Nghiên cứu gia tăng khả năng bảo vệ của sét hữu cơ cho lớp phủ polymer

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - *** - NGUYỄN THẾ MINH NGHIÊN CỨU GIA TĂNG KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA SÉT HỮU CƠ CHO LỚP PHỦ POLYMER LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - *** - NGUYỄN THẾ MINH NGHIÊN CỨU GIA TĂNG KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA SÉT HỮU CƠ CHO LỚP PHỦ POLYMER Chuyên ngành: Hóa vơ Mã số : 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ KẾ THẾ Hà Nội – Năm 2011 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn chân thành nhất, em xin chân thành cám ơn PGS.TS Ngô Kế Thế phòng nghiên cứu vật liệu polyme compozit – Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, người giao đề tài, tận tình giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin chân thành cám ơn thầy cô Khoa Hóa ln động viên em suốt q trình học tập Em xin chân thành cám ơn NCS Phạm Thị Hà Thanh Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên toàn anh, chị em phịng vật liệu vơ ln giúp đỡ tơi suốt q trình làm luận văn Cuối em xin chân thành cám ơn Trường THPT Cao Bá Quát – Quốc Oai gia đình tạo điều kiện thời gian, vật chất, tinh thần để em có điều kiện tốt hồn thành luận văn Em xin chân thành cám ơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… Mục tiêu đề tài……………………………………………………………… Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Bentonit 1.1.1 Giới thiệu bentonit ……………………………………………… 1.1.2 Thành phần hóa học bentonit…………………………………… 1.1.3 Cấu trúc montmorilonit……………………………… ………… 1.1.4 Tính chất bentonit…………………………………… ………… 1.1.5 Ứng dụng bentonit…………………………………… ………… 1.2 Sét hữu cơ…………………………………………………… ……… 1.2.1 Giới thiệu sét hữu cơ…………………………………….……… 1.2.2 Cấu tạo sét hữu cơ……….……….……….……….……….…… 1.2.3 Tính chất sét hữu cơ………………………………….………… 1.2.4 Ứng dụng sét hữu cơ…………………………………………… 1.2.5 Các phƣơng pháp điều chế sét hữu ……….……….……….…… 1.2.5.1 Phƣơng pháp ƣớt……….……….……….……….……….……… 1.2.3.2 Phƣơng pháp khô……….……….……….……….……….……… 1.3 Alkyd……….……….……….……….……….……….……….…… 1.3.1 Giới thiệu sơn alkyd……….……….……….……….……….……… 1.3.2 Nguyên liệu sản xuất sơn alkyd……….……….……….…………… 1.3.3 Tính chất nhựa alkyd…….……….……….…………………… 1.3.4 Ứng dụng nhựa alkyd…….……….……….……………………… 1.4 Vật liệu polyme – clay nanocompozit…….……….……….………… 1.4.1 Các loại vật liệu polyme - clay nanocompozit…….……….…… 1.4.2 Công nghệ chế tạo vật liệu polyme clay nanocompozit…………… 1.4.3 Tính chất polyme - clay nanocompozit………………………… Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 2.1 Dụng cụ, thiết bị hóa chất…….……….……….………………… 2.1.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu…….……….……….…………… 2.1.2 Hóa chất …….……….……….………………….……….……… 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu…….……….……….…………………… 2.2.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) …….……….………… 2.2.2 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) …….……….……….………… 2.2.3 Phƣơng pháp phân tích nhiệt 2.2.4 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) …….……….……… 2.2.5 Phƣơng pháp đo điện hóa…….……….……….…………………… 2.2.6 Các phƣơng pháp xác định tính chất lý màng sơn…….……….… 2.3 Phƣơng pháp chế tạo mẫu…….……….……….……………………… Trang 3 3 10 10 11 14 15 16 16 17 18 18 19 20 20 21 22 23 25 27 27 27 28 29 29 30 31 32 32 37 43 2.3.1 Phƣơng pháp điều chế sét hữu …….