2.1. Nội dung nghiên cứu
Đề tμi “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ nano xúc tác quang hĩa cho sơn xây dựng” đã đ−ợc giao thực hiện nhằm đặt đ−ợc những mục tiêu sau:
- ứng dụng cơng nghệ Nano để chế tạo các loại sơn phủ dùng trong xây dựng. - Tiếp cận vμ lμm chủ các tiến bộ khoa học cơng nghệ cao trong việc nghiên cứu phát triển vật liệu mới.
- Nâng cao năng lực cho các cán bộ tham gia nghiên cứu trong lĩnh vực cơng nghệ Nano vμ cơng nghệ vật liệu mới.
Để đạt đ−ợc những mục tiêu trên đề tμi đã hợp tác với Viện Hμn lâm khoa học vật liệu xây dựng Trung Quốc (CBMA) nhằm tận dụng những điểm thuận lợi sau:
- Tận dụng những kinh nghiệm vμ những kết quả nghiên cứu sẵn cĩ của phía bạn trong việc định h−ớng nghiên cứu để rút ngắn thời gian nghiên cứu.
- Bạn cung cấp sản phẩm nano xúc tác quang hĩa TiO2 vμ mẫu sơn diệt khuẩn vμ tự lμm sạch của CBMA.
- Một số cán bộ tham gia đề tμi được tham quan, học tập các ph−ơng pháp thử nghiệm các sản phẩm nano xúc tác quang hĩa trong phịng thí nghiệm của CBMA.
Với những điều kiện thuận lợi do việc hợp tác vừa trình bầy ở trên vμ trên cơ sở thỏa thuận các nội dung nghiên cứu giữa 2 bên CBMA vμ Viện Vật liệu xây dựng (xem chi tiết phần phụ lục 4), đề tμi đã đặt ra những nội dung thực hiện nh−
sau:
- Nghiên cứu các tính chất vμ hoạt tính xúc tác quang hĩa của bột Nano TiO2 trong điều kiện khí hậu Việt Nam.
- Nghiên cứu thμnh phần phối liệu để chế tạo 2 loại sơn diệt khuẩn vμ tự lμm sạch cĩ chứa bột nano TiO2 xúc tác quang hĩa.
- Nghiên cứu các tính chất của sản phẩm sơn nano xúc tác quang hĩa: Thử nghiệm tính năng diệt khuẩn, tính năng tự lμm sạch, tính năng phân hủy các độc tố, độ bền thời tiết...
- Xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất hai loại sơn nano t−ờng trong vμ
t−ờng ngoμi.
- Sản xuất vμ thử nghiệm sơn nano ở qui mơ pilot.
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện để chủ động nguồn cung cấp vật liệu nano xúc tác quang hĩa TiO2 đề tμi đã sử dụng thêm vật liệu nano TiO2 P25 của cơng ty Degussa (Đức). Đây lμ sản phẩm nano TiO2 th−ơng mại sẵn cĩ trên thị tr−ờng. Ngoμi ra đề tμi đã điều chế thử vật liệu nano xúc tác quang hĩa TiO2 vμ nghiên cứu vμ so sánh các tính chất xúc tác quang hĩa của loại nano TiO2 nμy với 2 sản phẩm cùng loại của n−ớc ngoμi lμ: nano TiO2 Degussa P25, nano TiO2 của CBMA. Quá trình điều chế vật liệu nano TiO2 đ−ợc trình bầy chi tiết trong phần phụ lục 1 của đề tμi.
2.2. ph−ơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu đề tμi đã sử dụng một số ph−ớng pháp nghiên cứu vμ thử nghiệm sau đây
- Ph−ơng pháp phân tích nhiễu xạ tia Rơn ghen (XRD) để phân tích thμnh phần pha vμ cấu trúc tinh thể của bột nano TiO2. Các mẫu nghiên cứu đ−ợc thực hiện trên máy Nhiễu xạ tia X Advance D8 – Thụy Sỹ.
