sơn phủ
Sơn giàu kẽm vô cơ có rất nhiều đặc tính tốt nhƣ khả năng bảo vệ chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao, đặc tính chịu cắt, hàn cao và khả năng bám dính tốt với nền thép…Tuy nhiên do đặc tính của sơn giàu kẽm vô cơ là hàm lƣợng chất tạo màng so với bột kẽm thấp, các hạt bột kẽm trong sơn rất dễ bị tấn công bởi các tác nhân bên ngoài nhƣ: axit, kiềm, CO2… Do đó để nâng cao tuổi thọ và khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn, màng sơn giàu kẽm vô cơ cần đƣợc sơn phủ bằng các lớp phủ có khả năng che chắn tốt hơn. Do đó đã tiến hành sơn phủ lên lớp sơn giàu kẽm vô cơ các hệ sơn khác nhau để đánh giá tính tƣơng thích của sơn giàu kẽm vô cơ với các loại sơn phủ. Các mẫu thử nghiệm đƣợc trình bày trong bảng 3.18.
Bảng 3.18. Các mẫu thử nghiệm sự tƣơng thích của sơn lót etyl silicat giàu kẽm với các loại sơn phủ
Kí hiệu
Sơn lót Sơn phủ
Loại sơn Chiều dày Loại sơn Chiều dày
TC-1
Ethyl sili- cate giàu
kẽm
40 - 50 Epoxy 40 – 50
TC-2 40 - 50 Epoxy không dung môi 90 – 100
TC-3 40 - 50 Cao su clo hóa 40 – 50
TC-4 40 - 50 Alkyd béo 40 - 50
TC-5 40 - 50 Polyuretan 40 - 50
Các mẫu thử nghiệm đƣợc tiến hành kiểm tra các tính chất cơ lý để đánh giá sự tƣơng hợp của các hệ sơn phủ với sơn lót giàu kẽm vô cơ. Tính chất cơ lý của các mẫu thử đƣợc thể hiện trong bảng 3.19.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
63
Bảng 3.19. Tính chất cơ lý của các mẫu sơn
Mẫu sơn
Tính chất TC-1 TC-2 TC-3 TC-4 TC-5
Bề mặt Không lỗi Nhiều bọt Không lỗi Không lỗi Không lỗi
Độ bền uốn dẻo, mm 2 2 2 2 2
Độ bền va đập, kg.cm 50 50 50 50 50
Độ bám dính, điểm 1 1 1 1 1
Qua kết quả đánh giá sơ bộ ban đầu của các mẫu sơn có thể thấy sơn lót etyl silicat giàu kẽm có thể sơn phủ đƣợc bằng rất nhiều loại sơn khác nhau mà không làm ảnh hƣởng đến tính chất cơ lý của màng sơn. Tuy nhiên mẫu TC-2 đƣợc sơn phủ bằng sơn Epoxy không dung môi xuất hiện rất nhiều bọt trên bề mặt. Đó là do lớp sơn etyl silicat giàu kẽm có cấu trúc xốp nên dễ tạo bọt cho các lớp sơn phủ, hơn nữa hệ sơn epoxy không dung môi có độ nhớt rất cao, đƣợc gia công với chiều dày lớn nên khả năng phá bọt kém. Nhƣ vậy, sơn etyl silicat giàu kẽm nên đƣợc sơn phủ bằng các loại sơn có độ nhớt thấp và áp dụng với chiều dày không quá lớn để giảm các khuyết tật cho lớp sơn phủ do bọt gây ra.
Để tiếp tục đánh giá sự tƣơng hợp giữa sơn lót etyl silicat giàu kẽm và các hệ sơn phủ, đã tiến hành thử nghiệm nhiệt ẩm các mẫu sơn đã chế tạo. Sau khi phơi trong tủ nhiệt ẩm 960 giờ (120 chu kỳ), các mẫu sơn đƣợc tiến hành kiểm tra một số tính chất cơ lý. Các tính chất cơ lý của mẫu sơn đƣợc thể hiện trong bảng 3.20.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
64
Bảng 3.20. Tính chất cơ lý của các mẫu sơn sau khi thử nghiệm nhiệt ẩm.