……….……….………… 2.3.2.Phƣơng pháp chế tạo màng sơn phủ alkyd/sét hữu cơ.……………… Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…….……….……….………… 3.1 Nghiên cứu phản ứng hữu hóa bentonit…….……….……….…… 3.1.1 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng…….……….……….… 3.1.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng tác nhân hữu hóa…….……….…… 3.1.3 Ảnh hƣởng pH môi trƣờng phản ứng…….……….……….… 3.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng…….……….……….… 3.2 So sánh sét hữu đƣợc điều chế từ Bent–B với Bent–P…………… 3.2.1 Nghiên cứu cấu trúc phổ hấp thụ hồng ngoại ( FT – IR )…… 3.2.2 Nghiên cứu khoảng cách phổ nhiễu xạ tia X………… 3.2.3 Nghiên cứu hàm lƣợng cation hữu xâm nhập phân tích nhiệt… 3.2.4 Khảo sát cấu trúc hình thái kính hiển vi điện tử quét (SEM )… 3.3 Nghiên cứu tác dụng gia cƣờng khả bảo vệ màng sơn alkyd sét hữu Bent-B…….……….……….…………………………… 3.3.1 Khảo sát khả bảo vệ màng sơn alkyd…….……….……… 3.3.2 Khảo sát khả bảo vệ màng sơn alkyd đƣợc gia cƣờng 0,5% sét hữu cơ…….……….……….…………………………………… 3.3.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng sét hữu đến khả bảo vệ màng sơn alkyd…….……….……….…………………………………… 3.4 So sánh hiệu ứng gia tăng tính chất màng sơn alkyd sét hữu đƣợc điều chế từ Bent-B với Bent-P…….……….……….……………… 3.4.1 Ảnh hƣởng loại sét hữu đến khả bảo vệ màng sơn…… 3.4.2 Ảnh hƣởng loại sét hữu đến tính chất lý màng sơn… KẾT LUẬN…….……….……….………………….……….……….…… TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 43 44 45 45 45 48 50 53 55 55 57 58 63 64 64 69 70 72 72 76 78 80 MỞ ĐẦU Thế kỉ XX kỉ khoa học công nghệ với hàng loạt thành tựu to lớn ứng dụng rộng rãi công nghiệp, giao thông vận tải, kinh tế đời sống…Một thành tựu đời phát triển vật liệu polyme Polyme loại vật liệu có phạm vi ứng dụng rộng rãi liñ h vực sản xuấ t giày , điê ̣n – điê ̣n tử, làm mắt kính may quầ n áo , … Tuy nhiên, vật liệu có tính chất hạn chế như: độ bền nhiệt kém, độ cứng, chịu mài mòn, khả chịu đựng hóa chất… khơng cao Do đó, việc nghiên cứu cải thiện nhược điểm loại vật liệu vấn đề cấp thiết nhà khoa học Vật liệu compozit vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu compozit cấu tạo từ thành phần cốt nhằm đảm bảo cho compozit có đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho thành phần Compozit liên kết, làm việc hài hoà với Vật liệu compozit xuất từ lâu sống Khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại biết vận dụng vật liệu compozit vào sống (ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo dãn nở trình nung đồ gốm) Người Ai Cập biết vận dụng vật liệu compozit từ khoảng 3.000 năm trước Cơng ngun, sản phẩm điển hình vỏ thuyền làm lau, sậy tẩm pitum sau thuyền đan tre chát mùn cưa nhựa thông hay vách tường đan tre chát bùn với rơm, sản phẩm Compozit áp dụng rộng rãi đời sống xã hội Ngày , vâ ̣t liê ̣u compozit đã trở nên phổ biế n đời số ng bởi những tin ́ h tuyê ̣t vời của chúng Viê ̣c nghiên cứu ứng du ̣ng công nghê ̣ nano và vâ ̣t liê ̣u compozit đã và là mô ̣t vấ n đề đươ ̣c nhiề u nhà khoa ho ̣c , nhiề u quố c gia quan tâm và phát triể n Vâ ̣t liê ̣u nanocompozit sở sét hữu hướng nghiên cứu Đưa những ̣t sét hữu vào mạng polyme kích thước nano , nhiề u tiń h chấ t của polyme đã đươ ̣c cải thiê ̣n đáng kể