Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: Chế tạo và khảo sát sơn epoxy chống ăn mòn trên cơ sở các hệ bột màu oxyt sắt, bột kẽm, photphat kẽm, cromat kẽm và cromat chì

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT SƠN EPOXY CHỐNG ĂN MÕN TRÊN

CƠ SỞ CÁC HỆ BỘT MÀU: OXYT SẮT, BỘT KẼM, PHOTPHAT

KẼM, CROMAT KẼM VÀ CROMAT CHÌ

Mã số: B 2003 – 23 – 48

Cố vấn đề tài: 1 – GS. TS. Nguyễn Hữu Niếu

2 – GS. TSKH Trần Vĩnh Diệu

Ngƣời thực hiện: Th.S Huỳnh Thị Cúc

Th.S. Nguyễn Văn Bỉnh

Th.S. Võ Thị Thu Hằng

TP. Hồ Chí Minh - 2004

MỤC LỤC

1 - MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

2- TỔNG QUAN ............................................................................................................. 2

2.1. NHỰA EPOXY ..................................................................................................... 2

2.1.1. Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy ........................................................................ 2

2.1.2. Phân loại nhựa epoxy .................................................................................... 4

2.1.3. Tính chất của nhựa epoxy .............................................................................. 5

2.1.4. Ứng dụng ........................................................................................................ 9

2.2. SƠN EPOXY ...................................................................................................... 10

2 .2 .1. Khái niệm chung ........................................................................................ 10

2.2.2. Phân loại sơn epoxy .................................................................................... 11

2.2.3. Sơn epoxy rắn .............................................................................................. 11

3- PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 15

3.1. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI ....................................... 15

3.2. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT ............................................................. 15

3.3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHẦN GEL .............................. 15

3. 4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA SƠN ..... 16

3.4.1. Phƣơng pháp xác định độ mịn TCVN 209M993 ......................................... 16

3.4.2. Phƣơng pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt qui ƣớc) ............................. 18

3.4.3. Phƣơng pháp gia công màng TCVN 2094 - 1993 ........................................ 19

3.4.4. Phƣơng pháp xác định độ phủ theo TCVN 2095 - 1993 .............................. 20

3.4.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng rắn ......................................................... 21

3.4.6. Phƣơng pháp xác định độ khô và thời gian khô TCVN 2096 - 1993........... 22

3.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MÀNG PHỦ 22

3.5.1. Phƣơng pháp xác định độ bền va đập .......................................................... 22

3.5.2. Phƣơng pháp xác định độ bền uốn dẻo ....................................................... 24

3.5.3.Phƣơng pháp xác định độ cứng của màng .................................................... 25

3.5.4. Phƣơng pháp xác định độ bám dính ............................................................ 25

3.5.5. Phƣơng pháp xác định độ bền mài mòn : ..................................................... 27

3.5.6. Phƣơng pháp xác định độ thấm nƣớc: .......................................................... 27

3.6. PHƢƠNG PHÁP GIA TỐC SOLARBOX ....................................................... 28

3.7. PHƢƠNG PHÁP PHƠI MẪU TỰ NHIÊN ....................................................... 28

3.8. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT KHỐI LƢỢNG ............................ 29

3.9. PHƢƠNG PHÁP MÙ SƢƠNG MUỐI .............................................................. 29

3.10. PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ ĐIỆN HÓA: .................................................... 30

3. 11. PHƢƠNG PHÁP KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ ............................................ 34

3.12. NGUỒN & CHỈ TIÊU KỸ THUẬT NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤN 34

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 40 4.1. HỆ ĐÓNG RẮN MỚI AED & ADE2 (AED2).................................................... 40 4.1.1. Quá trình tổng hợp các adduct ..................................................................... 40

4.1.2.Khảo sát khả năng đóng rắn .......................................................................... 41

4.2. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA BỘT KẼM ................................................... 43

4.2.1. Công thức sơn .............................................................................................. 43

4.2.2. Các thông số kỹ thuật của sơn kẽm: ............................................................. 44

4.2.3. Các tính chất cơ lý sơn kẽm: ........................................................................ 45

4.2.4.Tổn thất khối lƣợng của hệ sơn kẽm ............................................................ 46

4.2.5. Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối ............................................................ 47

4.2.6.Tổng trở điện hóa ......................................................................................... 48

4.3. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU OXYT SẮT & BỘT TALC52

4.3.1. Công thức sơn: ............................................................................................. 52

4.3.2. Các thông số kỹ thuật của sơn hệ oxyt sắt & bột talc: ................................. 53

4.3.3. Các tính chất cơ lý của màng sơn hệ oxyt sắt & bột talc: ............................ 54

4.3.4. Độ bền môi trƣờng của màng sơn: ............................................................... 55

4. 3. 5 . Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối: .......................................................... 58

4.3.6. Tổng trở điện hóa ......................................................................................... 60

4.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU CROMAT CHÌ VÀ OXYT SẮT: ........................................................................................................................... 63

4.4.1- Các thông số kỹ thuật của sơn .................................................................... 63

4.4.2. Các tính chất cơ lý của hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt .......................... 64

4.4.3. Độ bền môi trƣờng của màng sơn hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt: ........ 67

4.4.4. Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối ............................................................ 70

4.4.5.Tổng trở điện hóa .......................................................................................... 72

4.5. HỆ BỘT MÀU CROMAT KẼM VÀ OXYT SẮT:............................................ 77

4.5.1. Các thông số kỹ thuật của hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt ................... 77

4.5.2.Các tính chất cơ lý của mẫu sơn ................................................................... 78

4.5.3. Độ bền môi trƣờng ...................................................................................... 80

4.5.4. Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối ............................................................ 83

4.5.5. Tổng trở điện hóa ......................................................................................... 85

4.6. HỆ BỘT MÀU PHOTPHAT KẼM VÀ OXYT SẮT: ........................................ 89

4.6.1. Các thông số kỹ thuật thu đƣợc: ................................................................... 89

4.6.2. Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn: ........................................................... 90

4.6.3. Độ bền môi trƣờng: ...................................................................................... 92

4.6.4. Khảo sát mù sƣơng muối ............................................................................. 95

4.6.5. Tổng trở điện hóa ........................................................................................ 97

4.7. MỘT SỐ HÌNH ẢNH SEM TIÊU BIỂU CỦA CÁC MẪU SƠN: .................. 101

4.8. KHẢO SÁT MỘT SỐ SƠN THỊ TRƢỜNG: Á ĐÔNG, MIKA, PHILIP: ..... 102

4.8.1.Các thông số kỹ thuật: ................................................................................. 102

4.8.2. Tính chất cơ lí sau 7 ngày và sau 144 giờ solarbox ................................... 103

4.8.3. Thử nghiệm mù sƣơng muối ..................................................................... 103

4.8.4.Đo tổng trở điện hóa ................................................................................... 104

5. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 109

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AED :Adduct tổng hợp từ dầu đậu nành epoxy hóa và dietylentriamin. ADE2 : Adduct tổng hợp từ nhựa epoxy DER 331 và dietylentriamin. AED2 : Tổ hợp 2 adduct AED : ADE2 ở các tỷ lệ khác nhau.

