zirconi oxit đã biến tắnh
Lớp sơn phủ theo đơn công nghệ chế tạo sơn MSi0,45Zr1,05BT (bảng 3.24) cho thử nghiệm thực tế trên động cơ CT-18 đã được sử dụng. Hình ảnh mẫu động cơ CT-18 sau khi đốt thử nghiệm được chỉ ra ở hình 3.56.
a. Động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT sau khi đốt thử nghiệm
b. Động cơ CT-18 sử dụng sơn của Nga sau khi đốt thử nghiệm
Hình 3.56. Hình ảnh đốt thử nghiệm mẫu động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT và mẫu sơn của Nga
sau khi đốt thử nghiệm đáp ứng được các yêu cầu thử nghiệm và tương đương với mẫu sơn Nga. Lớp sơn phủ được nghiên cứu chế tạo trong luận án, sau khi đốt thử nghiệm bị bong tróc rạn nứt ở một vài vị trắ phần đáy động cơ, gần loa phụt do chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt, còn tại vị trắ thành động cơ, màng sơn phủ gần như không thay đổi và tương đương với kết quả đốt thử nghiệm vỏ động cơ CT-18 sử dụng lớp sơn phủ của Nga.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu tổ hợp vật liệu sơn chịu nhiệt trên cơ sở nhựa silicon và định hướng sử dụng, đãthu được một số kết quả như sau:
1. Lựa chọn được nguyên liệu để chế tạo sơn chịu nhiệt gồm: nhựa silicon loại polymetyl phenyl siloxan Ờ Silres Ren 50, bột nhũ Al Ờ ZQ-40813, bột TiO2 Ờ R996, phụ gia chịu nhiệt nanosilica (Nanoparticles Labs) và nano zirconi oxit (Nanoparticles Labs), bentonit và dung môi - xylen.
2. Biến tắnh được bề mặt nanosilica và nano zirconi oxit bằng PDMS với tỷ lệ hàm lượng tối ưu nano silica/PDMS = 1/0,75 và nano zirconi oxit/PDMS = 1/0,5 ở điều kiện nhiệt độ phản ứng 200oC trong thời gian 02 giờ.
3. Lựa chọn được thành phần của sơn chịu nhiệt cụ thể: phụ gia nano đã biến tắnh bề mặt bằng 1,5%; bột nhũ Al bằng 12%, TiO2 bằng 9%; polymetyl phenyl siloxan bằng 56% (50% silicon trong dung môi xylen); bentonit bằng 0,5%; xylen bằng 21% và tối ưu hóa được tỷ lệ hàm lượng các phụ gia nano đã biến tắnh bề mặt là SiO2/ZrO2 = 0,45/1,05.
4. Nghiên cứu ảnh hưởng một số yếu tố công nghệ trong quá trình sơn phủ đến tắnh chất của màng sơn chịu nhiệt gồm: quá trình xử lý bề mặt, chiều dày màng sơn, quá trình sấy.
5. Thử nghiệm khả năng chịu sốc nhiệt của màng sơn cho thấy, màng sơn đượcchế tạo có khả năng chịu nhiệt tốt lên đến 1050oC trong thời gian 25-30 giây; các chỉ tiêu kỹ thuật còn lại (tắnh chất cơ lý, khả năng chịu môi trường mù muối, UV, kiềm, axit, dầu nhờn,...) có thể đáp ứng được yêu cầu để ứng dụng trong động cơ CT-18. Tiến hành thử nghiệm sơn phủ (theo mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT) lên vỏ động cơ CT-18 và đốt thử nghiệm, cho thấy khả năng chịu nhiệt của loại sơn này đáp ứng được yêu cầu của quá trình thử nghiệm động cơ CT-18 và tương đương với sản phẩm sơn cùng loại của Nga.
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Đã biến tắnhbề mặt nano zirconi oxit bằng polydimetyl siloxan (PDMS) với hàm lượng tỷ lệ tối ưu: nano zirconi oxit/PDMS = 1/0,5 (klg/klg) ở nhiệt độ 200oC trong 2 giờ.