Thêm vào đó , bentonit loại khoáng sét phổ biế n, trình tinh chế, biế n tiń h đơn giản, đó khả ứng du ̣ng cao Với mong muốn tạo vật liệu polyme có tính chất ưu việt dựa hướng nghiên cứu này , chúng chọn đề tài : Nghiên cứu gia tăng khả bảo vệ sét hữu cho lớp phủ polyme Mục tiêu đề tài: - Điề u chế sét hữu t nguồ n: bentonit – Bình Thuận (Viê ̣t Nam) bentonit - Prolabo (Pháp) - Ứng dụng sét hữu vào màng phủ alkyd Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Bentonit 1.1.1 Giới thiệu bentonit Bentonit có nguồn gốc từ tro núi lửa là mô ̣t loa ̣i khoán g sét có tính hóa keo cao, tên của nó đươ ̣c viế t theo tên của người phát hiê ̣n nó đầ u tiên – ông Fort Benton, người Mỹ Với các thuộc tính bentonit (thủy hóa, nở, độ hút nước , độ nhớt , tính xúc biến ) làm cho trở thành sản phẩm ứng dụng nhiề u ngành cơng nghiệp khác Bentonit có sẵn tự nhiên gồ m hai loa ̣i - sodium bentonit (có độ nở , khả tạo gel cao ) calcium bentonit (thường có sẵn giới với khả nở ít hơn) Sản phẩm đươ ̣c sử d ụng rộng rãi nhiều ng ành khuôn đúc , luyê ̣n kim, xây dựng dân dụng, công nghiê ̣p khoan, điạ kỹ thuâ ̣t, cải thiện môi trường, nông nghiệp, mỹ phẩm và y tế [1,4] 1.1.2 Thành phần hóa học bentonit Bentonit loại khoáng sét tự nhiên thành phần chính montmorillonit (MMT) Công thức đơn giản MMT là: Al2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc Trong trường hợp lý tưởng công thức MMT Si8Al4O20(OH)4 ứng với đơn vị cấu trúc Tuy nhiên thành phần MMT khác với thành phần biểu diễn lý thuyết có thay đồng hình ion kim loại Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+ với ion Si4+ tứ diện SiO4 Al3+ bát diện AlO6 Như thành phần hóa học MMT ngồi có mặt Si Al cịn thấy nguyên tố khác như: Fe, Mg, Zn, Na, K tỉ lệ Al2O3:SiO2 từ 1:2 đến 1:4 [4,6] Hình 1.1: Cấu trúc tứ diện SiO4 bát diện MeO6 1.1.3 Cấu trúc montmorillonit Cấu trúc MMT giới thiệu Hình 1.2 Khi phân li nước MMT dễ dàng trương nở phân tán thành hạt nhỏ cỡ μm dừng lại trạng thái lỏng lẻo với lực hút Van der Waals Trong trường hợp lý tưởng cấu trúc MMT nguyên tử Si nằm tâm mạng tứ diện, nguyên tử Al nằm tâm mạng bát diện Do MMT có cấu trúc 2:1 dạng điocta nên cấu trúc lớp MMT hình thành từ mạng tứ diện liên kết với mạng bát diện tạo nên lớp aluminosilicat Giữa lớp aluminosilicat cation có khả trao đổi bị hiđrat hóa Chiều dày cấu trúc MMT 9,6Å, bị thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào số lượng chất cation trao đổi lượng nước bị hấp phụ thường, lên đến 15Å Sơ đồ cấu trúc không gian mạng lưới MMT cấu trúc trung hòa điện Nếu Si4+ tứ diện hay Al3+ bát diện bị thay đồng hình cation dương thấp phân mạng tích điện âm Điện tích âm mạng bù trừ cation mang điện tích dương Na +, K+, Ca2+, Fe2+, Mg2+ khoảng khơng gian lớp Các cation chuyển động tự mặt phẳng tích điện âm, đồng thời có khả trao đổi với cation kim loại khác để biến tính MMT Lượng trao đổi ion MMT dao động khoảng 70-150 mgdl/100g Quá trình trương nở trình xâm nhập cation khác vào khoảng xen mạng làm thay đổi khoảng cách chúng biểu diễn hình 1.3 sau [3] Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể 2:1 MMT Hình 1.3: Quá trình xâm nhập cation vào trao đổi cation Na+ khoảng hai lớp MMT 1.1.4 Tính chất bentonit [3, 6, 15] * Tính hấp thụ hấp phụ Tính chất hấp phụ bentonit định đặc tính bề mặt cấu trúc lớp