Nghiên cứu tổng hợp polyaspartic ester ứng dụng làm màng sơn polyurea bảo vệ thép ngoài trời

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội Đồng nghiệm thu) NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLYASPARTIC ESTER ỨNG DỤNG LÀM MÀNG SƠN POLYUREA BẢO VỆ THÉP NGOÀI TRỜI CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI GS TS NGUYỄN HỮU NIẾU CƠ QUAN CHỦ TRÌ TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYMER PGS TS NGUYỄN ĐẮC THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 07/ 2017 Trang MỤC LỤC Trang TÓM TẮT ABSTRACT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 11 PHẦN MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VÀ LÝ THUYẾT CƠ SỞ 22 1.1 Nghiên cứu nước 23 1.2 Các nghiên cứu nước 33 1.3 Tính cấp thiết đề tài 34 1.4 Ý nghĩa tính khoa học thực tiễn 35 CHƯƠNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Hóa chất 38 2.2 Nghiên cứu quy trình điều kiện tổng hợp Aspartic Ester 39 2.3 Nghiên cứu q trình đóng rắn màng Polyurea dựa Polyaspartic ester 45 2.4 Đánh giá lý tính màng Polyurea từ Polyaspartic Ester 48 2.5 Nghiên cứu trình nghiền trộn tạo sơn so sánh lý tính màng sơn Polyurea từ Polyaspartic Ester màu trắng không màu 49 2.6 Đánh giá khả chịu môi trường màng Polyurea từ Polyaspartic Ester 52 2.7 Các phương pháp đánh giá 52 CHƯƠNG - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 57 3.1 Kết nghiên cứu quy trình điều kiện tổng hợp Aspartic Ester 58 3.2 Kết nghiên cứu q trình đóng rắn phương pháp gia công màng Polyurea dựa Polyaspartic ester 76 3.3 Đánh giá lý tính màng Polyurea từ Aspartic Ester N3600 84 3.4 Đánh giá tính chất màng sơn Polyurea màu trắng từ Aspartic Ester N3600 89 Trang 3.5 Đánh giá khả chịu môi trường sương muối màng sơn Polyurea từ Aspartic Ester 95 3.6 Đánh giá khả chịu môi trường Q-sun màng sơn Polyurea từ Aspartic Ester 102 3.7 Tổng trở điện hóa màng sơn Polyurea từ Aspartic Ester 107 CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 4.1 Kết luận 116 4.2 Kiến nghị 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC 120 Phụ lục chuyên môn 121 Phụ lục chun mơn 1: Thơng số kỹ thuật hóa chất sử dụng nghiên cứu 121 Phụ lục chuyên môn 2: Kết chuẩn độ DEM hỗn hợp phản ứng tổng hợp Aspartic Ester 123 Phụ lục chuyên môn 3: Kết chuẩn độ số Amine hỗn hợp phản ứng biến tính Aspartic Ester 124 Phụ lục chuyên môn 4: Kết phối hợp nghiên cứu với đơn vị đối tác 126 Phụ lục chuyên môn 5: Kết khảo sát giá thành sản phẩm 132 Phụ lục sản phẩm 134 Phụ lục A: Minh chứng ấn phẩm khoa học 134 Phụ lục B: Minh chứng sở hữu trí tuệ, sản phẩm ứng dụng 153 Phụ lục C: Minh chứng kết đào tạo 162  - Trang TÓM TẮT Aspartic Ester tổng hợp từ 4,4′-methylenebis(2-methylcyclohexylamine) / 4,4′-methylenebis(cyclohexylamine) Diethyl Maleate với lượng dư amine, sản phẩm tiếp tục biến tính với mono-epoxy nhằm chủn hóa tất Amine bậc I thành Amine bậc II Aspartic Ester đóng rắn với Desmodur N3600 tạo màng Polyurea có thời gian làm việc (working-life time) kéo dài giúp việc gia công màng polyurea dễ dàng hiệu Phản ứng tổng hợp Aspartic Ester đánh giá hiệu suất thông qua lượng DEM số Amine, cấu