2. Đã lựa chọn được công thức và chế tạo sơn chịu nhiệt trên cơ sở nhựa silicon có khả năng chịu nhiệt đến 1050oC trong khoảng thời gian ngắn (25-30 giây) với thành phần tối ưu gồm: 56% nhựa silicon loại polymetyl phenyl siloxan (50% trong xylen); 1,5% nano đã biến tắnh bề mặt (với tỷ lệ SiO2/ZrO2 = 0,45/1,05 (klg/klg)); 12% bột nhũ nhôm; 9% titan dioxit; 0,5% betonit; 21% xylen và áp dụng thành công để sơn phủ cho động cơ CT-18 với chất lượng tốt, tương đương sản phẩm của Nga.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Nguyễn Bá Ngọc, Nguyễn Trung Thành, Trịnh Đức Công, Nguyễn Văn Khôi, Trần Vũ Thắng. Ảnh hưởng của nanosilica đến các tắnh chất của sơn silicon.
Tạp chắ hóa học, 2017, 55 (5E34), 152-155.
2. Nguyễn Bá Ngọc, Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Văn Giỏi, Trương Đình Tuân, Trịnh Đức Công, Nguyễn Văn Khôi. Ảnh hưởng của nano zirconi oxit đến một số tắnh chất của sơn silicon. Tạp chắ Nghiên cứu khoa học và Công nghệ quân sự, 2019, 64, 152-159.
3. Nguyễn Bá Ngọc , Nguyễn Trung Thành, Trương Đình Tuân, Trần Vũ Thắng, Trịnh Đức Công, Nguyễn Văn Khôi. Ảnh hưởng của hỗn hợp nanosilica và nano zirconi oxit đến một số tắnh chất của sơn silicon. Tạp chắ Nghiên cứu khoa học và Công nghệ quân sự, 2020, 65,142-148.
4. Nguyễn Bá Ngọc, Nguyễn Trung Thành, Hoàng Ngọc Phước, Trần Văn Quyền, Nguyễn Văn Khôi. Nghiên cứu biến tắnh bề mặt hạt nano zirconi oxit bằng polydimetyl siloxan. Tạp chắ Nghiên cứu khoa học và Công nghệ quân sự, 2021, 72, 66-72.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Прокопчук Н.Р, Крутько Э.Т., Химия и технология пленкообразующих веществ, Учебное пособие для студентов вузов. Мн.: БГТУ, 2004. 423.
2. Petar R. Dvornic, Chapter 7: Thermal properties of polysiloxanes, Silicon- Containing Polymers, 2000, 185-212.
3. Лакокрасочные материалы и их применение, М.: Пэйнт-Медиа 1960, 2014, 9, 60.
4. Молотова В.А., Промышленное применение кремнийорганических лакокрасочных покрытий, М.: "Химия", 1978, 19.
5. M. Rana, M.A. Shayed, R.D. Hund, Ch. Cherif and A. Awal, Coating carbon fibres with hybrid polymers for use at high temperatures, Journal of Industrial Textiles, 2012, 43 (1), 74-89.
