- Polydimetyl siloxan: CH 3 CH
4 MAl9Ti12 5MAl6T
3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến khả năng chịu nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn
nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn
* Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến khả năng chịu nhiệt của màng sơn silicon
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tắnh chất chịu nhiệt của màng sơn silicon, đã tiến hành thay đổi hàm lượng nanosilica trong thành phần của sơn trên cơ sở nhựa silicon với thành phần chắnh theo mẫu MAl12Ti9. Thành phần cụ thể của các đơn nghiên cứu được chỉ ra trong bảng 3.13.
Bảng 3.13. Thành phần các đơn nghiên cứu sơn silicon với hàm lượng nanosilica khác nhau TT 1 2 3 4 5 6 Tổng cộng
Tiến hành chế tạo các mẫu sơn tương ứng với các đơn nghiên cứu trên. Sau đó, các tấm mẫu sơn thử nghiệm được chuẩn bị trên các tấm thép (được cắt từ vỏ động cơ CT-18) theo các bước chuẩn bị mẫu thử. Các tấm mẫu được sơn phủ với chiều dày lớp sơn phủ từ 180 Ờ 250 μm, sau khi sấy để ổn định ở điều kiện phòng trong 24 giờ trước khi được đánh giá khả năng chịu nhiệt của màng sơn trong lò nung Nabertherm 1300oC với thời gian 30 giây.
Kết quả thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nhiệt của màng sơn trên các tấm mẫu thử được chỉ ra ở bảng 3.14 và hình 3.37.
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến khả năng chịu nhiệt của màng sơn TT Tên mẫu 1 MAl12Ti9 2 M
3 M
4 M
5 M
6 M
7 M
a. Mẫu MAl12Ti9 b. Mẫu MSi0,2
c. Mẫu MSi0,6 d. Mẫu MSi0,8
Hình 3.37. Hình ảnh các tấm mẫu sơn phủ với hàm lượng nanosilica khác nhau sau khi thử nghiệm ở 700oC
Từ hình 3.37, nhận thấy đối với mẫu sơn silicon không sử dụng nanosilica khi thử nghiệm ở nhiệt độ 600oC màng sơn bị rạn nứt. Khi hàm lượng nanosilica sử dụng trong sơn silicon tăng lên, khả năng chịu nhiệt của các tấm mẫu cũng tăng lên. Khi hàm lượng nanosilica tăng lên đến 0,6%, ở nhiệt độ lên đến 700oC, mới xuất hiện sự rạn nứt màng sơn, khi nâng nhiệt độ lên đến 750oC, việc tăng hàm lượng nanosilica lớn hơn 0,8% cũng không làm thay đổi khả năng chịu nhiệt của màng sơn. Điều này có thể được giải thắch là do các hạt nanosilica đã xâm nhập vào mạch đại phân tử silicon, làm tăng khả năng chuyển hóa năng lượng từ phân tử Si lên cặp điện tử chưa chia của phân tử oxy, trên bề mặt hạt nanosilica có chứa các nhóm hydroxyl, dễ dàng hình thành liên kết với nguyên tử oxy trong nhựa nền silicon dẫn tới có khả năng tương hợp và đan xen cao vào giữa các mạch phân tử polyme hình thành cấu trúc chặt chẽ có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán của nhiệt vào bên trong. Ngoài ra, nanosilica cũng có khả năng chịu nhiệt nên nó góp phần nâng cao khả năng chịu nhiệt của màng sơn silicon.
96
- Phân tắch nhiệt TGA
Để đánh giá sự thay đổi tắnh chất nhiệt của màng sơn khi không và có sử dụng bột nanosilica, các mẫu sơn đã được tiến hành phân tắch nhiệt trọng lượng. Kết quả phân tắch nhiệt được chỉ ra ở hình 3.38.
Hình 3.38. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tắnh chất nhiệt của màng sơn Từ kết quả phân tắch nhiệt chỉ ra rằng, khi bổ sung thêm bột nanosilica vào sơn silicon làm tăng tắnh ổn định nhiệt của màng sơn. Trên đồ thị DTG đỉnh pick
thể hiện tốc độ mất mát khối lượng tăng lên từ vị trắ 545,78oC lên vị trắ 556,50oC khi bổ sung thêm bột nanosilica với hàm lượng 0,6% khối lượng. Bên cạnh đó, khi bổ sung thêm bột nanosilica làm tăng khối lượng phần tro của mẫu sơn, cụ thể khối lượng mất đi của mẫu MAl12Ti9 là 20,37%, còn đối với mẫu MSi0,6 khối lượng mẫu mất đi là 18,45% (xem thêm Phụ lục 15 và Phụ lục 34). Các kết quả phân tắch nhiệt trên hoàn toàn phù hợp với kết quả thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nhiệt của màng sơn trong lò nung Nabertherm 1300oC được chỉ ra ở trên.
* Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tắnh chất cơ lý của màng sơn silicon
Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica trong sơn silicon tới độ bám dắnh, độ bền uốn và độ cứng của màng sơn, các mẫu sơn được gia công trên các tấm kắnh để đo độ cứng và mẫu thép tiêu chuẩn để đo độ bám dắnh, độ bền uốn của màng sơn, chiều dày lớp sơn 30-40 ộm. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 3.15.
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica trong sơn silicon đến một số tắnh chất cơ lý của màng sơn
TT Tên mẫu 1 MAl12Ti9 2 MSi0,2 3 MSi0,4 4 MSi0,6 5 MSi0,8 6 MSi1,0 7 MSi1,2
Kết quả nghiên cứu cho thấy với hàm lượng nanosilica trong sơn silicon lên đến 0,6 %, độ bền uốn, độ bám dắnh của màng sơn silicon không thay đổi, trong khi đó, độ cứng tương đối của màng sơn silicon có sự thay đổi nhỏ. Khi hàm lượng
nanosilica lên đến 0,8 % độ bền uốn và độ bám dắnh của màng sơn khảo sát đều giảm. Điều này có thể được giải thắch, khi hàm lượng nanosilica đủ lớn sẽ làm cho
tắnh liên tục của pha nền silicon giảm đi, cấu trúc màng sơn silicon kém chặt chẽ hơn, do đó, tắnh chất cơ lý của màng sơn cũng giảm theo. Vì vậy, tỷ lệ nanosilica 0,6% đã được định hướng lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.