trúc Aspartic Ester kiểm tra bằng phương pháp FT-IR, 1H-NMR Aspartic Ester tiếp tục nghiền trộn loại phụ gia để tạo hệ sơn Polyurea thành phần Màng Polyurea đánh giá tính chất lý màng sơn gia tốc môi trường bằng phương pháp sương muối phương pháp chiếu Q-sun Khả bảo vệ kim loại màng Polyurea đánh giá thơng qua ngoại quan, tính chất lý thơng số tổng trở điện hóa trước sau q trình gia tốc mơi trường Trang ABSTRACT Aspartic Ester was synthesized from 4,4'-methylenebis 2- methylcyclohexylamine) / 4,4′-methylenebis(cyclohexylamine) and Diethyl Maleate with excess amine, the product continues to be modified with mono-epoxy to transform all of Amine I to Amine II Aspartic Ester was cured with Desmodur N3600, which has long working-life time so the coating process is easier and more efficient Synthetic yeild of diamine and Diethyl Maleate reaction is determined by DEM Value and Amine Value Aspartic Esters structure was appreciated by FT- IR , 1H -NMR Aspartic Ester mixed with additives to produce a 2-component Polyurea coating system Polyurea coating from Aspartic Ester cured by Desmodur N 3600 was determine mechanical and undergoes accelerated tests of environmental degradation by salt-fog and Q-sun The metal protection capacity of the Polyurea coating was evaluated through image, mechanical properties and electrochemical impedance before and after environmental acceleration Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ MMCA 4,4′-Methylenebis(2-methylcyclohexylamine) MCA Methylenebis(cyclohexylamine) DEM Diethyl Maleate ISO International Organization for Standardization ASTM American Society for Testing and Materials FT-IR Fourier Transform Infrared Spectrometry NMR Nuclear Magnetic Resonance GPC Gel Permeation Chromatography PAE Polyaspartic Ester AE Aspartic Ester A Aspatic Ester chưa biến tính từ MMCA B Aspatic Ester chưa biến tính từ MCA Am Aspatic Ester biến tính từ MMCA Bm Aspatic Ester biến tính từ MCA C-Am Aspartic Ester biến tính từ MMCA màng Polyurea tương ứng hình thành từ C-Bm Aspartic Ester biến tính từ MCA màng Polyurea tương ứng hình thành từ C-NH 1520 Aspartic Ester NH 1520 (Bayer) màng Polyurea tương ứng hình thành từ C-NH 1420 Aspartic Ester NH 1420 (Bayer) màng Polyurea tương ứng hình thành từ W-Am Aspartic Ester biến tính mang độn từ MMCA màng Polyurea tương ứng hình thành từ W-Bm Aspartic Ester biến tính mang độn từ MCA màng Polyurea tương ứng hình thành từ W-NH 1520 Aspartic Ester NH 1520 (Bayer) mang độn màng Polyurea Trang tương ứng hình thành từ W-NH 1420 Aspartic Ester NH 1420 (Bayer) mang độn màng Polyurea tương ứng hình thành từ Trang DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 TÊN BẢNG SỐ LIỆU Một số hệ sơn kiến nghị theo tiêu chuẩn ISO 12944 Cấu tạo X tên thương mại Polyaspartic ester hãng Bayer Thời gian gel Aliphatic Polyurea Polyaspartic dựa HDI trimer Tính chất Polyaspartic ester PAE-1b PAE-2b So sánh phương pháp tổng hợp hai bước phương pháp cộng hợp Micheal TRANG 23 25 26 33 33 Yếu tố khảo sát phương pháp đánh giá nghiên cứu 2.1 tổng hợp Aspartic Ester từ loại amine MMCA, MCA 40 DEM Khối lượng tác chất