DETA : Dietylentriamin.

DĐNE : Dầu đậu nành epoxy hóa.

DPP hay bisphenol A : 4,4' dioxyphenylpropan.

ĐLH : Đƣơng lƣợng hydro hoạt động.

ECH : Epiclohydrin.

EDENOL : Tên thƣơng mại của dầu đậu nành epoxy hóa của hãng Henkel.

HLE : Hàm lƣợng nhóm epoxy.

KLPT : Khối lƣợng phân tử.

PTL : Phần trọng lƣợng.

TETA : Trietylentetramin.

TLS: Trọng lƣợng sơn

1 - MỞ ĐẦU

Kim loại là vật liệu quan trọng nhất mà con ngƣời cần dùng trong chế tạo các

loại công cụ, vật dụng. Nhƣng kim loại rất dễ bị ăn mòn trong không khí. Hằng năm

khoảng 30% tổng lƣợng kim loại của thế giới mất đi do ăn mòn, trong đó ngƣời ta chỉ

thu hồi đƣợc khoảng 20%, còn 10% mất hoàn toàn. Ngoài gây thiệt hại trực tiếp về

kinh tế, ăn mòn kim loại còn gián tiếp làm ảnh hƣởng tới môi trƣờng và an toàn lao

động. Nhất là trong điều kiện không khí nhiệt đới nóng ẩm ở nƣớc ta, sự ăn mòn càng

xảy ra dễ dàng, vì vậy bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn có ý nghĩa rất quan trọng đối với

nền kinh tế quốc dân.

Dùng sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn là biện pháp bảo vệ kim loại một cách phổ

biến, đƣợc coi là hiệu quả hơn cả và đƣợc phát triển mạnh mẽ trong những năm gần

đây. Sơn epoxy là loại sơn chống ăn mòn tốt, có độ bám dính cao với nhiều loại vật

liệu, đƣợc sử dụng trong lĩnh vực biển, khu vực dƣới nƣớc, sàn tàu, hầm tàu, các loại

thùng chứa,... Sơn epoxy là loại sơn chịu hóa chất, thời tiết, môi trƣờng và cả tia tử

ngoại. Trong thành phần của sơn, ngoài chất tạo màng bền với khí quyển, còn phải

chọn bột màu và bột độn thích hợp để tạo hệ đồng nhất với chất tạo màng khi sơn khô, do đó trên nền hệ chất đóng rắn mới AED và ADE2 (AED2) đã đƣợc thực hiện ở đề tài

CS 2000-11 [17], chúng tôi tiến hành chế tạo và khảo sát sơn epoxy chống ăn mòn trên

cơ sở các hệ bột màu: oxyt sắt, photphat kẽm, cromat kẽm, cromat chì và bột kẽm .

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm 3 nhiệm vụ chính: 1- Tổng hợp các adduct AED và ADE2 dùng làm chất đóng rắn cho sơn epoxy.

2- Chế tạo sơn lót và sơn phủ epoxy; khảo sát các thông số kỹ thuật, các tính

chất cơ lý trên cơ sở các hệ bột màu đã nêu.

3- Bằng các phƣơng pháp phơi mẫu tự nhiên, mù sƣơng muối, solarbox, tổng

trở điện hóa, ngâm môi trƣờng( HNO3, H2SO4, NaOH,...) khảo sát tính chống ăn mòn

của chúng.

2- TỔNG QUAN

2.1. NHỰA EPOXY

Nhựa epoxy trên cơ sở oxyt etylen ( oxiran) cùng các chất đồng đẳng hoặc các

dẫn xuất của nó, hầu nhƣ luôn đƣợc dùng bằng cách kết hợp với chất đóng rắn, đƣợc

xếp loại là nhựa nhiệt rắn [38].

2.1.1. Phản ứng tổng hợp nhựa epoxy:

Nhựa epoxy phổ biến và quan trọng nhất là nhựa tạo thành từ sản phẩm phản

ứng của bisphenol A và epiclohydrin [26],[27],[41],[43],[44].

♦ Bisphenol A đƣợc điều chế bằng cách cho axeton phản ứng với một lƣợng dƣ

phenol ở nhiệt độ 50°c trong môi trƣờng axit mạnh nhƣ axit sunfuric 75% hoặc HC1:

4,4'- dioxydiphenylpropan( DPP hay bisphenol A)

Bisphenol A là tinh thể màu nâu, có nhiệt độ nóng chảy 155- 157°c, không tan

trong nƣớc, dễ tan trong rƣợu và axeton.

♦ Epiclohydrin (ECH) đƣợc tổng hợp từ propylen:

Epiclohydrin là chất lỏng trong suốt, không màu, không tan trong nƣớc nhƣng

tan trong benzen, toluen, axeton, rƣợu và các dung môi khác. Nhiệt độ sôi: 116 - 117°C; tỷ trọng ở 20°C: 1,1807 g/cm3; hệ số chiết suất nD25= 1,4358 [1].

♦ Phản ứng ngƣng tụ của bisphenol A và ECH để tổng hợp nhựa epoxy thƣờng sử

dụng xúc tác kiềm theo hai giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Là giai đoạn kết hợp, phản ứng tỏa nhiệt mạnh (AH = - 17,09

KCal/mol), xảy ra nhanh ở nhiệt độ 60 - 70°C:

Nhóm epoxy của epiclohydrin tác dụng với hydro của bis phenol A, sản phẩm

tạo ra có nhóm - OH bậc 2 ở vị trí - so với nguyên tử do. Ở vị trí nhƣ vậy, trong môi

trƣờng kiềm xảy ra phản ứng tách loại HC1 (khí) và tạo nhóm epoxy mới.

• Giai đoạn 2: Giai đoạn tách HC1, phản ứng thu nhiệt (AH = 28,09 KCal/mol),

xảy ra chậm:

Vì có thêm một ít lƣợng nhiệt sinh ra do hòa tan và trung hoa khí HC1 nên

tổng hợp lƣợng nhiệt thu và tỏa thì phản ứng tạo nhựa epoxy là phản ứng tỏa nhiệt ít

( ∆H = - 4,18 KCal/mol). Khi tỷ lệ mol ECH/DPP < 2 thì nhận đƣợc nhựa (oligome)

có công

thức tổng quát nhƣ sau:

Nhựa epoxy có phân tử lƣợng M = 300 - 1800 tùy thuộc vào tỷ lệ moi giữa

ECH/DPP, nhiệt độ, thời gian phản ứng, nồng độ NaOH sử dụng và phƣơng thức tiến

hành tổng hợp.

