5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện công nghệ phân tán các hạt nano SiO 2 đến tính chất kị nước của màng phủ
Điều kiện công nghệ ảnh hưởng nhiều đến khả năng phân tán của các hạt nano SiO2 trong dung dịch chất tạo màng, dẫn tới ảnh hưởng đến tính chất kị nước của dung dịch chế tạo được. Đề tài đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ đến độ phân tán của các hạt nano SiO2 với các thông số nguyên vật liệu đưa vào như sau:
- Chất tạo màng sử dụng là polysiloxan.
- Hàm lượng SiO2 kị nước là 1 % so với chất tạo màng.
- Hàm lượng chất phân tán sử dụng là 8 % so với hàm lượng nano silica.
- Hàm lượng nước là 26 % so với khối lượng dung dịch chất tạo màng.
5.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
Theo lý thuyết, khi tốc độ khuấy tăng thì khả năng phân tán các hạt nano SiO2 trong dung dịch chất tạo màng tăng lên. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu ở 3.1, đã tiến hành khảo sát ở các tốc độ khuấy khác nhau là 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000 vòng/phút sau 90 phút, kết quả đo góc tiếp xúc của giọt nước với màng phủ được trình bày trên hình 17.
Hình 17: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến tính kị nước của màng phủ
Từ kết quả trên hình 17 cho thấy, khi tăng dần tốc độ khuấy thì góc kị nước của màng phủ đo được cũng tăng lên. Điều đó chứng tỏ khả năng phân tán các hạt nano SiO2 kị nước trong chất tạo màng polysiloxan cũng tăng lên. Khi tăng tốc độ khuấy đến 4000 vòng/phút, góc kị nước của màng phủ đo được là 700. Nếu tiếp tục tăng tốc độ khuấy lên 4500, 5000 vòng/phút, góc tiếp xúc của màng phủ đo được hầu như không tăng nữa. Điều đó chứng tỏ tại tốc độ khuấy 4000 vòng/phút trong điều kiện thực nghiệm, khả năng phân tán của các hạt nano SiO2 là tốt nhất và khi tăng tốc độ khuấy lên nữa thì sự phân tán của các hạt nano SiO2 không cải thiện hơn mà còn làm tiêu tốn năng lượng không cần thiết. Do vậy, đề tài đã lựa chọn tốc độ khuấy là 4000 vòng/phút để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
5.2.2. Ảnh hưởng của thời gian khuấy
Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tính chất kị nước của màng phủ, đề tài đã tiến hành khảo sát các khoảng thời gian khuấy khác nhau là 60, 90, 120, 150 và 180 phút ở tốc độ khuấy ở 4000 vòng/phút. Kết quả đo góc tiếp xúc của giọt nước với màng phủ được trình bày trên hình 18.
Hình 18: Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tính kị nước của màng phủ Từ kết quả đo được trên hình 18 nhận thấy, khi tăng thời gian khuấy thì góc tiếp xúc của màng phủ tăng dần lên đến 750 sau 120 phút, tiếp tục kéo dài thời gian khuấy thì góc tiếp xúc của màng phủ vẫn tăng nhưng giá trị tăng là không đáng kể. Kéo dài thời gian khuấy trộn sẽ làm cho các phân tử chất tạo màng có thời gian thấm ướt và xen kẽ vào các hạt tập hợp hạt nano SiO2, nhờ đó mức độ tương tác giữa các phân tử chất tạo màng và các tập hợp hạt SiO2 tăng lên dẫn đến làm tăng khả năng phân tán các tập hợp hạt và vì thế góc tiếp xúc của chất tạo màng cũng tăng dần lên. Qua kết quả nghiên cứu trên, đề tài lựa chọn thời gian khuấy dung dịch sau 120 phút là phù hợp nhất để phân tán các hạt nano SiO2 vào dung dịch chất tạo màng.
5.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy đến tính kị nước của màng phủ
Nhiệt độ thường làm thay đổi độ nhớt của dung dịch, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm, điều này có thể ảnh hưởng tới khả năng phân tán của các hạt nano SiO2 trong chất tạo màng. Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy trộn đến tính kị nước của màng phủ, đề tài đã tiến hành khảo sát tại các nhiệt độ: 20, 30, 40, 50 0C ở các điều kiện:
- Tốc độ khuấy: 4000 vòng/phút.
- Thời gian khuấy: 120 phút.
Kết quả đo góc tiếp xúc của giọt nước với màng phủ được trình bày trên hình 19.
Hình 19: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính kị nước của màng phủ
Kết quả thí nghiệm ở nhiệt độ từ 20 0C đến 50 0C hình 19 cho thấy, góc tiếp xúc của màng phủ kị nước thay đổi không đáng kể (góc tiếp xúc đo được trong khoảng từ 73o đến 76o). Điều này có thể là do chất kết dính polysiloxan có độ nhớt thấp do đó ở khoảng nhiệt độ khảo sát, mức độ tương tác giữa các phân tử chất tạo màng và nano SiO2 hầu như không thay đổi vì thế ảnh hưởng rất ít tới khả năng phân tán của các hạt nano SiO2 trong dung dịch chất tạo màng. Do vậy, có thể nhận định rằng trong điều kiện thí nghiệm thì dải nhiệt độ đã khảo sát ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng phân tán các hạt nano SiO2 trong chất tạo màng. Từ đó, đề tài đã lựa chọn nhiệt độ khuấy trộn khi phân tán hạt nano trong dung dịch chất tạo màng là nhiệt độ phòng.
5.3. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia phân tán thích hợp để phân tán các hạt