chúng Với kích thước hạt nhỏ 2μm có cấu trúc Hình 3.15 đồ thị biểu diễn thay đổi giá trị điện trở màng sơn xác định từ phổ tổng trở theo thời gian thử nghiệm Trong thời gian thử nghiệm ngày, điện trở màng sơn khơng thay đổi nhiều Sau đó, điện trở màng sơn đo tăng lên đạt giá trị lớn thời gian thử nghiệm ngày Khi tiếp tục tăng thời gian thử nghiệm điện trở giảm dần gần lớp sơn alkyd bị phá hủy hoàn toàn sau thời gian 14 ngày thử nghiệm Như vậy, trình phá hủy màng sơn alkyd dung dịch NaCl 3.5% bắt Điện trở màng sơn (Ohm.cm 2) đầu xảy sau ngày thử nghiệm 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.15: Đồ thị thay đổi giá trị điện trở màng sơn alkyd theo thời gian thử nghiệm Điều xác nhận đồ thị điện theo thời gian thử nghiệm Hình 3.16 Cũng sau ngày, điện mẫu sơn bị dịch chuyển nhiều 67 phía âm có nghĩa q trình phá hủy lớp sơn bắt đầu diễn mạnh Điện mẫu sơn (V;SCE) -200 -300 -400 -500 -600 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.16: Đồ thị thay đổi giá trị điện màng sơn theo thời gian thử nghiệm Sự phá hủy lớp màng giải thích ăn mịn điện hóa thép nước chất ăn mịn O2 Cl- (hình 3-17) Sau ngày thử nghiệm chất thấm tới bề mặt tiếp xúc thép lớp sơn Bề mặt thép bị ăn mòn với q trình điện hóa chính: Fe  Fe2+ + 2e O2 + 4e + 4H2O  4OHCác sản phẩm ăn mòn tạo làm giảm bám dính lớp sơn với kim loại, kết lớp sơn bị bong tróc tạo điều kiện cho kim loại tiếp xúc trực tiếp với mơi trường ăn mịn 68 Các chất gây ăn mịn nhƣ Cl- O2 Các phân tử nƣớc Các lỗ mao quản Lớp sơn Chiều dày Nền kim loại Hình 3.17: Sơ đồ mơ q trình ăn mịn phá hủy lớp phủ 3.3.2 Khảo sát khả bảo vệ màng sơn alkyd gia cường 0,5% sét hữu Khi có mặt sét hữu Bình Thuận tính chất chống ăn mịn lớp sơn alkyd cải thiện đáng kể Hình 3.18 đồ thị tổng trở mẫu sơn alkyd gia cường sét hữu Bình Thuận với hàm lượng 0,5% theo thời gian thử nghiệm Trên đồ thị dễ dàng thấy cung tròn đại diện cho màng sơn lớn dần theo thời gian thử nghiệm Hình 3.18: Đồ thị tổng trở theo thời gian thử nghiệm màng sơn alkyd có bổ sung thêm sét hữu B-DMDOAvới hàm lượng 0,5% (theo khối lượng) 69 Khi thời gian thử nghiệm đạt tới 14 ngày không quan sát thấy độ bền màng sơn bị suy giảm Như vậy, khả ngăn cản thẩm thấu nước tác nhân gây ăn mòn khác lớp sơn cải thiện đáng kể nhờ hiệu ứng hạt sét hữu kích thước nano Sự có mặt hạt có tác dụng điền đầy lỗ mao quản góp phần che chắn diện tích thép trần mẫu sơn Do diện tích tiếp xúc thép tới dung dịch xâm thực giảm xuống giá trị điện trở lớp sơn tăng lên nhiều Mơ hình cho lớp sơn trường hợp tuân theo dạng sau: Clk Rdd Rp W Ở xuất thêm phần tổng trở W tổng trở khuếch tán, chứng tỏ tính chất chống ăn mòn lớp sơn tăng lên nhiều 3.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng sét hữu đến khả bảo vệ màng sơn alkyd Giá trị điện trở màng sơn alkyd gia cường sét hữu với hàm lượng khác trình bày hình 3.19 Nhìn chung có mặt thêm sét hữu Bình Thuận điện trở chống ăn mịn màng sơn cao so với lớp sơn alkyd thường 70 Tổng trở màng sơn (Ohm.cm 2) 500 0% 400 0.50% 1% 300 2% 200 3% 4% 100 5% 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.19: Biến thiên giá trị điện trở theo thời gian thử nghiệm màng sơn alkyd có sét hữu B–DMDOA với hàm lượng khác nhau: 0,5; 1; 2; 3; 4; 5% Nồng độ sét hữu Bình Thuận 0,5% thể giá trị điện trở màng sơn cao Khi tăng nồng