6. J. B. Class và R. P. Grasso, Rubber Chemistry and Technology, Rubber Division, ACS, 1993, 66, 605.
7. Nhóm tác giả, Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, 2004, 11, 765-841.
8. Nguyễn Văn Lộc, Công nghệ sơn, Nhà xuất bản giáo dục, 2008.
9. А. А. Мартинкевич, Н. Р. Прокопчук, Пигмент для современных лакокрасочных материалов, Минск: БГТУ, 2014, 47-48. 10.Колосов А. Д., Немаров А. А., Небогин С. А., Технология получения и применения нанокремнезема при производстве новых материалов для машиностроения, Современные технологии системный анализ. Моделирование, 2017, 55 (3), 59-66. 11.Гришин П.В., Катнов В.Е., Степин С.Н., Получение и применение наночастиц SiO2 в со trimetylamoni bromua е полиуретановых покрытий, Сборник научных трудов XII-ой Международной научно- практической конференции, Ответственный редактор: Горохов А.А. Курск, 2015, 351-354. 12.Катнов В.Е., Степин С.Н., Катнова Р.Р., Мингалиева Р.Р., Гришин П.В., Покрытия на основе водных полиакрилатных дисперсий, наполненные наноразмерным оксидом кремния, Вестник Казанского
технологического университета, 2012, 15 (7), 95-96. 13.Петровнина М.С., Гришин П.В., Катнов В.Е., Изучение влияния способа получения золей нанодисперсного оксида кремния и нанокомпозитов на его основе на свойства оптико-функциональных покрытий, В сборнике: Перспективное развитие науки, техники и технологий материалы 3-й Международной научно-практической конференции: в 3-х томах, Ответственный редактор Горохов А.А., 2013, 70-74. 14.Катнова Р.Р., Гришин П.В., Катнов В.Е., Степин С.Н., Влияние метода получения наночастиц на эксплуатационные характеристики структурированных ими полимерных покрытий, Вестник Казанского технологического университета, 2014, 17 (14), 290-292. 15.Гришин П.В., Модифицирование поверхности наночастиц sio 2, как фактор увеличения межфазного взаимодействия полимер - минеральный наполнитель, Вестник Казанского технологического университета, 2014, 17 (18), 239-240. 16.Гришин П.В., Oпределение оптимального содержания модифицирующей добавки для наносуспензии диоксида кремния, В сборнике: Перспективы развития науки Международная научно- практическая конференция. Ответственный редактор: А.А. Сукиасян, г. Уфа, Респ. Башкортостан, 2014, 17-19. 17.Гришин П.В., Поверхностная модификация и применение наночастиц диоксида кремния в лакокрасочных покрытиях, Вестник Казанского технологического университета, 2014, 17 (19), 335-336.
18.Cheng Hu, Jianxun Sun, Cheng Long, Lina Wu, Changchun Zhou and Xingdong Zhang, Synthesis of nano zirconium oxide and its application in dentistry, Nanotechnology Reviews, 2019, 8, 396Ờ404.
19.Ayodeji Precious-Ayanwale, Alejandro Donohué-Cornejo, Juan Carlos CuevasGonzález, León Francisco Espinosa-Cristóbal, and Simón Yobanny Reyes-López, Review of the synthesis, characterization and application of zirconia mixed metal oxide nanoparticles, International Journal of Research - Granthaalayah, 6(8), 2018, 136-145.
powders: Comparison between xerogel and aerogel, Ceramics International, 2009, 35, 3427Ờ3433.
21.M.A. Sliem, D.A. Schmidt, A. Bétard et al., Surfactant-Induced Nonhydrolytic Synthesis of Phase-Pure ZrO2 Nanoparticles from Metal- Organic and Oxocluster Precursors, Chem. Mater., 2013, 4274Ờ4282.
22.И.В. Кривцов, А.В. Устименко, М.В. Илькаева, В.В. Авдин., Cинтез наночастиц диоксида циркония путём термичекого разложения комплекса циркония с лимонной кислотой, Вестник 40 ЮУрГУ. Серия ềХимияỪ, 2013, 5 (4), 38-40.
23.Jun Zhao, Wei Luo, Lun Qi, Le Yuan, Gang Huang, Yan Huang and Xiaolong Weng, The High-Temperature Resistance Properties of Polysiloxane, Al Coatings with Low Infrared Emissivity, Coatings 2018, 8, 125.
24.Vikrant V.Shertukde, Sushil V.Patil, Preparation and characterization of heat and corrosion resistance paint based on epoxy-silicon system, Reseach and Review on Polyme, 7 (1), 2016, 20Ờ29.