2.1.2. Phân loại nhựa epoxy : [39]

Để tăng cƣờng độ chịu nhiệt hay để tăng độ mềm dẻo, giảm độ bắt cháy của

nhựa epoxy, ngƣời ta còn sử dụng một số loại epoxy khác nhƣ epoxy-novolac, epoxy-

amin, epoxy vòng no. Có thể phân loại nhựa epoxy theo 5 nhóm sau đây:

(i) Glycidylete

(ii) Glycidylester

(iii) Glycidylamin

(iv) Mạch thẳng, no:

(v) Mạch vòng, no

Nhựa epoxy trong nhóm từ (i) - (iii) thƣờng đƣợc điều chế bằng phản ứng

ngƣng tụ giữa diol, diaxit hoặc diamin thích hợp với ECH, có sự tách loại những phân

tử nhỏ nhƣ HC1.

* Các olefin epoxy hóa nhóm (iv) - (v) đƣợc tạo thành bởi phản ứng cộng -quá

trình peroxit hóa liên kết đôi của oleíin bằng peaxit nhƣ peaxit axetic .

2.1.3. Tính chất của nhựa epoxy

2 .1.3.1- Lý tính: [31],[39],[46]

Nhựa epoxy khi chƣa đóng rắn là loại nhựa nhiệt dẻo, có màu từ vàng sáng đến

trong suốt, ở dạng lỏng (M < 450), đặc (300 < M < 800) và rắn (M > 1000) tùy thuộc

vào khối lƣợng phân tử ( KLPT) của nhựa.

- Nhựa epoxy tan tốt trong các dung môi hữu cơ nhƣ xeton, axetat, hydrocacbon

do hóa, dioxan. Nhựa epoxy không tan trong các dung môi hydrocacbon mạch thẳng

(white spirit, xăng).

- Nhựa epoxy trộn hợp đƣợc với nhựa ure-fomaldehyt, melamin-fomaldehyt,

phenol - fomaldehyt, nitroxenlulo, polyeste, polysuníit, ...

- Nhựa epoxy dạng lỏng dễ dàng chuyển sang trạng thái nhiệt rắn khi sử dụng

các chất đóng rắn nóng nhƣ anhydrit phtalic AP, anhydrit maleic AM,... hay các chất

đóng rắn nguội nhƣ polyamin, polyamit, polyizoxyanat,... và kèm theo hiện tƣợng co

ngót (khoảng 0,5 - 2% tùy theo loại chất đóng rắn).

- Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có một loạt những tính chất quí báu nhƣ: bám

dính tốt với nhiều loại vật liệu khác nhau (do nhựa có liên kết ete và nhóm hydroxyl),

bền hóa học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học cao, cách điện tốt, ít có ngót và bền nhiệt

đến 160 -260°c [6].

Tính chất của nhựa đƣợc quyết định bởi trọng lƣợng phân tử của nó, ví dụ nhƣ

loại KLPT thấp sử dụng làm vật liệu compozit, keo dán ,.. . ; loại KLPT lớn sử dụng

làm sơn, vecni,...[15]. Nhựa epoxy đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực kỹ

thuật, trong đời sống và đƣợc sản xuất ở rất nhiều nƣớc khác nhau trên thế giới. Mỗi

hãng sản xuất có một tên gọi và mã số tƣơng ứng của từng loại nhựa khác nhau.

- Mỹ: * Dow Chemical: DER 557 , 660 , 661,... 669

* Shell Chemical: Epon 1001 , 1004 , 1007 ,1009...

- Trung Quốc: E 44, EG 101.

Bảng 2.1: Các đặc tính kỹ thuật của nhựa epoxy [311], [391]

-Nga :ED14,ED16,ED20,ED22,...

Giá trị

Tính chất - Tỷ trọng, g/cm3 1,2- 1,25

- Nhiệt độ chảy mềm, °C Lỏng : 140

- Nhiệt độ phân hủy ,°C

340 - 350 (4,5 - 6,5). l0 - 5 - Hệ số giãn dài, m/°C

- Hệ số dẫn nhiệt, KCal/m.h.°C 0,17

Tang góc tổn hao điện

môi

+ Ở 20°C 0,001-0,002

+ Ở 80°C 0,03 - 0,05

Điện trở suất, Ω.cm: +Ở 200C: +Ở 800C: 1015 1011

Điện thế đánh thủng, KV/mm 25-30

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của một số nhựa epoxy thông dụng [30],[40]

Mã số Phân tử lƣợng Nhiệt độ nóng chảy,°c Đƣơng lƣợng gam epoxy

Epon 1001 850- 1100 64-76 450- 525

Epon 1004 1750 - 2050 97-103 905 - 985

Epon 1009 5000 - 8000 145 -155 2400 - 4000

ED 16 480 - 540 lỏng 240 - 270

ED20 390-430 lỏng 195-215

ED 22 360 - 390 lỏng 180-195

2.1.3.2. Hóa tính: [31]

Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động epoxy và hydroxyl, có thể tham gia

vào nhiều loại phản ứng khác nhau. Tuy nhiên, tùy thuộc vào khối lƣợng phân tử của

nhựa mà nhựa thể hiện tính chất theo nhóm chức trội hơn.

* Khi n ≤ 3 (M ≤ 1200): số nhóm epoxy chiếm đa số nên phản ứng hóa học đặc

trƣng là của nhóm epoxy.

* Khi 3 < n < 10 (1200 < M < 3000): tồn tại cả hai nhóm epoxy và hydroxyl với

số lƣợng tƣơng đƣơng nên phản ứng đặc trứng là của cả hai nhóm epoxy và hydroxyl.

* Khi n 10 (M 3000): số nhóm hydroxyl chiếm đa số nên phản ứng hóa

học đặc trƣng là của nhóm hydroxyl.

a- Khả năng phản ứng của nhóm epoxy:

Phản ứng đặc trƣng của nhóm epoxy là phản ứng cộng mở vòng epoxy. Tuy

thuộc vào tác nhân tham gia mà phản ứng xảy ra theo các cơ chế khác nhau.

* Với tác nhân ái nhân (nucleophin): HX

Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2, tác nhân ái nhân tấn công vào cacbon có ít

nhóm thế hơn của vòng [31], [39].

Phản ứng này đƣợc xúc tác bởi ion H+.

• Với tác nhân ái điện tử (electrophin):

Phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2, bắt đầu bằng sự tạo thành anion epoxy

(alcoxit anion). Khi có mặt các chất cho proton H+ (R'OH ) nhƣ rƣợu, phenol, axit,...

phản ứng xảy ra thuận lợi hơn và các chất này thƣờng đƣợc sử dụng làm xúc tác cho

phản ứng đóng rắn nhựa epoxy.

b- Khả năng phản ứng của nhóm hydroxyl:

Nhóm hydroxyl trong nhựa có hoạt tính yếu hơn nhóm epoxy, nên khả năng

phản ứng kém hơn, thƣờng xảy ra ở nhiệt độ cao. Lúc đó nhóm hydroxyl có thể tham

gia vào các phản ứng este hóa, ete hoa,....

