2. Nội dung nghiên cứu
3.3. Nghiên cứu chế tạo hệ composite trên cơ sở Epoxy/MS polymer/Polyester
nhằm chống ăn mòn tại vị trí gối đỡ
Trên cơ sở lớp phủ lót epoxy là composite epoxy/graphene bền ăn mòn với độ bám dính cao, tấm đệm lót là polyester/sợi thủy tinh với các đặc tính cơ lý tốt và bền môi trường, tấm đệm lót đã được dán trên bề mặt kim loại được phủ lớp epoxy chứa graphene bằng keo MS polymer để tạo hệ composite epoxy/MS polymer/polyester nhằm ứng dụng chống ăn mòn cho kim loại tại vị trí gối đỡ.
Trong khuôn khổ nghiên cứu này, MS polymer là sản phẩm thương mại, trong thành phần có chứa silicone, đươc trám kín trên bề mặt tấm đệm lót polyester, đặt trên bề mặt kim lọai đã được sơn lót epoxy và dùng kẹp cố định trong 24 giờ để đảm bảo keo MS polymer khô hoàn toàn.
Hình 3.15 mô tả quá trình tạo dán polyester trên mẫu kim loại đã được sơn phủ epoxy bằng keo trám MS polymer.
Hình 3.15: Quá trình tạo hệ composite epoxy/MS polymer/polyester trên bề mặt kim loại
Hệ composite epoxy/MS polymer/polyester được thử nghiệm độ bền va đập, kết quả thử nghiệm cho thấy hệ lớp phủ có thể chịu được độ bền va đập cao, trên 200 kg.cm, tương đương với độ bền va đập của lớp sơn phủ epoxy chứa graphene và lớn hơn nhiều so với độ bền của lớp polyester thành phần. Kết quả thu được có thể được giải thích do lớp keo trám có khả năng bám dính tốt trong thành phần chứa silicone cho phép hệ composite có khả năng đàn hồi, mềm dẻo nên cho độ bền va đập tốt, không bị nứt vỡ khi có tác động của ngoại lực. Hình 3.16 mô tả bề mặt của mặt trước và mặt sau hệ composite trên bề mặt kim loại sau thử nghiệm va đập với độ cao 200 kg.cm.
Mặt trước Mặt sau
Hình 3.16: Hình ảnh bề mặt hệ composite epoxy/MS polymer/polyester sau khi thử nghiệm độ bền va đập tại độ cao 200 kg.cm
Các kết quả nghiên cứu ban đầu đã tạo ra hệ composite có khả năng bám dính tốt, bền ăn mòn và có các đặc tính cơ lý vượt trội so với các lớp vật liệu thành phần. Các kết quả đạt được cho phép mở ra khả năng ứng dụng hệ composite cách ly hoàn toàn bề mặt kim loại khỏi môi trường tại các vị trí gối đỡ chống ăn mòn cho đường ống kim loại.
KẾT LUẬN
Sau quá trình thực hiện đề tài. Chúng tôi đã thu được một số kết quả như sau: Tổng hợp thành công lớp phủ lót composite trên cơ sở epoxy/graphene trên bề mặt thép với chiều dày màng khoảng 36 - 42 µm:
+ Graphene phân tán tốt trong lớp phủ bằng đầu dò siêu âm cho phép tạo lớp phủ đồng nhất, không khuyết tật.
+ Graphene với kích thước nhỏ, độ bền cao và tính kháng nước tốt được phối trộn đồng nhất trong lớp phủ epoxy cho phép cải thiện đáng kể các tính năng cơ lý như độ bám dính, độ bền va đập và khả năng bảo vệ chống ăn mòn thép so với phủ epoxy không chứa graphene.
Chế tạo thành công tấm lót composite trên cơ sở polyester gia cường sợi thủy tinh 20% với độ bền va đập trên 100 kg.cm, bền môi trường, bề mặt không thay đổi sau 5 tuần thử nghiệm trong HCl 0,1N và NaCl 3%.
Chế tạo thành công hệ lớp phủ epoxy/MS polymer/polyester có khả năng bám dính tốt, bền ăn mòn và có các đặc tính cơ lý vượt trội so với các lớp vật liệu thành phần.
