CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. Khảo sát khả năng bảo vệ chống tia tử ngoại và khả năng chống ăn mòn của lớp phủ polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính trên nền thép phủ hợp kim Al-Zn
nền thép phủ hợp kim Al-Zn
Cỏc kết quả nghiờn cứu trỡnh bày trong mục 3.2 và 3.3 đó chỉ rừ khả năng tạo lớp lót bền ăn mòn của màng epoxy chứa nanosilica biến tính với HBT và khả năng chịu bức xạ cao của màng polyme fluo so với màng epoxy.
Vì vậy, trong phần nghiên cứu tiếp theo, màng polyme fluo được phủ một lớp lót epoxy trước khi phủ màng polyme fluo.
Hạt nanosilica và nanosilica silan hóa được phân tán vào màng polyme fluo và được phủ trên nền thép phủ hợp kim Al-Zn đã được phủ sẵn một lớp lót epoxy. Nồng độ nanosilica phân tán vào màng là 3%. Khả năng bảo vệ chống tia tử ngoại và bảo vệ chống ăn mũn của màng được theo dừi qua giỏ trị tổng trở của màng theo thời gian chiếu UV.
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 59 Hình 3.14, 3.15, 3.16 trình bày phổ tổng trở dạng Nyquist của màng polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica và polyme fluo chứa nanosilica biến tính silan sau 2 giờ, 2 ngày và 4 ngày chiếu UV.
0 2000 4000
0 2000 4000 6000 8000
-Zj/Ωcm2
Polyme fluo
0.631 kHz 100 mHz
0 10000 20000 30000
0 20000 40000 60000
-Zj/Ωcm2
MS4
3.98 kHz
100 mHz
0 50000 100000
0 100000 200000
Zr/Ωcm2 -Zj/Ωcm2
MS6
3.98 kHz 100 mHz
Hình 3.14. Phổ tổng trở của mẫu polyme fluo, polyme fluo chứa nano SiO2 (MS4), polyme fluo chứa nano SiO2 biến tính silan (MS6) sau 2 giờ chiếu UV
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 60
0 500 1000
0 500 1000 1500 2000
-Zj/Ωcm2
Polyme fluo
100 Hz
100 mHz
0 20000 40000
0 20000 40000 60000 80000
-Zj/Ωcm2
MS4
25.12 Hz
100 mHz
0 40000 80000
0 40000 80000 120000 160000
Zr/Ωcm2 -Zj/Ωcm2
MS6
158.5 Hz
100 mHz
Hình 3.15. Phổ tổng trở của mẫu polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica (MS4), polyme fluo chứa nanosilica biến tính silan (MS6)
sau 2 ngày chiếu UV
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 61
0 400 800
0 400 800 1200 1600
-Zj/Ωcm2
Polyme fluo
39.8 Hz 100 mHz
0 20000 40000 60000
0 40000 80000 120000
-Zj/Ωcm2
MS4
100 mHz 158.5 Hz
0 20000 40000
0 20000 40000 60000 80000
Zr/Ωcm2 -Zj/Ωcm2
MS6
100 mHz 100 Hz
Hình 3.16. Phổ tổng trở của mẫu polyme fluo, polyme fluo chứa nano SiO2 (MS4), polyme fluo chứa nano SiO2 biến tính silan (MS6)
sau 4 ngày chiếu UV
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 62 Sau 2 giờ chiếu UV, phổ tổng trở của các mẫu đều có hai phần, cung ở tần số cao thể hiện rừ ràng, đặc trưng cho lớp màng phủ trờn bề mặt kim loại, cung ở tần số thấp khụng rừ ràng, phõn biệt theo mỗi loại lớp phủ, đặc trưng cho quá trình điện hóa xảy ra dưới lớp màng. Giá trị điện trở ứng với cung tần số cao ứng với giá trị điện trở màng của các mẫu khác nhau, mẫu polyme fluo chứa nanosilica hữu cơ hóa cho giá trị điện trở màng cao nhất, ứng với khả năng che chắn cao với môi trường xâm thực.
So với mẫu sau 2 giờ chiếu UV, sau 2 ngày và 4 ngày chiếu UV, hình dạng phổ tổng trở của các mẫu khác đi nhiều. Mẫu sơn polyme fluo có 2 cung rừ ràng, trong khi cỏc mẫu sơn polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tớnh silan đều cú sự xuất hiện tuy khụng rừ ràng của phần tần số trung, thể hiện phản ứng ăn mòn giữa lớp sơn và nền Al-Zn. Tuy nhiên giá trị tổng trở của mẫu polyme fluo chứa phụ gia nanosilica đều lớn hơn màng polyme fluo.
10 100 1000 10000 100000
2 8 24 48 96 144 240
Thời gian (ngày)
Modul tổng trở tại 100 mHz (Ω)
Hình 3.17. Sự biến thiên modul tổng trở tại tần số 100 mHz của các màng polyme fluo (o) , polyme fluo chứa nanosilica (▲) và polyme fluo chứa
nanosilica biến tính silan () theo thời gian chiếu UV
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 63 Sự suy giảm khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica và polyme fluo chứa nanosilica biến tính silan được theo dừi qua sự biến thiờn giỏ trị modul tổng trở ở tần số 100 mHz theo thời gian chiếu UV. Hình 3.17 ở trên trình bày biến thiên của modul tổng trở theo thời gian chiếu UV.
Modul tổng trở của các mẫu polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica, polyme fluo chứa nanosilica biến tính có sự biến thiên theo thời gian. Đối với mẫu polyme fluo, theo thời gian chiếu UV từ 2 giờ đến 96 giờ, giá trị modul tổng trở của lớp phủ polyme fluo giảm liên tục, xuống 10 lần (từ giá trị ban đầu sau 2 giờ chiếu UV là 642 Ώ xuống còn 77.3 Ώ); sau đó giữ cân bằng.