Cơ chế phản ứng xảy ra khác nhau tùy thuộc vào tác nhân đóng rắn và điều

kiện phản ứng.

Tác nhân ái điện tử (electrophin): Phản ứng xảy ra khi có mặt proton H+ .

Tác nhân ái nhân (nucleophin): Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao khi không có xúc tác hoặc ở nhiệt độ tháp

khi có xúc tác axit mạnh. - Cơ chế phản ứng: ♦ Khi không có xúc tác:

Khi có mặt axit vô cơ mạnh:

Các phản ứng hóa học vừa nên đƣợc sử dụng trong các phản ứng biến tính và đóng rắn nhựa epoxy.

2.1.4. Ứng dụng Do khả năng linh hoạt của các chức mà nhựa đƣợc sử dụng rất rộng rãi

trong hàng loạt ứng dụng công nghiệp, đƣợc mô tả trong các ngành sau đây:

1. Ứng dụng trong công nghiệp sơn và chất bao phủ chống ăn mòn. 2. Công nghiệp vật liệu cách điện, công nghiệp điện do khả năng chịu nhiệt và cách điện cao.

3. Hợp chất dùng để chế tạo khuôn đúc, in lụa mẫu vẽ và dụng cụ.

4. Trong công nghiệp xây dựng là chất kết dính kết cấu trong bêtông, chống

thấm, bột trét trong xây dựng nhà cửa và đƣờng cao tốc, bột bịt kín và trong những ứng

dụng đòi hỏi sự chịu ăn mòn hóa học cao.

5. Chế tạo vật liệu compozit - đặc biệt là vật liệu compozit có tính năng cao

trên cơ sở nhựa epoxy.

6.Trong một số lĩnh vực khác nhƣ: những hợp chất có độ chịu nén, rung;

nhựa tẩm vecni cho các thiết bị điện và điện tử; những tấm nhựa mỏng ứng dụng trong

sản xuất máy bay, tên lửa,....

2.2. SƠN EPOXY

2 .2 .1. Khái niệm chung

Chất phủ trên nền nhựa epoxy đƣợc sử dụng để bảo trì và sơn phủ các công

trình dƣới nƣớc và sơn trong ngành xây dựng, sơn phủ các kết cấu bằng thép, sơn máy

bay, xe tăng, sơn lót các thiết bị trong ô tô, đồ dùng gia đình và bề mặt các ống dẫn;

chúng còn đƣợc dùng để sơn các sàn bê tông. Sơn epoxy là loại sơn chịu hóa chất, thời

tiết, môi trƣờng và cả tia tử ngoại.

Màng sơn epoxy thƣờng đi từ các loại nhựa có khối lƣợng phân tử 450 - 500

(nhƣ Epikote 828, DER 337); 850 - 1000 (nhƣ Epikote 1001, DER 671); 1750 -2025

(Epikote 1007, DER 664). Nhƣng khi khối lƣợng phân tử nhựa tăng thì tính tƣơng hợp

với các chất tạo màng khác giảm. Mặt khác nếu dùng nhựa epoxy có khối lƣợng phân

tử thấp, ví dụ nhƣ Epikote 828; do khối lƣợng phân tử của loại nhựa này tƣơng đôi thấp

nên vị trí của hai nhóm epoxy tƣơng đối gần nhau nên khi đóng rắn nhựa sẽ có độ linh

động kém, độ dòn cao hơn so với nhựa epoxy có khối lƣợng phân tử cao. Vì vậy ngƣời

ta thƣờng chọn nhựa có khối lƣợng khoảng 850 - 1000 nhƣ Epikote 1001 hay DER 671

để làm sơn.

Sơn epoxy thƣờng có đặc tính sau: [31], [39]

- Dính tốt do có chứa nhiều nhóm có cực.

- Do có nhóm có cực nằm ở các vị trí khá xa nhau nên co giãn khá tốt.

- Nhờ có liên kết ete - C - O - C - nên ổn định hóa học đối với dung môi, axit

yếu và cả axit mạnh.

- Sau khi đóng rắn có cấu trúc không gian nên có độ bền cơ học tốt.

2.2.2. Phân loại sơn epoxy [46]

Sơn epoxy đƣợc chế tạo chủ yếu dựa vào chất tạo màng epoxy nhờ khả năng

phản ứng của nhóm hydroxyl bậc hai, nhóm epoxy cuối mạch hoặc cả 2 loại nhóm

trong nhựa epoxy nên có thể chia sơn epoxy làm bốn loại:

a- Epoxy este: loại sơn này chống ẩm tốt, có khả năng chống gỉ và bền tia tử

ngoại.

b- Hệ đóng rắn nguội: trên cơ sở các tác nhân đóng rắn có chứa nhóm amin.

Sơn epoxy- amin: bền hoa học, chống gỉ tốt.

Sơn epoxy - polyamit: màng sơn co giãn, bền va chạm, chịu khí hậu nhiệt đới

tốt.

c- Hệ đóng rắn nóng: đặc biệt là những hệ mà trong đó nhựa epoxy phản ứng

với nhựa phenolic, nhựa amin, nhựa nhiệt rắn acrylic. Màng sơn phải sấy khô ở nhiệt

độ 195 - 220°C trong thời gian 20- 45 phút.

d- Hệ nhựa nhiệt dẻo epoxy: trên cơ sở khối lƣợng phân tử nhựa epoxy cao.

Loại sơn này chống ẩm tốt, có khả năng chống gỉ và bền tia tử ngoại.

Những hệ này có thể chia nhỏ hơn nhƣ: hệ chịu dung môi, hệ nhựa epoxy lỏng

không dung môi, sơn bột, hệ nhựa epoxy-este nhũ tƣơng, hệ sơn epoxy khử nƣớc đóng

rắn bằng polyamin, hệ epoxy khử nƣớc cho điện kết tủa.

2.2.3. Sơn epoxy rắn

2.2. 3.1. Hệ nhựa epoxy đóng rắn nguội [46]:

a- Polyamin làm tác nhân đóng rắn :

Amin béo đa chức (dietylentriamin, trietylentetramin, tetraetylen pentamin) là

những tác nhân đóng rắn đầu tiên đƣợc sử dụng với nhựa epoxy trong sơn phủ.

Polyamin phản ứng ở nhiệt độ phòng với nhóm epoxy cuối mạch của phân tử

nhựa epoxy và thƣờng dùng vào khoảng 6 PTL (phần trọng lƣợng - phần đóng rắn trên

100 phần nhựa) với dung dịch nhựa epoxy có khối lƣợng phân tử khoảng 900. Khi

đóng rắn, những hệ này chịu đƣợc dung môi và hóa chất, đặc biệt là kiềm.