độ sét hữu giá trị điện trở màng sơn dường giảm xuống Đặc biệt, lớp sơn alkyd có hàm lượng sét hữu Bình Thuận 5% có khả chống ăn mịn nhất, khơng nhiều so với lớp sơn alkyd thường Như vậy, tác dụng che chắn, hạt sét hữu nano cịn có ảnh hưởng đến tính chất lớp sơn theo chế phức tạp Làm sáng tỏ chế thách thức lĩnh vực chế tạo lớp sơn chống ăn mòn đòi hỏi cần thực thêm nhiều nghiên cứu Đồ thị điện ăn mòn mẫu sơn xác nhận tính chất chống ăn mòn lớp sơn tốt gia cường sét hữu Bình Thuận (Hình 3.20) So với lớp sơn thường, lớp sơn gia cường sét hữu có giá trị điện ăn mòn dương Lớp sơn với hàm lượng sét hữu Bình Thuận 0,5% có giá trị điện ăn mòn dương ổn định theo thời gian thử nghiệm 71 Điện mẫu sơn (V;SCE) -100 0% 0.50% -200 1% -300 2% 3% -400 4% -500 5% -600 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.20: Đồ thị thay đổi điện theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có sét hữu B–DMDOA với hàm lượng khác nhau: 0,5; 1; 2; 3; 4; 5% 3.4 So sánh hiệu ứng gia tăng tính chất màng sơn alkyd sét hữu điều chế từ Bent-B với Bent-P 3.4.1 Ảnh hưởng loại sét hữu đến khả bảo vệ màng sơn Để có đánh giá cụ thể tính chất sét hữu xuất sứ Bình Thuận, nghiên cứu so sánh tính chất chống ăn mòn lớp sơn alkyd có mặt sét hữu từ bentonit Bình Thuận sét hữu từ bentonit thương mại Pháp thực (Hình 3.21 đến 3.26) Nhìn chung hàm lượng, sét hữu Bình Thuận dường có tác dụng tốt so với loại xuất xứ từ Pháp Sự khác tổng trở màng sơn thể rõ có 0,5% 5% sét hữu Với 0,5% sét hữu Bình Thuận, điện trở màng sơn đạt giá trị cao 340 Ohm.cm2 sau ngày thử nghiệm Giá trị suy giảm ngày thử nghiệm tiếp theo, song không đổi sau 14 ngày 72 thử nghiệm Trong đó, tổng trở màng sơn có sét hữu Pháp đạt giá trị cao 150 Ohm.cm2 sau ngày thử nghiệm, sau suy giảm mạnh đạt giá trị khoảng 30 Ohm.cm2 sau 14 ngày thử nghiệm Với 5% sét hữu Pháp, màng sơn không gia cường khả bảo vệ, tổng trở màng sơn có giá trị thấp từ đầu không sau ngày thử nghiệm Qua khảo sát khả gia cường tính chất bảo vệ màng sơn alkyd, lần cho thấy sét hữu Bình Thuận có hiệu ứng cao sét hữu Pháp Điều phù hợp với kết thu khảo sát Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) tính chất sét hữu 500 Pháp 400 Bình Thuận 300 200 100 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.21: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 0.5% loại sét hữu có xuất xứ khác 73 Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) 500 Pháp 400 Bình Thuận 300 200 100 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.22: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 1% loại sét hữu Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) có xuất xứ khác 200 Pháp 160 Bình Thuận 120 80 40 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.23: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 2% loại sét hữu có xuất xứ khác 74 Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) 100 Pháp 80 Bình Thuận 60 40 20 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.24: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 3% loại sét hữu Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) có xuất xứ khác 400 Pháp Bình Thuận 300 200 100 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình3.25: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 4% loại sét hữu có xuất xứ khác 75 