Mẫu sơn
Tính chất TC-1 TC-2 TC-3 TC-4 TC-5
Bề mặt Không lỗi Nhiều bọt Không lỗi Không lỗi Không lỗi
Độ bền uốn dẻo, mm 2 2 2 2 2
Độ bền va đập, kg.cm 50 50 50 15 50
Độ bám dính, điểm 1 1 1 5 1
Qua bảng số liệu có thể thấy sau khi phơi trong tủ nhiệt ẩm 120 chu kỳ tính chất cơ lý của các mẫu TC-1, TC-2, TC-3, TC-5 không có sự thay đổi. Trong khi đó tính chất cơ lý của mẫu TC-4 đƣợc sơn phủ bằng sơn alkyd béo suy giảm rõ rệt. Độ bền va đập của mẫu TC-4 giảm xuống còn 15 kg.cm, tại vết đập không có sự rạn nứt của màng sơn nhƣng màng sơn tại đây bong khỏi lớp sơn lót. Độ bám dính giữa lớp sơn lót và sơn phủ của mẫu này suy giảm nghiêm trọng, khả năng bám dính giữa lớp sơn lót và sơn phủ rất kém, lớp sơn phủ có thể dễ dàng bị bóc khỏi lớp lót. Sự suy giảm độ bám dính giữa lớp sơn phủ và lớp sơn lót có thể do bột kẽm là kim loại hoạt động, tạo ra môi trƣờng kiềm trong nƣớc, môi trƣờng này làm tăng tốc độ thủy phân các liên kết este trong màng sơn alkyd tại bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp sơn. Do đó sự bám dính giữa hai lớp sơn suy giảm đáng kể.
Nhƣ vậy, qua các khảo sát có thể thấy sơn lót etyl silicat giàu kẽm tƣơng hợp tốt với rất nhiều hệ sơn khác nhau nhƣ: epoxy, polyuretan, cao su clo hóa. Tuy nhiên với các hệ sơn alkyd, sơn dầu có chứa các liên kết este độ bám dính suy giảm rất nhanh theo thời gian do sự thủy phân của các liên kết este dƣới tác động của bột kẽm. Vì vậy, hệ sơn etyl silicat giàu kẽm không nên sơn phủ bằng các hệ sơn alkyd hay alkyd biến tính.
3.7. Đánh giá chất lƣợng sơn giàu kẽm vô cơ
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
65
Bảng 3.21: Các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ sơn giàu kẽm vô cơ nghiên cứu chế tạo
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1 Màu sắc - Ghi
2 Độ nhớt đo bằng BZ-4 ở nhiệt độ 25
± 2 oC giây
40
3
Thời gian khô
+ Khô không bắt bụi + Khô hoàn toàn
Phút Giờ 10 12 4 Hàm lƣợng chất rắn % 67,85 5 Độ mịn m 25 6 Độ bám dính điểm 1 7 Độ bền uốn mm 2 8 Độ bền va đập kG.cm 50 9 Độ cứng màng sơn 0,42
10 Độ chịu mặn (ngâm mẫu trong dung
dịch NaCl 3% ) trong 48giờ, 250C -
Màng sơn không biến đổi 11 Độ chịu axit (ngâm mẫu trong dung
dịch HCl 2% trong 48giờ, 250C
-
12 Độ bền nhiệt ẩm -
Qua quá trình khảo sát đề tài đã lựa chọn đƣợc chủng loại và hàm lƣợng chất tạo màng, hàm lƣợng bột kẽm, bột màu và phụ gia thích hợp để chế tạo sơn giàu kẽm vô cơ. Màng sơn chịu bền môi trƣờng và có khả năng ức chế ăn mòn cao.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
66
KẾT LUẬN
1. Đã tiến hành nghiên cứu, khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác axit và hàm lƣợng nƣớc cất đến quá trình thủy phân etyl silicat. Hàm lƣợng xúc tác và hàm lƣợng nƣớc thích hợp là 0,3% và 2,5%.
2. Đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của màng sơn nhƣ ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất tạo màng, hàm lƣợng bột kẽm đến tính chất cơ lý và khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn. Hàm lƣợng chất tạo màng và bột kẽm thích hợp là 25% và 60%.
3. Đề tài cũng đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn các loại phụ gia phân tán phù hợp cho loại sơn etyl silicat giàu kẽm là phụ gia phân tán disperbyk và phụ gia chống tạo bọt cho loại sơn này là phụ gia dehydran.
4. Đã kiểm nghiệm lại khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn qua phƣơng pháp tổng trở. Qua đó nhận thấy rằng, sơn lót giàu kẽm etyl silicat có khả năng bảo vệ chống ăn mòn rất tốt.
5. Đề tài đã khảo sát sự tƣơng thích của sơn lót etyl silicat giàu kẽm với các loại sơn phủ khác nhau, qua đó nhận thấy rằng sơn lót etyl silicat giàu kẽm có khả năng tƣơng hợp tốt với rất nhiều hệ sơn khác nhau nhƣ: epoxy, polyurethane, cao su clo hóa. Tuy nhiên, hệ sơn phủ alkyd hoặc alkyd biến tính không phù hợp với hệ sơn etyl silicat giàu kẽm.
6. Sơn lót etyl silicat giàu kẽm nhận đƣợc có tính chất cơ lý tốt, khả năng chống ăn mòn cao đồng thời có khả năng tƣơng hợp với nhiều loại sơn phủ khác nhau.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trƣơng Ngọc Liên, (2004), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB KHKT Hà Nội. [2] Nguyễn Thế Long, (1994), Nghiên cứu nâng cao tính chất một số hệ sơn chống
ăn mòn trên cơ sở phenol sơn tự nhiên, Luận án phó tiến sĩ KHKT, Hà Nội.