Lƣợng polyamin cần thiết để đóng rắn nhựa epoxy có thể đƣợc tính toán từ

hàm lƣợng nhóm epoxy (HLE, mmol/kg) của nhựa và đƣơng lƣợng hydrogen hoạt

động của polyamin (ĐLH).

Theo đó, lƣợng polyamin cần dùng là PTL = HLE x ĐLH x l0-4

Với nhựa DER 671 thì tỷ lệ amin đƣợc dùng nhƣ sau :

- Etylen diamin ( EDA) 3,0 - 3,4 PTL.

- Dietylen triamin (DETA) 4,2 - 4,7 PTL.

- Trietylen tetramin (TETA) 4,8 - 5,5

PTL.

• Những vấn đề cần chú ý khi dùng polyamin:

- Gây kích thích lên da và mặt, mức độ kích thích phụ thuộc vào chất lƣợng

amin dùng và đặc biệt vào độ bay hơi của chúng.

- Những quy định về an toàn độc hại đã hạn chế việc sử dụng của nhiều loại

amin.

- Lƣợng amin sử dụng quá nhỏ, cần đƣợc tính toán chính xác.

- Polyamin có xu hƣớng tạo ra trên bề mặt của màng sơn những khuyết tật trông

bề ngoài nhƣ mù sƣơng, ngoại quan trông nhƣ dầu, nguyên nhân do việc ngƣng tụ hơi

ẩm trên bề mặt, tiếp theo là sự tạo thành các muối phức.

Để khắc phục khuyết tật nêu trên, một phƣơng pháp thƣờng áp dụng là dùng

adduct của amin để giảm cả khả năng bay hơi của polyamin, do đó cải thiện đƣợc môi

trƣờng và cả trong việc sử dụng, do vậy adduct của amin đƣợc ƣa dùng hơn amin tự do.

b- Polyamin adduct làm tác nhân đóng rắn:

Adduct đƣợc tạo thành nhờ phản ứng của một lƣợng polyamin dƣ với dung dịch

epoxy rắn. Tuy phản ứng giống nhau nhƣng có hai loại adduct:

• Adduct tách riêng:

Loại adduct này có màu nhợt, dạng rắn đƣợc tạo ra từ nhựa epoxy (nhƣ epikote

1001, DER 671) với một lƣợng amin dƣ nhƣ EDA, DETA, TETA. Thông thƣờng cứ 5

mol amin phản ứng với 1 mol nhựa. Bằng phƣơng pháp chƣng cất chân không, lƣợng

amin và dung môi còn thừa đƣợc tách ra.

• Adduct không tách riêng (in- situ):

Nhựa và polyamin đƣợc cho phản ứng với nhau theo số mol tƣơng đƣơng (amin

dƣ không đƣợc tách ra).

c- Nhựa polyamit làm tác nhân đóng rắn:

Nhựa polyamit làm tác nhân đóng rắn cho nhựa epoxy là một trong những hệ

đóng rắn quan trọng trong công nghệ sơn. Khi dùng polyamit làm tác nhân đóng rắn thì

sơn chịu dung môi và kiềm kém nhƣng mềm dẻo hơn khi bị lão hóa; tính chất của nhựa

polyamit đã góp phần ngăn chặn quá trình ă n mòn.

Nhựa polyamit thì ít gây kích thích với da so với các tác nhân đóng rắn là

polyamin và adduct -polyamin. Đối với tác nhân đóng rắn polyamit, khuyết tật bề mặt

nhƣ nêu ở trên giảm. Sơn epoxy đóng rắn bằng polyamit có thời gian sống lâu hơn so

với đóng rắn bằng amin.

d- Tác nhân đóng rắn polyamit - adduct:

Gần đây polyamit - adduct đƣợc đề nghị dùng cho việc cải tiến độ bóng và tính

chảy, hệ đóng rắn tốt hơn ở nhiệt độ thấp, chịu hóa chất, chịu nƣớc, mau khô và màng

sơn không bị mờ đục.

e - Tác nhân đóng rắn là amin bậc ba:

Amin bậc ba nhƣ tri(dimetyl amino metyl) phenol cho sản phẩm đóng rắn

có tính chất khác hẳn so với khi dùng polyamin béo. Chúng phản ứng nhƣ chất xúc

tiến quá trình trùng hợp nhựa epoxy thông qua nhóm epoxy, dẫn đến cấu trúc mạch

phân tử bao gồm những cầu nối ete. Amin bậc ba đƣợc dùng trong công thức sơn

Bảng 2 .3: Bảng so sánh giá trị của các loại chất đóng rắn

chủ yếu để xúc tiến quá trình đóng rắn bằng polyamit.

Tính chất màng sơn Loại chất đóng rắn và chế độ đóng rắn

Amin, nhiệt độ thƣờng Polyamit, nhiệt độ thƣờng Phenol- fomaldehyt - Màu sắc 2 3 5

- Độ mềm dẻo 2 1 1

- Độ cứng 2 3 1

- Độ bền với nƣớc 2 1 1

- Độ bền với dung môi 2 3 1

- Khả năng chống gỉ 1 2 1

_ Độ bền hóa học 3 4

Bảng 2.4: So sánh các đặc tính chung từ các loại

Đặc tính

Polyamin béo

Adduct tách riêng

Nhựa polyamit

Adduct polyamit

Adduct không tách riêng Dung dịch có mùi nhẹ

Chất rắn không mùi

Bán cứng có mùi nhẹ

Bay hơi, Gây kích thích

5-12

30-35

35-45

33 — 60

35-65

1 - 2

Nhanh Mạnh

Nhanh ít hơn

Nhanh Không

Hơi chậm Rất ít

Nhanh Rất ít

Tốt

Rất tốt

Tuyệt vời

Trong đó : 1 - kết quả tốt nhất; 5 - kết quả xấu nhất.

Tính chất của chất đóng rắn Tỷ lệ trộn với DER 671,PTL Thời gian sống (ngày) Tốc độ khô Khuyết tật bề mặt Độ mềm dẻo của màng

2 .2. 3.2. Hệ nhựa epoxy đóng rắn nóng

Thông thƣờng khi sơn lên kim loại không nên dùng chất đóng rắn loại axit mà

nên dùng chất đóng rắn là một loại nhựa tổng hợp khác.

a- Hệ sơn epoxy - phenolic:

Hệ sơn này dai, mềm dẻo, bám dính tốt và chịu đƣợc dung môi, hóa chất.

Khuyết điểm là có màu sẫm vì có chứa nhựa phenol.

b- Hệ sơn epoxy- ure /omaldehyt:

Hệ sơn này giữ màu tốt, cứng, chịu hóa chất và chịu nhiệt tốt hơn so với hệ sơn

epoxy - phenolic.

3- PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI

Phổ hồng ngoại đƣợc xác định trên máy Shimadzu 200- 91527. Các mẫu cần

khảo sát đƣợc chuẩn bị với chất độn trơ thích hợp, nén dƣới áp suất để tạo viên nén

mỏng, sau đó đƣợc đặt vào trong máy để tiến hành ghi quang phổ.

3.2. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT [37]

Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai (DSC) sử dụng để nghiên cứu quá trình

đóng rắn nhựa và phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA) cho phép đo liên tục

biến thiên trọng lƣợng của mẫu theo nhiệt độ và thời gian, đƣợc thực hiện trên máy

NETZSCH 204 -Thermal Analysis của hãng BRUKER ANALYTISCHE

MESSTECHNIK GMBH, Germany.

3.3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHẦN GEL

[2]

Phần gel là phần tạo thành mạng lƣới không gian không bị trích ly bởi axeton

trong dụng cụ Xoxlet với thời gian 15-20 giờ.

♦ Quá trình xác định:

Giấy lọc trƣớc khi cân phải trích ly bằng axeton trên dụng cụ Xoxlet khoảng 3

giờ. Lấy ra sấy khô đến khối lƣợng không đổi và để trong bình hút ẩm.

Cân giấy lọc (c) và khối lƣợng mẫu cộng giấy lọc (b) trên cân phân tích, trƣớc

khi trích ly trong axeton. Sau đó cho vào dụng cụ Xoxlet để trích ly với thờigian 15-20

giờ. Khi đã đạt thời gian trích ly lấy ra và sấy khô đến khối lƣợng không đổi và để vào

bình hút ẩm. Cân khối lƣợng mẫu sau khi trích ly (a). Hàmlƣợng phần gel đƣợc tính

nhƣ sau:

,%

X =

Trong đó:

a- khối lƣợng mẫu trƣớc khi trích ly, g

b- khối lƣợng giấy lọc, g

3. 4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ KỸ

THUẬT CỦA SƠN:

3.4.1. Phƣơng pháp xác định độ mịn TCVN 209M993[8]:

Tiêu chuẩn này qui định phƣơng pháp xác định độ mịn của sơn bằng thƣớc đo

độ mịn, đƣợc chia độ đến m.

Độ mịn đo bằng thƣớc là số đọc đƣợc trên thƣớc đo chuẩn, dƣới các điều kiện

kiểm định qui định. Nó thể hiện độ sâu của rãnh thƣớc mà ở đó những hạt rắn riêng biệt

trong sản phẩm có thể đƣợc nhận rõ.

a- Dụng cụ:

- Tiêu chuẩn này giới thiệu bốn loại thƣớc đo độ mịn trong đó loại thƣớc 100

lam phù hợp với mục đích sử dụng chung và các loại thƣớc 50 m, 25 m, 15 m cho các

kết quả tin cậy, chính xác hơn.

- Dao gạt phải đƣợc kiểm tra định kỳ độ mòn và kiểm tra sự tiếp xúc của lƣỡi

với mặt phẳng đối diện với ánh sáng mạnh.

b- Lấy mẫu:

Lấy mẫu cho sản phẩm cần kiểm tra theo TCVN 2091 - 1993.

Kiểm tra và chuẩn bị mẫu thử theo TCVN 5669 - 1993.

c- Tiến hành thử:

+ Xác định sơ bộ độ mịn của sản phẩm bằng thƣớc 100 µ m và chọn thƣớc phù

hợp. Kết quả này không đƣợc tính là kết quả thí nghiệm. Sau đó đo chính xác ba lần

trên thƣớc đã chọn.

+ Đặt thƣớc (phải khô, sạch) lên mặt phảng nằm ngang có bề mặt không bị

trƣợt.

+ Rót một lƣợng mẫu (đủ để lấp đầy rãnh) vào phần sâu của rãnh sao cho mẫu

hơi bị chảy ra ngoài rãnh một ít. Chú ý khi rót mẫu không để tạo bọt khí.

+ Giữ dao gạt vuông góc với bề mặt thƣớc, lƣỡi dao gạt song song với chiều

ngang thƣớc và tiếp xúc với bề mặt thƣớc ở phía sâu nhất của rãnh. Kéo dao gạt quá

khỏi điểm có độ sâu 0 µ m của rãnh với tốc độ không đổi trong 1 - 2s. Sử dụng một áp

lực đủ xuống dao gạt sao cho rãnh đƣợc lấp đầy mẫu và lƣợng dƣ bị gạt ra ngoài rãnh.

+ Trong thời gian không quá 3s kể từ khi gạt xong, dƣới ánh sáng đủ để nhìn rõ

mẫu, quan sát mẫu dƣới góc nhìn trong khoảng 20 – 300 so với bề mặt thƣớc.

Quan sát mẫu trên rãnh mà ở đó xuất hiện bề mặt lốm đốm nhiều, đặt biệt là ở

chỗ mà một vùng rộng 3 mm ngang qua rãnh chứa 5 - 1 0 hạt. Đánh giá giới hạn trên

của vùng đốm đến vị trí gần nhất trên thang chia độ của từng loại thƣớc nhƣ sau:

5 µ cho thƣớc 100 µ m

2 µ m cho thƣớc 50 µ m

1 µ m cho thƣớc 25 µ m

0,5 µ m cho thƣớc 15 µ.

Bề mặt lốm đốm của mẫu xuất hiện trên rãnh có các dạng vết xƣớc hoặc xuất

hiện các hạt thô tùy thuộc vào độ đặc loãng và loại sơn.

Vệ sinh thƣớc và dao gạt cẩn thận bằng dung môi phù hợp ngay sau khi đọc kết

quả. Tính giá trị trung bình của 3 lần thử và ghi kết quả với độ chính xác nhƣ các kết

quả đọc đƣợc ban đầu.

3.4.2. Phƣơng pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt qui ƣớc) bằng

phễu chảy TCVN 2090-1993 [7]:

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại sơn và qui định phương pháp xác định

thời gian chảy (độ nhớt qui ước) bằng phễu chảy.