Tổng trở màng sơn (Ohm.cm2) 100 Pháp 80 Bình Thuận 60 40 20 0 10 12 14 Thời gian thử nghiệm (ngày) Hình 3.26: Đồ thị so sánh giá trị tổng trở tần số 100mHz theo thời gian thử nghiệm mẫu sơn alkyd có 5% loại sét hữu có xuất xứ khác 3.4.2 Ảnh hưởng loại sét hữu đến tính chất lý màng sơn Tính chất lý màng sơn thể phép đo độ bền uốn, bền va đập, bền cào xước, độ bám dính độ cứng Các mẫu sơn alkyd gia cường sét hữu B - DMDOA từ bentonit Bình Thuận hàm lượng 0,5; 1; 2; 3; 5% ký hiệu AB-0,5; AB-1; AB-2; AB-3; AB-4; AB-5 Tương tự, mẫu sơn alkyd gia cường sét hữu P - DMDOA từ bentonit Pháp hàm lượng 0,5; 1; 2; 3; 5% ký hiệu AP-0,5; AP-1; AP-2; AP-3; AP-4; AP-5 Trên bảng 3.7 3.8 thấy rằng, sét hữu không làm thay đổi rõ rệt độ bền uốn, độ bền va đập, độ bám dính độ bền cào xước màng sơn alkyd Các tính chất đạt giá trị cao thang đo không khác với màng alkyd ban đầu A-0 (không có sét hữu cơ) Độ cứng màng sơn có 76 thay đổi rõ ràng, tăng dần tăng hàm lượng sét hữu đạt giá trị cực đại mẫu AB-2 AP-2 với 2% sét hữu B - DMDOA P DMDOA Khi tăng tiếp hàm lượng sét hữu độ cứng màng sơn suy giảm dần So sánh khả gia tăng độ cứng màng sơn B - DMDOA với P DMDOA thấy rằng, mẫu có B - DMDOA có độ cứng lớn mẫu có P - DMDOA tương ứng Điều lần khẳng định chất lượng bentonit Bình Thuận, khơng thua sản phẩm thương mại hóa Bảng 3.7: Tính chất lý màng sơn alkyd gia cường sét hữu B - DMDOA Độ bền Độ bền Độ bám Độ bền uốn va đập dính cào xƣớc (mm) (Kg.cm) (điểm) (g) A-0 >100 > 500 29,09 AB-0,5 > 100 > 500 41,14 AB-1 > 100 > 500 44,32 AB-2 > 100 > 500 50,23 AB-3 > 100 > 500 48,64 AB-4 > 100 > 500 39,55 AB-5 > 100 > 500 36,36 Mẫu sơn Độ cứng (%) Ở thấy rằng, hàm lượng sét hữu cho tính chất lý màng sơn tối ưu 2%, cao hàm lượng khảo sát khả bảo vệ màng sơn phương pháp điện hóa Độ bền học khả che chắn, bảo vệ màng sơn tính chất phản ánh chất khác vật liệu Độ cứng màng sơn gia tăng nhờ hiệu ứng nano sét hữu mà cịn độ cứng khống sét Như loại sét hữu từ bentonit Bình Thuận bentonit Pháp có hiệu ứng nano gia tăng độ cứng màng sơn 77 Bảng 3.8: Tính chất lý màng sơn alkyd gia cường sét hữu P - DMDOA Độ bền Độ bền Độ bám Độ bền uốn va đập dính cào xƣớc (mm) (Kg.cm) (điểm) (g) A-0 100 > 500 29,09 AP-0,5 100 > 500 29,55 AP-1 100 > 500 30,45 AP-2 100 > 500 54,09 AP-3 100 > 500 49,55 AP-4 100 > 500 35 AP-5 100 > 500 33,18 Mẫu sơn 78 Độ cứng (%) KẾT LUẬN Sét hữu điều chế từ bentonit Bình Thuận (ký hiệu B - DMDOA) môi trường nước Các điều kiện tối ưu phản ứng đề tài nghiên cứu xác định là:  Nhiệt độ phản ứng : 600C  Tỉ lệ DMDOA/bentonit :1  pH môi trường phản ứng :9  Thời gian phản ứng : 4h  Môi trường phản ứng : nước Sản phẩm sét hữu B - DMDOA có tính chất ấn tượng với  Khoảng cách phiến sét d001 : 41,300 Å  Hàm lượng cation xâm nhập : 35,57 % Trong giá trị sét hữu điều chế từ bentonit Pháp là:  Khoảng cách phiến sét d001 : 38,951 Å  Hàm lượng cation xâm nhập : 35,11 % Sét hữu B - DMDOA có tác dụng gia tăng tính chất màng sơn alkyd  Với 0,5% B - DMDOA, tính chất điện hóa màng sơn đạt giá trị cực đại, tạo khả che chắn tốt nhất, màng sơn có khả bảo vệ tốt  Với 2% B - DMDOA tính chất lý, chủ yếu độ bền va đập màng sơn cải thiện đáng kể, tăng gần gấp đôi so với màng sơn alkyd ban đầu, khơng có sét hữu So với sét hữu điều chế từ bentonit Pháp, khả gia tăng tính chất lý bảo vệ sét