25.Dr. P.V. Thorat, Miss Sandhya Warulkar, Miss Priyanka Thombre, Miss Sweeti Sawarkar, Prepared heat resistant paint, International Journal of Engineering Science & Advanced Technology, 2013, 3 (5), 243-250.
26.Keke Huang, Changmin Hou, Bin Hu, Yixin Li, Lei Chen, Preparation and property analysis of a heat-resistant and antieroding coating, Procedia Engineering, 2012, 27, 1228Ờ1232.
27.Osama A. Fouad, Ali M. Hassan, Hamada Abd El-Wahab, Adel Mohy Eldin, Abdel-Rahman M. Naser, Osama A.G. Wahba, Synthesis, characterization and application of some nanosized mixed metal oxides as high heat resistant pigments: Ca2CuO3, Ca3Co2O6, and NiSb2O6, Journal of Alloys and Compounds, 537, 2012, 165Ờ170.
28.Osama A. G. Wahba Ali M. Hassan H. Abd El-wahab A. Mohy-Eldin A.M. Naser Osama A. Fouad, Synthesis of nanosized mixed metal oxides heat and corrosion resistant pigments: CaMnO3, Ca2Cr2O5 and CaSb2O6, Pigment & Resin Technology, 2015, 44, 6, 379 Ờ 385.
Insulation and Resistance, Advanced Materials Research, 2013, 680, 35-38. 30.Bằng sáng chế RU 2 508 963 C2, 2014.
31.Trần Minh Hoàng, Công nghệ mạ điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1998, 221.
32.Е. А. Зайцева, Кремнийорганические покрытия - уникальное сочетание антикоррозионных свойств и термостойкости, Современные ЛКМ, 2001, 44-51.
33.Đỗ Thu Hà, Hà Mạnh Thắng, Nguyễn Thanh Hòa, Phan Hữu Thành, Nguyễn Thị Thơm, Nghiên cứu khả năng hấp thu kim loại nặng trong nước thải của xơ dừa hoạt hóa, Tạp chắ Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, 2011, 3 (24).
34.Glinka Y.D, Lin S.H., Chen Y. T., Time-resolves photolumiescence study of silica nanoparticles as compared to bulk type-III fused silica, Physical Review B, 2000, 66 (3), 035404-035413.
35.Jerzy Churusciel, LSlusarski, Synthesis of nanosilica the sol -gel method and activity toward polymer, Materials Science, 2003, 21 (4), 461-469.
36.J. Kruenate, R. Tongpool, P. Kongrat, Rheological Characteristics of Ethylene Vinyl Acetate (EVA)/Silane Nanocomposites, Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, 2009, 23, 227-230.
37.Mueller Gaechte, Kunststoff, Transparen tacrylate-based coating with highly filled nanosilica particles, Chemical Technology, 1989, 61, 701-711. 38.Rahma I.A, Vejayakumaran P, Sipaut C.S al et, Effect of anion electrolytes
on the formation of silica nanoparticles via the sol - gel process, Ceramics Internation, 2006, 32 (6), 691-699.
39.P. Cassagnau, F. Mélis, Non-linear viscoelastic behavior and modulus recovery in silica filled polymers, Polymer, 2003, 44, 6607-661.
40.Trịnh Anh Trúc, Nguyễn Thị Thủy, Lương Thị Ánh Tuyết, Tô Thị Xuân Hằng, Tổng hợp và biến tắnh nanosilica sử dụng chất ức chế ăn mòn cho lớp phủ epoxy, Tạp chắ hóa học, 1999, 7 (2), 18-21.
41.Tiantian Zhang, Andrew Davidson, Steven L. Bryant, and Chun Huh,
Nanoparticle-Stabilized Emulsions for Applications in Enhanced Oil Recovery, OnePetro (SPE papers+) SPE, 2010, 129885.
42.Yangyang Sun, Zhuqing Zhang, C. P. Wong, Study on mono-dispersed nano- size silica by surface modification for underfill applications, Journal of Colloid and Interface Science, 2005, 292, 436-444.