Tiêu chuẩn này qui định các kích thƣớc và phƣơng pháp sử dụng phễu chảy

cho các sản phẩm có dòng chảy Newton hay gần Newton, có độ nhớt động học trong khoảng (15 - 150 ). l06 m2/s (25 - 150 cst) nhƣ các loại sơn loãng để quét, phun hoặc

nhúng.

a- Dụng cụ: Gồm có phễu chảy FC-4, nhiệt kế chính xác đến 0,20c và đƣợc chia độ đến khoảng 0,10C, giá đỡ phù hợp để giữ phễu và đƣợc trang bị vít thăng bằng, ống thăng

bằng bọt nƣớc, tốt nhất là loại tròn, đồng hồ bấm giây hay dụng cụ đo thời gian phù

hợp có chia đến 0,2 s hoặc nhỏ hơn.

b- Chuẩn bị mẫu:

Mẫu đại diện đƣợc lấy theo TCVN 2090 - 1993

Chuẩn bị và kiểm tra mẫu thử phải đƣợc lọc qua lƣới có lỗ 125 µ m vào một cốc

thúy tinh sạch có dung tích lớn hơn 150 ml và tránh đến mức tối đa sự hao hụt dung

môi do bay hơi.

c- Quá trình đo: Điều chỉnh nhiệt độ của mẫu đã lọc và phễu đến nhiệt độ 25 ± 0,50C hay nhiệt độ 30 ± 0,50C bằng cách để chúng trong phòng hay tủ điều hòa có nhiệt độ này trong

khoảng 30 - 60 phút trƣớc khi thử.

Mẫu đƣợc coi nhƣ đã sẵn sàng cho thử nghiệm khi không còn các bọt không khí

và nhiệt độ mẫu không lệch với nhiệt độ kiểm nghiệm quá 0,50C .

Đổ mẫu vào phễu, bịt lỗ phễu bằng ngón tay, rót từ từ mẫu vào phễu để tránh

tạo bọt khí sao cho mẫu chảy tràn qua mép phếu một ít, dùng tấm kính hay đũa gạt, gạt

qua mép phễu sao cho chiều cao của mẫu bằng đỉnh của mép phễu.

Đặt một cốc hứng có thể tích không nhỏ hơn 100 ml dƣới phễu. Buông ngón

tay khỏi phễu đồng thời bắt đầu tính thời gian cho đến khi dòng chảy của mẫu chảy

đứt. Ghi lại thời gian này chính xác đến 0,2 s.

Nếu thử nghiệm này không đƣợc thử nghiệm trong phòng điều hòa, đặt nhiệt

kế vào dòng chảy có hƣớng theo hƣớng dòng chảy và đầu thủy ngân chìm hoàn toàn

trong dòng chảy.

Mọi sự chênh lệch nhiệt độ chú ý không đƣợc vƣợt quá 0,50c. Ghi lại kết quả đo

đƣợc chính xác đến 0,2s.

Các kết quả riêng biệt của hai lần đo không đựơc quá 2% giá trị trung bình của

chúng. Nếu quá phải đo lại lần 3. Nếu kết quả lần này phù hợp với một trong hai lần đo

trƣớc thì kết quả phép đo còn lại sẽ bị bỏ đi. Nếu lần đo thứ 3 không cho kết quả phù

hợp thì phƣơng pháp thử này là không sử dụng đƣợc vì tính chất chảy không bình

thƣờng của mẫu và phải tìm một phƣơng pháp thử khác.

3.4.3. Phƣơng pháp gia công màng TCVN 2094 - 1993 [9]:

Tiêu chuẩn này qui định cách chuẩn bị mẫu thử, phương pháp gia công màng

đối với các loại sơn.

Kiểm tra và chuẩn bị mẫu thử theo TCVN 5669 - 1992 và tấm chuẩn để thử

theo TCVN 5670 - 1992. Gia công màng trên mẫu chuẩn đã chuẩn bị theo TCVN 5670-

1992 bằng phƣơng pháp nhúng, rót, dùng chổi lông quét hoặc dùng máy để phun.

3.4.3.1.Gia công màng bằng chổi lông:

Tiến hành chỉnh độ nhớt của sơn cần thử để đạt đƣợc độ đặc có thể quét đƣợc.

Dùng chổi lông quét thành lớp mỏng và đều đặn trên nền. Đƣa chổi lông nhanh và đều

ngang dọc trên tấm mẫu.

3.4.3.2. Gia công màng bằng phương pháp rót:

Rót sơn 1 cách đều đặn trên bề mặt tấm mẫu. Đặt nghiêng tấm mẫu đã đổ sơn

dƣới một góc 45° cho lƣợng sơn dƣ chảy đi (thời gian chảy phụ thuộc vào điều kiện kỹ

thuật á p dụng cho sơn).

3.4.3.3 .Gia công màng bằng phương pháp nhúng :

Nhúng tấm mẫu vào bình chứa sơn cần thử, sau đó nâng lên từ từ và đem treo ở

vị trí thẳng đứng cho sơn dƣ chảy đi và để khô.

3.4.3.4. Số lớp sơn trong quá trình gia công

màng:

+ Chế độ gia công màng một lớp:

Đối với loại sơn có thời gian chảy ( độ nhớt qui ƣớc ) từ 30 - 40s dùng chổi

lông quét sơn. Chiều dày của màng khô phải đạt từ 45 - 65 µ m.

+ Chế độ gia công màng nhiều lớp:

Để gia công màng nhiều lớp, lớp trƣớc phải khô thấu sơn mới phủ lớp sau. Khi

cần thiết dùng giấy ráp mài từng lớp sơn phủ trƣớc khi quét lớp sau.

3.4.4. Phƣơng pháp xác định độ phủ theo TCVN 2095 - 1993 [10]:

Tiêu chuẩn này á p dụng cho các loại sơn và quy định các phương pháp xác

định độ phủ.

Phƣơng pháp sử dụng ô bàn cờ đen trắng và độ phủ đƣợc xác định trên tấm

kính.

Độ phủ của một loại sơn, tính bằng g/m2, là khối lƣợng sơn cần thiết tính bằng g khi phủ đều trên nền màu đen trắng có diện tích 1 m2 sẽ che phủ hết hay làm mất tính

tƣơng phản màu đen trắng của nền đó.

Để tránh các sai số lớn giữa các phòng thí nghiệm khác nhau tiêu chuẩn này qui

định khối lƣợng sơn đƣợc cân khi màng sơn đã đạt độ khô cấp 1 và xác định điểm phủ

hết nền của màng sơn khi vừa gia công xong.

a- Dụng cụ :

+ Tấm kính có chiều dầy 1 , 5 - 2 mm, rộng 90 mm và dài 120 mm.

+ Tấm bàn cờ gồm mảnh giấy in typô có kích thƣớc 90 x 120 mm đƣợc in thành

các ô đen trắng xen kẽ nhƣ bàn cờ. Kích thƣớc mỗi ô là 30 x 30 mm. Mảnh giấy này

đƣợc dán lên 1 tấm thủy tinh có kích thƣớc 90 x 120 mm. Hệ số chiếu sáng của các ô

trắng phải nằm trong khoảng 0,80 - 0,85 và các ô đen không quá 0,05 so với hệ số

chuẩn 1.

+ Cần phân tích có độ chính xác đến 0,001 g.