- Ph−ơng pháp phân tích ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) để xác định kích th−ớc hạt của bột nano TiO2. Thí nghiệm đ−ợc thực hiện trên máy Hitachi JSM 6490- Nhật Bản.
- Ph−ơng pháp phân tích định l−ợng các chất hữu cơ bằng đo mật độ quang để đánh giá mức độ hoạt tính của xúc tác quang hĩa nano TiO2 trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Các mẫu nghiên cứu đ−ợc đo trên máy quang phổ UV VIS 1100.
________________________________________________________________________________ 29
- Ph−ơng pháp phân tích sắc ký khí vμ phổ khối để phân tích hμm l−ợng của hơi Formalin trong khơng khí trong việc nghiên cứu tính năng lọc khơng khí của sơn Nano TiO2 xúc tác quang hĩa.
- Một số các ph−ơng pháp thử nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN, ASTM, JIS vμ
tiêu chuẩn Trung Quốc trong việc đánh giá các tính chất của mμng sơn.
2.3. Nguyên vật liệu, hĩa chất sử dụng
Trong đề tμi nμy chúng tơi đã sử dụng các nguyên vật liệu sau để nghiên cứu:
a) Chất kết dính:
+ Polymer 1: Revacryl 4134 (TTK chemicals corp. – Nhật Bản). lμ một loại nhũ t−ơng Acrylic, th−ờng đ−ợc dùng lμm chất kết dính cho sơn t−ờng ngoμi, cĩ khả năng kết dính tốt vμ khả năng chống bám bụi cao.
- Trạng thái : nhũ t−ơng mμu trắng sữa - Thμnh phần chính : polymer acrylic tinh khiết - Hμm l−ợng chất rắn : 47 – 49%
- Độ nhớt : 200 – 1000 cps (nhớt kế Brookfile tại 250C) - Độ pH : 8,0 – 9,5
- Cỡ hạt : 0,1μm
+ Polymer 2: Neochem 60 (Vimin Chemical Industrial corp.). Lμ nhũ t−ơng của polydimethyl-siloxane, cĩ các tính chất sau:
- Trạng thái: : Nhũ t−ơng mμu trắng sữa - Hμm l−ợng chất rắn : 60% - Độ pH : 8,5 - Tỷ trọng : 0,99 b) Chất tạo mμu - TiO2 -TR 92 : 100% dạng rutile - Khối l−ợng riêng : 4,05 g/cm3 c) Bột độn CaCO3: - Cỡ hạt :40- 60 μm - Khối l−ợng riêng :2,7 g/cm3
d) Bột nano TiO2 Trong đề tμi nμy chúng tơi đã sử dụng 3 loại nano TiO2 để so sánh hoạt tính xúc tác quang hĩa của bột nano TiO2 mμ đề tμi điều chế đ−ợc với các sản phẩm cùng loại trong thμnh phần của sơn:
- Bột nano TiO2- VIBM do đề tμi chế tạo: 100% tinh thể anatase, kích th−ớc hạt 1- 20 nm.
- Bột nano TiO2-P25 Degussa (Đức) 70% anatase, 30% rutile, kích th−ớc hạt 25nm.
- Bột nano TiO2 – CBMA do CBMA chế tạo; 100% tinh thể anatase, kích th−ớc hạt 20nm.
e) Phụ gia phân tán
Hydropalat 5040 lμ tác nhân phân tán dạng poly cacboxylic acid, cĩ khả năng lμm phân tán mμu vơ cơ vμo dung mơi n−ớc rất tốt. Nĩ cĩ các −u điểm nh− : mềm dẻo, độ bĩng cao, độ nhớt ổn định, chống mμi mịn tốt, tiết kiệm năng l−ợng.
Thơng số kỹ thuật:
pH : 7,5 – 9,.0
Khối l−ợng riêng : 1,27 – 1,3
g) Phụ gia chống tạo bọt: Foamaster 111
________________________________________________________________________________ 31
Phần III