Đối với mẫu polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính silan, giá trị modul tổng trở chỉ thăng giáng nhẹ, gần như không đổi trong suốt quá trình thử nghiệm. Giá trị modul tổng trở của mẫu polyme fluo thấp hơn hẳn so với mẫu polyme fluo chứa nanosilica và polyme fluo chứa nanosilica biến tính.
Điều này chứng tỏ khả năng ngăn cách kém hơn với môi trường xâm thực của lớp phủ polyme fluo so với polyme fluo chứa phụ gia nanosilica. Điều này cho thấy vai trò của nanosilica trong lớp phủ polyme fluo không những làm gia tăng khả năng che chắn mà còn làm gia tăng khả năng chịu bức xạ của lớp phủ polyme fluo. So sánh giữa mẫu polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính, thời gian đầu giá trị modul tổng trở của màng với nanosilica biến tính lớn hơn, sau 48 giờ thì gần như không khác nhau. Giá trị lớn điện trở lớn hơn có thể do sự tương hợp tốt hơn của nanosilica đã được hữu cơ hóa.
Hình thái cấu trúc của màng polyme fluo và polyme fluo chứa phụ gia nanosilica được quan sát qua ảnh chụp FESEM mặt cắt của màng. Hình 3.18 trình bày ảnh FESEM mặt cắt của màng polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính.
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 64 Hình 3.18. Ảnh FESEM mặt cắt của polyme fluo (a), polyme fluo chứa nano SiO2-HBT (b), polyme fluo chứa nanosilica (c) và polyme fluo chứa
nanosilica biến tính silan
Ảnh FESEM mặt cắt cho thấy màng polyme fluo có cấu trúc nhẵn mịn do khụng chứa phụ gia, trờn màng chứa phụ gia cú thể quan sỏt rừ cấu trỳc của nanosilica, cấu trúc này co cụm đối với nanosilica biến tính với HBT, do sự kém tương hợp của chất này. Trên màng polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tớnh silan quan sỏt thấy rừ sự phõn bố đều đều của hạt nanosilica trong màng, có thể do cấu trúc đặc xít này của màng đã làm gia tăng khả năng che chắn và độ bền bức xạ của màng.
Các kết quả khảo sát độ bền bức xạ của màng polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính silan cho thấy sự có mặt của nanosilica đã làm gia tăng cả khả năng che chắn cũng như chịu bức xạ UV của lớp
(a) (b)
(c) (d)
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 65 phủ polyme fluo. Quan sỏt ảnh FESEM mặt cắt của màng thấy rừ sự phõn bố đều của hạt nanosilica trong màng.
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 66
KẾT LUẬN CHUNG
Luận văn tập trung nghiên cứu chế tạo một hệ thống lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn mới, có khả năng bảo vệ chống ăn mòn cao, chịu được thời tiết khắc nghiệt của khí hậu vùng biển và thân thiện môi trường.
Bằng phương pháp kính hiển vi trường điện tử quét FESEM cho thấy nanosilica tổng hợp bằng phương pháp thủy phân TEOS trong môi trường kiềm với kích thước hạt khoảng 50-100 nm. Các nanosilica này có đặc tính hấp phụ tốt với chất hữu cơ 1H-Benzotriaole. Giản đồ TGA cho thấy rừ sự phân hủy của phần tử hữu cơ trên bề mặt nanosilica.
Bằng phương pháp phổ tử ngoại khả kiến UV – VIS bước đầu đánh giá được khả năng hấp phụ dung dịch hữu cơ 1H-Benzotriazole của nanosilica.
Kết quả cho thấy nanosilica được tổng hợp bằng phương pháp thủy phân TEOS trong môi trường kiềm có đặc tính hấp phụ tốt với chất hữu cơ 1H-Benzotriazole.
Để khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại của màng epoxy và màng polyme fluo, chúng tôi đã sử dụng phương pháp đo tổng trở của màng epoxy và màng polyme fluo. Các kết quả khảo sát cho thấy màng epoxy cho khả năng bảo vệ ăn mòn tốt hơn tốt hơn nhờ tính chất bám dính tốt trên nền vật liệu thép phủ hợp kim Al – Zn so với màng polyme fluo. Chính vì vậy, màng epoxy được lựa chọn làm lớp sơn lót cho vật liệu trong hệ thống sơn phủ.
Đã khảo sát khả năng chịu tia tử ngoại của các màng epoxy, polyme fluo, polyme fluo chứa nanosilica và nanosilica biến tính, sử dụng phương pháp đo tổng trở điện hóa theo thời gian chiếu UV. Kết quả khảo sát cho thấy, so sánh giữa màng epoxy và màng polyme fluo thì khả năng bền tia tử ngoại của màng polyme fluo tốt hơn so với màng epoxy. Như vậy, lớp phủ polyme
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 67 fluo được chọn làm lớp phủ bên ngoài trong hệ thống sơn phủ hoàn thiện. Để gia tăng đặc tính bảo vệ ăn mòn cũng như chịu bức xạ của lớp phủ polyme fluo bên ngoài, nanosilica và nanosilica biến tính silan đã được đưa vào màng polyme fluo, các kết quả nghiên cứu cho thấy sự có mặt của nanosilica đã làm gia tăng cả khả năng che chắn cũng như chịu bức xạ UV của lớp phủ polyme fluo. Quan sỏt ảnh FESEM mặt cắt của màng thấy rừ sự phõn bố đều của hạt nanosilica trong màng.
Hóa dầu và Xúc tác hữu cơ – K20 68