hữu từ bentonit Bình Thuận có phần cao 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Tuyết Phương (1995), “Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hố lý số ứng dụng bentonit Thuận Hải Việt Nam”, Luận án TS Nguyễn Đức Nghĩa (2007) “Hóa học nano cơng nghệ vật liệu nguồn”, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Nguyễn Trọng Nghĩa (2008), Khảo sát trình điều chế sét hữu thăm dò khả ứng dụng sản xuất sơn, B2007-21-03 Quách Đăng Triều (2003), Nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu nano polyme Compozit, KC.02.07 Tiếng Anh Alemdar A., Atici O., Gungo N (2000), “The influence of cationic surfactants on rheological properties of bentonit-water systems”, Materials Letters, 43, pp.57-61 Amari A., Chlendi M., Gannouni A., Bellagi A (2010), “Optimised activation of bentonit for toluene adsorption”, Applied Clay Science, 47, pp 457-461 Basics of Electrochemical Impedance Spectroscopy Cao X., Widya T., Macosko C (2005), “Polyurethane/clay nanocompozits foams: processing, structure and properties” Polymer, 46, pp 775-783 Daud W., Bersee H.E.N., Picken S.J., Beukers A (2009), “Layered silicates nanocompozit matrix for improved fiber reinforced Compozits properties”, Compozits Science and Technology, 69, pp 2285-2292 10.Giuseppe Mirone, Beata Marton, G.Julius Vancso, (2004) Elastic modulus profiles in the cross sections of drying alkyd coating films: modelling and experiments European Polyme Journal, Vol 40, pp 549560 80 11.Gunawan N.S., Indraswati N., Ju Y.H , Soetaredjo F.E., Ayucitra A., Ismadji S (2010), “Bentonits modified with anionic and cationic surfactants for bleaching of crude palm oil”, Applied Clay Science, 47, pp 462-464 12 Kakegawa, N., Ogawa, M (2002) The intercalation of b-carotene into organophilic interlayer space of dialkyldimethylammonium-montmorillonits Appl Clay Sci 22, pp 137–144 13 Klapyta, Z., Fujita, T., Iyi, N (2001) Adsorption of dodecyl- and octadecyltrimethylam- monium ions on a smectite and synthetic micas Appl Clay Sci 19, pp 5–10 14.Krzysztof Manczyk, Pawel Szewczyk,(2002) Highly branched high solids alkyd resins Progress in Organic Coatings, Vol 44, pp 99-109 15.Kwolek, T., Hodorowicz, M., Standnick, K., Czapkiewicz, J (2003) Adsorption isotherms of homologous alkyldimethyl-benzylammonium bromides on sodium montmor- illonite J Colloid Interface Sci 264, pp 14–19 16.Rebecca Ploeger, Dominique Scalarone, Oscar Chiantore (2008) The characterization of commercial artists’ alkyd paints Journal of Cultural Heritage, Vol 9, pp 412-419 17.Ryan Snyder (2007), “Characterization of Sét hữu Nanocompozit”, Compozit and Polycon 81 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - *** - NGUYỄN THẾ MINH NGHIÊN CỨU GIA TĂNG KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA SÉT HỮU CƠ CHO LỚP PHỦ POLYMER Chuyên ngành: Hóa vơ... 3.3.1 Khảo sát khả bảo vệ màng sơn alkyd…….……….……… 3.3.2 Khảo sát khả bảo vệ màng sơn alkyd đƣợc gia cƣờng 0,5% sét hữu cơ? ??….……….……….…………………………………… 3.3.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng sét hữu đến khả bảo vệ. .. 1.2 Sét hữu cơ? ??………………………………………………… ……… 1.2.1 Giới thiệu sét hữu cơ? ??………………………………….……… 1.2.2 Cấu tạo sét hữu cơ? ??…….……….……….……….……….…… 1.2.3 Tính chất sét hữu cơ? ??……………………………….………… 1.2.4 Ứng dụng sét