện corona, tích điện ma sát 2.1/ Tích điện corona

Là phương pháp sử dụng truyền thống Bột sơn được tích điện (-), vật sơn được nỗi đất (+) Dưới điện áp 40-100kV, tại vòi phun xảy ra su ion hóa không khí Các 1on tự do sẽ tích điện (-) cho bột sơn theo tỉ lệ nhất định trước khi phun vảo nền Lực hút tĩnh điện tạo ra lớp màng bám trên vật sơn, bột được giữ lại đến khi chảy ra dưới tác động tạo màng trên nền Các hạt bột không được tích

II