[3] Nguyễn Thị Bích Thuỷ và các tác giả, (2008), Báo cáo khoa học“Nghiên cứu chế tạo một số hệ sơn chất lượng cao, không chứa dung môi hữu cơ, sử dụng để bảo vệ các kết cấu, công trình khu vực biển, ven biển”, Viện chuyên ngành Vật liệu xây
dựng và Bảo vệ công trình, Viện KH&CN GTVT, Hà Nội.
[4] Lê Ngọc Trung, (2005), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Đà Nẵng.
[5] A.Szokolik, (1999), Inorganic Zinc Silicate as Single-coat Protective Systems for steel, Sixty years of Inorganic Zinc Coating, ACA Inc.
[6] Anderson Development Co, (1972), Bristish Patent No.1292938.
[7] Blake F.Mago,(1972), “Zinc-rich protective coating for metal”.United States Pa- tent No.3634109.
[8] Charles G. Munger, (1988), Corrosion prevention by protective coatings, Na-
tional Association of Corrosion Engineers.
[9] Chapman & Hall, (1984), Surface Coating, Vol.2, New York.
[10] D.Pereira, J.D.Scantlebury, M.G.S.Ferreira, M.E.Almeida, (1990), The Appli- cation of electrochemical measurements to the study and behaviour of Zinc – rich coatings, Portugal.
[11] Deepak Srivastava, Geeta Parashar, Pramod Kumar, (2001), Ethyl silicate binder for high performace coatings, Progress in organic coatings.
[12] Dieter Stoye, Werner Freitag, Paints, coatings, and solvent, (1998), Wiley-
VCH, Weinheim, New York, pp. 94- 100.
[13] E.Almeida, D. Pereira, (1989), “The Degradation of Zinc coatings in salty at- mospheres”, Progress in Orgainc Coatings.
[14] Faegheh Hoshyaragar, S.Ali Sherafati, Mohammed M. Hashemi, (2001), “A new study on binder perfomance and formulation modification of anti-corrosive primer based on etyl silicate resin”, Progress in organic coatings.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
68
[15] Frank C. Porter , (1994), Corrosion resistance of zinc and zinc alloys, New
York.
[16] Gordon H. Brevoort, (1996), “Inorganic zinc-rich coatings and Galvanising”,
journal of Protective Coating and Lining.
[17] G. Vourlias, N. Pistofidis, K. Chrissafis, G. Stergioudis, Zinc Coating for Oxi-
dation Protection of Ferous substrates, Physics Depatment, Aristotle University of
Thessaloniki, Thessaloniki 54124, Greece.
[18] H.F.Payne, (1964), Organic Coating Technology , Vol.1, Wiley, New York. [19]. Jeffrey J. Mitchell and Others (1996), “Corrosion Performance of a Second generation high ration Zinc silicate Coating in a reinforced concrete Environment”,
Inorganic Coatings.
[20] Johan Bieleman, (1999), Additives for coatings,.Wiley- VCH, Weinheim, New York.
[21] Jotun, (2006), Silicate or epoxy zinc primers- the superior protection.
[22] Mike Mitchell, Mark Summer, “How to select Zinc silicate primers”, Protec- tive Coating Europe Journal.
[23] M. R.Hornby and R. D. Murley, (1975), “The measurement of pigment disper- sion in paints and paint films,” Prog. Org. Coat., pp. 261–279.
[24] M. J. Rosen, (1978), Surfactants and Interfacial Phenomena, John Wiley, New York.
[25] New Munich Trade Fair Center, (2009), Paint – Finishing & Facade, Germa- ny.
[26] Ole Øystein Knudsen, Unni Steinsmo, Marit Bjordal, (2005), “Zinc-rich pri- mers-Test performance and electrochemical properties”, Progress in Organic Coat-
ings 54.
[27] Ronald R. Savin, (1992), “Zinc-rich Coating composition with Inorganic Bind- er”, US patent No 5167701.
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010
69
[28] R.N.Jagtap, Rakesh Nambiar, S. Zaffar Hassan, V.C.Malshe, (2006), Predic- tive power for life and residual life of the zinc rich primer coating with eletrical measurement, Mumbai 400019, India.
[29] R.Romagnoli, V.F.Vetere, R.A.Armas, (1994), Influence of the composition of
zinc-ethyl silicate paint on electrochemical properties, Argentina.
[30] Silbond Corporation, Ethyl silicate, 9901 Sand Creek Highway.P.O. Box 200.
Weston.
[31] Zeno W. Wicks,(1986), Corrosion protection by coatings, Federation of So-
LuËn v¨n tèt nghiÖp Vò ThÞ Dung CNVL Polyme 2008 - 2010