Các kết quả đạt được cho phép mở ra khả năng ứng dụng hệ composite cách ly hoàn toàn bề mặt kim loại khỏi môi trường tại các vị trí gối đỡ chống ăn mòn cho đường ống kim loại.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Bắc (2000), Vật liệu và chất tạo màng bảo vệ, Giáo trình cao học, Trung tâm Khoa học Kỹ thuật – Công nghệ Quân sự, Bộ Quốc phòng, 24-60. 2. Nguyễn Văn Chiến (2016), Nghiên cứu ăn mòn cục bộ bằng phương pháp nhiễu
điện hóa, Luận án tiến hóa học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
3. Vũ Đình Cự (2003), Cơ sở kỹ thuật nhiệt đới, NXB Văn hóa Thông tin, Hà Nội. 4. Ngô Duy Cường (2004), Hóa học các hợp chất cao phân tử, NXB Đại học Quốc
gia Hà Nội.
5. Mai Tuấn Đạt (2019), "Corrosion threats and strategy to secure mechanical integrity of Dung Quat refinery", Petrovietnam Journal. 6, tr. 63-67.
6. Vũ Đăng Độ (2006), Cơ sở lí thuyết các quá trính hóa học, NXB Giáo dục.
7. Nguyễn Thị Lê Hiền (2013), "Kỹ thuật tổng trở điện hóa ứng dụng trong đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn của các lớp phủ hữu cơ", Tạp chí Dầu khí. 5, tr. 52 - 59.
8. Trần Đại Lâm (2017), Các phương pháp phân tích hoá lý vật liệu, NXB Khoa học Tự nhiên và công nghệ, Viện Hàn lâm KHVN.
9. Lê Minh Đức và các cộng sự (2019), "Tổng hợp và đặc trưng tính chất của graphene oxit (GO) ứng dụng làm phụ gia gia cường cho nanocomposite trên nền nhựa epoxy", Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 5, tr. 1 - 6.
10. Trương Ngọc Liên (2004), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
11. Trịnh Xuân Sén (2004), Điện hóa học, Nhà xuất bản đại học Quốc Gia Hà Nội. 12. Nguyễn Trung Thành (2020), "Modification of Alkyd with Epoxy and its
Application for Paint Part 1: Epoxy Alkyd Ester Manufacturing and some Properties of Paint made from this Ester", VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology. 36(1).
Tài liệu tiếng Anh
14. ASTM B117 – 19, "Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus". 15. JL Alamilla, MA Espinosa-Medina and Sosa (2009), "Modelling steel corrosion
damage in soil environment", Corrosion Science. 51(11), pp. 2628-2638.
16. Jim Britton (2002), "Corrosion at pipe supports: Causes and solutions", Technical Paper.
17. Guidelines for the integrity management of corrosion under pipe supports (CUPS) (2018), London, First edition, Energy Institute.
18. William S Hummers Jr and Richard E Offeman (1958), "Preparation of graphitic oxide", Journal of the american chemical society. 80(6), pp. 1339-1339.
19. RM Kain (1990), "Crevice corrosion testing in natural seawater: significance and use of multiple crevice assemblies", Journal of Testing and Evaluation. 18(5), pp. 309-318.
20. Zheng Li, Zheng Liu, Haiyan Sun and Chao Gao (2015), "Superstructured assembly of nanocarbons: fullerenes, nanotubes, and graphene", Chemical reviews. 115(15), pp. 7046-7117.
21. Le Thi Hong Lien, Pham Thy San and Hoang Lam Hong (2007), "Results of studying atmospheric corrosion in Vietnam 1995–2005", Science and Technology of Advanced Materials. 8(7-8), pp. 552.
22. Bhatnagar M.S. (1993), "Epoxy Resins from 1980 to Date. Part 1", Polym- Plast Technol Eng. 32(1-2), pp. 53–113.
23. Jiacheng Wei, Thuc Vo and Fawad Inam (2015), "Epoxy/graphene nanocomposites–processing and properties: a review", Rsc Advances. 5(90), pp. 73510-73524.
24. Mohammed Yusuf, FM Elfghi, Shabi Abbas Zaidi, EC Abdullah and Moonis Ali Khan (2015), "Applications of graphene and its derivatives as an adsorbent for heavy metal and dye removal: a systematic and comprehensive overview", RSC Advances. 5(62), pp. 50392-50420.
25. Guixia Zhao, Jiaxing Li, Xuemei Ren, Changlun Chen and Xiangke Wang (2011), "Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management", Environmental science & technology. 45(24), pp. 10454- 10462.
26. ISO 6272-2 (2002), "Paints and Vernishes – Rapid-deformation (impact resistance) test _ Part 2: Falling-weight test, small-erea intenter".
27. WR Ashcroft (1993), "Curing agents for epoxy resins", Chemistry and technology of epoxy resins, Springer, pp. 37-71.
28. George W Berry, Milton W Gregory and John L Ambrose (1976), Composite pipe wrap material and method, Patent No: 3,757,829.
