CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. Đánh giá khả năng chịu tia tử ngoại của lớp màng epoxy và lớp màng polyme fluo
Một hệ thống sơn tốt cần có một lớp lót trên nền vật liệu và một lớp phủ ngoài cùng để bảo vệ vật liệu. Vì vậy, lựa chọn lớp lót tốt mới chỉ là yếu tố cần, để hoàn thiện hơn ta cần tiến hành khảo sát chọn ra một lớp phủ bảo vệ tốt bên ngoài (đây là yếu tố đủ) để có thể chống lại điều kiện khắc nghiệt của môi trường như tia bức xạ hay các tác nhân ăn mòn vật liệu như các công trình làm việc trong môi trường nước biển.
Khả năng chịu bức xạ của màng được xác định bằng cách chiếu tia UV lên mẫu thép phủ hợp kim Al-Zn và phủ epoxy và polyme fluo theo thời gian và đo tổng trở để xác định độ bền UV của màng. Độ bền của màng theo thời gian được đánh giá qua thông số giá trị modul tổng trở theo các thời gian chiếu UV. Kết quả được trình bày trên hình 3.13.
10 100 1000
2 24 48 96 144
Thời gian chiếu UV (giờ)
Modul tổng trở tại 100 mHz (Ω)
Hình 3.13. Sự biến thiên modul tổng trở tại tần số 100 mHz của mẫu thép phủ hợp kim Al-Zn và phủ epoxy (o), polyme fluo (•) theo thời gian chiếu UV
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 56 Nhỡn vào đồ thị rừ ràng thấy sự giảm mạnh giỏ trị modul tổng trở của lớp phủ epoxy so với lớp phủ polyme fluo (sau 24 giờ chiếu UV, epoxy có giá trị modul tổng trở giảm xuống gần 100 lần và có tăng không đáng kể sau các giờ chiếu tiếp theo; trong khi lớp phủ polyme fluo chỉ giảm xuống khoảng 10 lần và có sự tăng nhẹ sau 240 giờ chiếu UV).
Theo một số tài liệu, bề mặt của nhựa epoxy thành phần thường bị suy giảm biến đổi cả về tính chất cơ lý học và hóa học dưới các tác động như tia tử ngoại, quá trình oxy hóa hay các tác nhân khắc nghiệt khác [17]. Tia bức xạ tử ngoại UV với sự có mặt của oxy taọ ra một lượng nhiệt lớn và oxi hóa mạnh đối với các vật liệu polyme. Sự suy biến nhiệt oxy hóa trên bề mặt của nhựa epoxy dẫn tới sự phá vỡ cấu trúc do sự ứng suất cơ - nhiệt và ảnh hưởng của sự oxi hóa. Ứng suất nhiệt tạo áp lực cơ học lên bề mặt nhựa epoxy và trong toàn khối lớn của lớp màng dẫn tới sự rạn nứt cấu trúc và lan truyền.
Dưới tác động của tia tử ngoại, quá trình oxi hóa dẫn đến sự gia tăng mật độ bề mặt do sự thoát ra ngoài của chất bay hơi và sự co bề mặt của lớp màng epoxy. Việc phân mảnh cấu trúc đã dẫn tới sự giảm độ cứng, độ bền và cấu trúc của màng epoxy không ổn định. Những khuyết tật màng này không những làm giảm việc hình thành cấu trúc polyme mà còn là nguyên nhân tạo ra những vết rạn vĩ mô gây phá hủy lớp màng Việc giảm tính cơ lý của polyme là do tác nhân nhiệt (nhận được từ tia tử ngoại) phân hủy làm cho liên kết giữa các sợi gia cường và các thành phần nhựa epoxy bị suy giảm, liên kết lỏng lẻo làm cho mạch polyme khuyết tật tạo điều kiện cho môi trường xâm thực tấn công.
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 57 Cơ chế phá hủy màng epoxy dưới tác động của tia UV có thể được mô tả như sau [17]:
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 58 Trong khi đó, lớp phủ polyme fluo do có cấu trúc rất bền vững:
Liên kết C – F được liên kết một cách chặt chẽ với liên kết C – C trong mạch chính. Độ bền cao của polyme fluo dựa trên năng lượng liên kết của nó C – F. Năng lượng liên kết của C – F thì lớn hơn rất nhiều so với năng lượng của các tia UV; chính vì thế mà lớp phủ polyme fluo thường được dùng để làm lớp phủ trên cùng để bảo vệ lớp phủ trung gian và lớp nền vật liệu tránh khỏi các tác nhân ăn mòn như UV, O2, hơi ẩm…
3.4. Khảo sát khả năng bảo vệ chống tia tử ngoại và khả năng chống ăn