cho mẻ tổng hợp 100 g nghiên 2.2 cứu tổng hợp Aspartic Ester từ loại amine MMCA, MCA 41 DEM 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 Yếu tố khảo sát phương pháp đánh giá nghiên cứu biến tính Aspartic Ester bằng Glycidyl Ether Khối lượng RD 123 thêm vào 100 g AE GĐ nghiên cứu biến tính Aspartic Ester bằng glycidyl Các yếu tố khảo sát phương pháp đánh giá nghiên cứu đóng rắn Polyurea từ Aspartic Ester Khối lượng amine isocyanate đóng rắn với tỷ lệ đương lượng 1/1 nghiên cứu đóng rắn Aspartic Ester Các yếu tố khảo sát phương pháp đánh giá trình đánh giá lý tính màng sơn Cơng thức sơn Polyurea màu trắng từ Polyaspartic Ester Ký hiệu mẫu thí nghiệm thực nghiên cứu tổng hợp Aspartic Ester từ loại amine MMCA, MCA DEM Trang 43 44 46 47 48 49 58 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Mức độ chuyển hóa theo thời gian phản ứng tổng hợp Aspartic Ester từ loại amine MMCA, MCA DEM Độ nhớt Aspartic Ester từ loại amine MMCA, MCA DEM Ký hiệu mẫu thí nghiệm thực nghiên cứu biến tính AE GĐ bằng Glycidyl Ether Mức độ chủn hóa theo thời gian phản ứng biến tính Aspartic Ester bằng Glycidyl Ether Độ nhớt Aspartic Ester biến tính bằng Glycidyl Ether Ký hiệu mẫu thí nghiệm thực nghiên cứu đóng rắn Aspartic Ester Kết độ nhớt theo thời gian mẫu đóng rắn Aspartic ester, Aspartic Ester Modified với N3600 Kết thời gian khô màng mẫu tạo màng Aspartic Ester, Aspartic Ester Modified với N3600 Ký hiệu mẫu thí nghiệm thực nghiên cứu đánh giá tính chất lý màng 58 62 67 68 71 77 77 81 84 3.11 Kết bề dầy màng 84 3.12 Kết độ bám dính màng 85 3.13 Kết độ bền uốn màng 85 3.14 Kết độ bền va đập màng 86 3.15 Kết độ cứng màng 88 3.16 Ký hiệu mẫu Aspartic Ester màng Polyurea tương ứng 89 3.17 Độ nhớt mẫu Aspartic Ester màu trắng không màu 89 3.18 3.19 3.20 Độ nhớt theo thời gian hỗn hợp đóng rắn mẫu Aspartic Ester màu trắng khơng màu Thời gian khô màng sơn Polyurea màu trắng khơng màu Tính chất lý màng sơn Polyurea màu trắng không màu Trang 91 93 94 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 Độ bền kéo màng sơn Polyurea màu trắng không màu trước sau chịu gia tốc sương muối Tính chất lý màng sơn Polyurea màu trắng không màu trước sau chịu gia tốc sương muối Độ bền kéo màng sơn Polyurea màu trắng không màu trước sau chịu gia tốc Q-sun Tính chất lý màng sơn Polyurea màu trắng không màu trước sau chịu gia tốc Q-sun Tổng trở Z tần số 0,1 Hz điện trở màng Rp màng Polyurea theo thời gian Trang 10 98 100 103 106 112 ... tiêu tổng quát: Tổng hợp nhựa Polyaspartic Ester ứng dụng làm màng sơn Polyurea bảo vệ thép trời b Mục tiêu cụ thể: - Nghiên cứu quy trình, thành phần điều kiện tổng hợp Polyaspartic Ester - Nghiên. .. chất Polyaspartic Ester B 1.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng - Đã nghiên cứu nhiệt độ quy nhiệt độ đến phản ứng tổng hợp trình tổng hợp tối ưu để tổng hợp Polyaspartic ester B PAE B 1.2.3 Nghiên cứu. .. Polyaspartic ester ứng dụng làm màng sơn Polyurea bảo vệ thép trời Chủ nhiệm: GS TS Nguyễn Hữu Niếu Cơ quan chủ trì: Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polymer Thời gian đăng ký hợp đồng: 07/2015 – 08/2017 Tổng