43.N. Venkatathri, J. W. Yoo, Synthesis and Characterization of Silica Nanosphere from Octadecyltrimethoxy Silane, Bull. Korean Chem. Soc., 2008, 29, 29-30.
44.R. Abu-Elella1, M.E. Ossman1, R. Farouq, M. Abd-Elfatah, Used Motor Oil Treatment: Turning Waste Oil Into Valuable Products, 2015, 7, 57-67.
45.Gurav, J.L, Jung, I.K, Park, H.H, Kang, E.S. Nad, Silica Aerogel: Synthesis and Application, Journal of Nanomaterials, 2010, 1-11.
46.Lê Văn Hải, Hà Thúc Huy, Nghiên cứu tổng hợp nanosilica từ vỏ trấu, Khoa hóa học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Ờ ĐHQG Tp. HCM, 2010.
47.Rabinovich E. Ismail Ab Rahman., al. et, Synthesis of Silica nanoparticles by sol Ờ gel, surface modification and appllication in silica Ờ polymer Nanocomposite, A review Articles, 2012, 15.
48.Sheen, Y. N., Lin, R. Y., Lin, R.H. and Huang, J. W., Microstructure of High Performance Concrete Containing Nano-Silica Powder,Proceeding of the 4th KUAS Academic Symposium, 2004, 117-122.
49.P. Cassagnau, Payne effect and shear elasticity of silica-filled polymers in concentrated solutions and in molten state, Polymer, 2008, 44, 2455-2462. 50.China, Japan & Thailand Tokuyama, Chemical Ờ Precipitated silica, Focus
on Pigments, 2005, 5, 4-5.
51.Yoldas, B.E.; Annen, M.J.; Bostaph, J., Chemical engineering of aerogel morphology formed under nonsupercritical conditions for thermal insulation, Chemical Material, 2000, 12, 24-75.
52.Lee K, Sathyagal A.N.Mc Cormick and A. V., A closer look at an aggregation model of the Stober process. Colloids and Surfaces, 1998, 144 (1-3), 115-125.
53.Zdenek P. Bazant, Hoang Thai Nguyen, irect Multilayer Adsorption of Vapor in Solids with Multiscale Porosity and Hindered Adsorbed Layers in Nanopores, Materials Science, Physics, 2018.
Solovyov and Alexander G. Anshit, Fly ash cenospheres: composition, morphology, structure and helium permeability, World and Coal Ash (VOCA) Conferences, 2011.
55.Rahman Ismail Ab, Padavettanm Vejayakumaran, Synthesis of Silica nanoparticles by sol -gel: Size- Dependent properties, Surface Modification and Applications in Silica- Polymer Nanocomposites- A Review, Journal of Nanometerial. 2012, 132424, 1-15.
56.Thái Doãn Tĩnh, Hóa học các hợp chất cao phân tử, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2000.
57.Fangda Qiu, Daulat Mamora, Experimental Study of Solvent-Based Emulsion Injection to Enhance Heavy Oil Recovery in Alaska North Slope Area, OnePetro (SPE papers+) SPE - 136758-MS, 2010.
58.Olfat M. Sadek, Safenaz M. Reda, Reem K. Al-Bilali, Preparation and Characterization of Silica and Clay-Silica Core-Shell Nanoparticles Using Sol-Gel Method, Advances in Nanoparticles 2013, 2, 165-175.
59.Phạm Thu Hương, Phạm Thị Năm, Đinh Thị Mai Thanh, Nghiên cứu biến tắnh hạt nanosilica- 3-aminopropyltrietoxy silan, Tạp chắ Hóa học, 2013, 51 (3), 135- 142.
60.Thái Hoàng, Tổng hợp nanosilica và vật liệu nanocomposit EVA/silica có sử dụng chất tương trợ EVAgMA, Tạp chắ Hóa học, 2012, 50 (1), 96-100. 61.Hoang Thi Phuong, Nguyen Khanh Dieu Hong, Dinh Thi Ngo, Study on
surface modification of nanosilica aerogel for oil adsorption on surface oil polluted water, Tạp chắ Hóa học, 2016, 54(5e1,2), 426-430.