29. PA Christensen and A Hamnet (2007), Techniques and mechanisms in electrochemistry, Springer Science & Business Media.
30. TO Dara (2017), "Evaluation of Atmospheric Corrosion in Steels for Corrosion Mapping in Asia."".
31. Bryan Ellis (1993), Chemistry and technology of epoxy resins, Springer.
32. A Garcia, B Valdez, M Schorr, R Zlatev, A Eliezer and J Hadad (2010), "Assessment of marine and fluvial corrosion of steel and aluminium" Journal of Marine Engineering Technology. 9(3), pp. 3-9.
33. Fengwei Jiang, Wenjie Zhao, Yangmin Wu, Jianda Dong, Kaihe Zhou, Guangming Lu and Jibin Pu (2019), "Anti-corrosion behaviors of epoxy composite coatings enhanced via graphene oxide with different aspect ratios", Progress in Organic Coatings. 127, pp. 70-79.
34. SE Loginova, SN Gladkikh, EA Kurilova and NV Nikonova (2021), "Hybrid Polyurethane Adhesive Sealants with Increased Strength Characteristics" Polymer Science. 14(2), pp. 156-159.
35. A López-Ortega, R Bayón and JL Arana (2018), "Evaluation of protective coatings for offshore applications. Corrosion and tribocorrosion behavior in synthetic seawater" Surface Coatings Technology. 349, pp. 1083-1097.
36. Daniel Niyobuhungiro and Liu Hong (2021), "Graphene Polymer Composites: Review on Fabrication Method, Properties and Future Perspectives", Advances in Science and Technology Research Journal. 15(1), pp. 37-49.
37. Edward Petrie (2010), "MS Polymers in “Hybrid” Sealants", EMP Solutions, Saatavissa: http://www. adhesives. org
38. Wanida Pongsaksawad, Pitichon Klomjit, Piya Khamsuk, Sikharin Sorachot, Namurata S Pålsson and Ekkarut Viyanit (2021), "Chloride distribution model and corrosion map of structural steels for tropical climate in Thailand" Science of The Total Environment. 787, pp. 147465.
39. Sepideh Pourhashem, Mohammad Reza Vaezi, Alimorad Rashidi and Mohammad Reza Bagherzadeh (2017), "Exploring corrosion protection properties of solvent based epoxy-graphene oxide nanocomposite coatings on mild steel", Corrosion Science. 115, pp. 78-92.
40. KVSN Raju and DK Chattopadhyay (2008), Polyester coatings for corrosion protection, Woodhead Publishing.
41. B Ramezanzadeh, SY Arman and M Mehdipour (2014), "Anticorrosion properties of an epoxy zinc-rich composite coating reinforced with zinc, aluminum, and iron oxide pigments", Journal of Coatings Technology and Research. 11(5), pp. 727- 737.
42. R Winston Revie (2008), Corrosion and corrosion control: an introduction to corrosion science and engineering, John Wiley & Sons.
43. Morteza Ganjaee Sari, Mohammadreza Shamshiri and Bahram Ramezanzadeh (2017), "Fabricating an epoxy composite coating with enhanced corrosion resistance through impregnation of functionalized graphene oxide-co- montmorillonite Nanoplatelet", Corrosion Science. 129, pp. 38-53.
44. David A Shifler and Denise M Aylor (2002), Considerations for the Testing of Materials and Components in Seawater, CORROSION 2002, OnePetro.
45. David A Shifler and Denise M Aylor (2005), Factors Affecting Corrosion Performance and Testing of Materials and Components in Sea Water, CORROSION 2005, OnePetro.
46. Fujian Tang, Yi Bao, Yizheng Chen, Yan Tang and Genda Chen (2016), "Impact and corrosion resistances of duplex epoxy/enamel coated plates", Construction and Building Materials. 112, pp. 7-18.
47. Naveen Vanapalli and Arjun Sil (2021), "Rubric Assessment and Spatial Zonal Mapping of Atmospheric Corrosion of Steel in India", Corrosion Science, pp. 3787.
48. Fred D Wilson (2001), High temperature composite pipe wrapping system, Patent No.: US 6,276,401 B1.
49. Fan Zhang, Pengfei Ju , Mengqiu Pan, Dawei Zhang, Yao Huang, Guoliang Li and Xiaogang Li (2018), "Self-healing mechanisms in smart protective coatings: A review", Corrosion Science. 144, pp. 74-88.
50. Chenhui Zhao, Guangcheng Zhang and Zhao (2012), "Effect of curing agent and temperature on the rheological behavior of epoxy resin systems", Molecules. 17(7), pp. 8587-8594.