62.Wei Wu, Hongling Chen, Chang Liu, Yanjia Wen, Yongbing Yuan, Yu Zhang, Preparation of cyclohexanone/water Pickering emulsion together with modification of silica particles in the presence of PMHS by one pot method, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014, 448, 130-139.
63.Xinxiang Zhang , Fuchuan Xiao, Qifan Feng, Jiaxian Zheng, Cuixia Chen, Hanxian Chen, Wenbin Yang, Preparation of SiO2 nanoparticles with adjustable size for fabrication of SiO2/PMHS ORMOSIL superhydrophobic surface on cellulose-based substrates, Progress in Organic Coatings, 2020,
138.
64.Hosna Azizi, Reza Eslami-Farsani, Study of mechanical properties of basalt fibers/epoxy composites containing silanemodified nanozirconia, Journal of Industrial Textiles, 0, 2019, 1-15.
65.M. Behzadnasab, S.M. Mirabedini, K. Kabiri, S. Jamali, Corrosion performance of epoxy coatings containing silane treated ZrO2
nanoparticles on mild steel in 3.5% NaCl solution, Corrosion Science, 53 (2011), 89Ờ98.
66.Takeshi Otsuka, Yoshiki Chujo, ỘPoly(methyl methacrylate) (PMMA)-based hybrid materials with reactive zirconium oxide nanocrystalsỢ, Polymer Journal, 42 (210), 58Ờ65.
67.Mehdi Derradji, Tiantian Feng, Hui Wang, Noureddine Ramdani, Tong Zhang, Jun Wang, Abdelkhalek Henniche, Wen‑bin Liu, New oligomeric containing aliphatic moiety phthalonitrile resins: their mechanical and thermal properties in presence of silane surface‑modified zirconia nanoparticles, Iranian Polymer Journal, 25 (2016), 503Ờ514.
68. Abbas Madhi, Behzad Shirkavand Hadavand, Ali Amoozadeh, UV-curable urethane acrylate zirconium oxide nanocomposites: Synthesis, study on viscoelastic properties and thermal behavior, Journal of Composite Materials 52(21), 2018, 1Ờ10.
69. Mohammed M Gad, Reem Abualsaud, A hmed Rahoma, Ahmad M Al- Thobity, Khalid S Al-Abidi, Sultan Akhtar, Effect of zirconium oxide nanoparticles addition on the optical and tensile properties of polymethyl methacrylate denture base material, International Journal of Nanomedicine, 13, 2018, 283Ờ292.
70.Phạm Văn Phong, Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác zirconi sunfat hóa dạng mao quản trung bình, sử dụng để chuyển cặn béo thải thành nhiên liệu sinh học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2019.
71.Солнцев С.С., Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали, 2-е изд., доп. - Москва: URSS, cop. 2016, 298.
72. Санин Ф.П., Кучма Л.Д., Джур Е.А., Санин А.Ф., Твердотопливные ракетные двигатели. Материалы и технологии, Днепропетровск:
ДГУ, 1999, 320. 73. Ведь В.Е., Бут Е.Н., Оптимальный выбор высокотемпературных компаундов Ờ покрытий элементов ГТД, Методы и средства машинной диагностики газотурбинных двигателей и их элементов: Тез. докл. Всесоюзной научн. конф. Ờ Харьков, 1977, 301-303. 74. Мацевитый Б.М., Ведь В.Е., Иванов В.А., Лушпенко С.Ф., Pазработка безобжиговых теплоизолирующих материалов для высокотемпературных покрытий металлов, Доповіді Національної академії наук України. Ờ Київ: Президія Національної академії наук України, 1998, 10, 112-117. 75. Ведь В.Е., Оценка эффективности тепловой изоляции головок