+ Chổi lông mềm hoặc máy phun sơn để sơn đƣợc những lớp sơn có chiều dày

không quá 20 µ m lên tấm kính.

b. Tiến hành thử:

- Cân tấm kính 1 với sai số không quá 0,002 g và quét (hoặc phun) lên tấm kính

này một lớp sơn cần kiểm tra.

- Quan sát ở ánh sáng thƣờng, qua tấm kính xem có thấy đƣợc các ô vuông đen

trắng của ô bàn cờ nằm ở mặt kia của tấm kính mẫu. Nếu vẫn thấy các ô vuông thì quét

các lớp sơn tiếp theo cho đến khi quan sát thấy mất hẳn các ranh giới giữa các ô đen

trắng.

- Để tấm kính mẫu đã sơn khô đến cấp 1 thì cân tấm kính mẫu này trên cân

phân tích với sai số không quá 0,002 g .

c- Tính kết quả: Độ phủ của sơn (D) đƣợc tính bằng g / m2 theo công thức :

( )

(3.2)

Trong đó: m0 : khối lƣợng của tấm kính khi chƣa đƣợc quét sơn, tính bằng g.

m1: khối lƣợng của tấm kính khi màng sơn đạt độ khô cấp 1, tính bằng g. s : diện tích tấm kính 1 đã đƣợc phủ sơn, tính bằn mm2.

3.4.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng rắn a- Dụng cụ :

+ Tấm kính có chiều dầy 1,5-2 mm, rộng 90 mm và dài 120 mm .

+ Cần phân tích có độ chính xác đến 0,001 g.

b- Tiến hành thử:

- Cân tấm kính với sai số không quá 0,002g, ghi trọng lƣợng tấm kính: a

- Rót lên tấm kính này một lớp sơn khá dầy và cân kiểm ƣa, ghi trọng lƣợng: b

- Sau 24 giờ, để tấm kính mẫu đã sơn khô đến cấp 1 (dung môi đã bay hơi hết),

thì cân tấm kính mẫu này trên cân phân tích với sai số không quá 0,002g, ghi trọng

lƣợng: c

c- Tính kết quả: Hàm lƣợng rắn của sơn đƣợc tính theo công thức sau:

X ( %) = x 100 (3.3)

3.4.6. Phƣơng pháp xác định độ khô và thời gian khô TCVN 2096 -

1993 [11]

a- Độ khô không bị bắt bụi:

Màng sơn khô không bị bắt bụi là khi ngón tay lƣớt nhẹ trên bề mặt màng mà

không dính bất kỳ chút nào lên ngón tay. Bề mặt có thể bị dính nhƣng không để lại vết

ngón tay.

b- Độ khô không dính tay:

Màng sơn xem nhƣ khô không dính tay khi ngón tay ấn nhẹ lên màng sơn

không để lại vết, bề mặt không bị dính.

c- Độ khô sơ bộ:

Màng sơn xem nhƣ khô sơ bộ khi màng sơn không bị biến dạng bởi phƣơng

pháp thử sau: dùng ngón cái ấn mạnh lên bề mặt màng sơn, xoay 1 góc 90°, kiểm tra sự

mất mát, sự tách rời, nếp nhăn hay bất kỳ bằng chứng nào khác của sự biến dạng màng

sơn.

d- Độ khô hoàn toàn:

Màng sơn xem nhƣ khô hoàn toàn khi không để lại dấu tay hay vết dao trên

màng sơn.

3.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ LÝ

CỦA MÀNG PHỦ

3.5.1. Phƣơng pháp xác định độ bền va đập của màng trên dụng cụ

Y-1A theo TCVN 2100 -1993 [14]:

Tiêu chuẩn này qui định phƣơng pháp xác định độ bền màng sơn trên bề mặt

tấm kim loại bị biến dạng do sự rơi của tải trọng, làm cho màng sơn bị bẻ gãy hoặc bị

tách khỏi nền kim loại.

a- Dụng cụ :

Gồm một đế có đe tỳ lên trên hai trụ đứng cố định bằng thanh ngang, ống định

hƣớng, búa tải trọng và đầu búa có viên bi, khối lƣợng búa tải trọng là 1 kg rơi tự do

trong ống định hƣớng. Tải trọng chuyển động tự do trong ống định hƣớng và nhờ có vít

hãm sẽ hãm lại bất cứ chiều cao nào. ống định hƣớng có thanh ngang chia độ cao từ 0 -

50 cm .

b- Chuẩn bị mẫu thử:

Tấm mẫu đƣợc quét sơn khô theo TCVN 2069 - 1993 đƣợc bảo quản trong điều

kiện nhiệt độ 25 ± 2°c và độ ẩm tƣơng đối là 70 ± 5% (ngoại trừ các qui định riêng).

c- Quá trình thử:

Sự rơi của tải trọng đƣợc tiến hành theo từng bậc một và theo phƣơng pháp

thẳng đứng:

- Đặt tấm mẫu vào vị trí trên đe , mặt sơn đặt lên phía trên .

- Để tải trọng có khối lƣợng qui định rơi trên tấm mẫu.

- Kiểm tra bằng mắt thƣờng hoặc bằng dụng cụ phóng đại xem trên mặt mẫu có

bị gãy hoặc bị bóc tách ra khỏi nền không.

Nhắc lại phép thử cho 4 tấm mẫu khác nhau. Phép thử coi nhƣ thỏa mãn 4 tấm

có màng sơn không bị gãy hoặc bóc tách khỏi nền. Ghi rõ độ cao trung bình (bằng cm)

và khối lƣợng tải trọng (kg) mà ở đó xuất hiện sự gãy hoặc bóc tách đầu tiên của màng

sơn do va đập. Có thể thử độ bền va đập trên cùng một tấm mẫu, nhƣng các vị trí thử

va đập phải cách nhau ít nhất 3 cm.

d- Tính kết quả:

Độ bền va đập của màng sơn đƣợc biểu thị bằng kg.cm là chiều cao cực đại

(cm) mà từ đó tải trọng có khối lƣợng (kg) rơi lên tấm mẫu ở gia tốc rơi tự do, nhƣng

không gây nên sự phá huy cơ học (gãy, bong, tróc).

Sai lệch cho phép giữa hai lần thử không quá 1 kg.cm .

3.5.2. Phƣơng pháp xác định độ bền uốn dẻo của màng theoTCVN 2099-

1993 [13] & ASTM 1737 trên dụng cụ ERICHSEN MODEL 266. Tiêu chuẩn này qui

định phương pháp kiểm tra và đánh giá độ bền của màng sơn bị gãy hoặc tách khỏi

nền kim loại khi tấm mẫu thử bị uốn vòng quanh một trục hình trụ ở điều kiện tiêu

chuẩn.

a- Chuẩn bị mẫu:

Quét sơn lên tấm thép mỏng có chiều dày 0,2- 0,3mm, kích thƣớc 20 x(100 -

150) mm, để màng sơn khô.

b- Quá trình thử: Trục lựa chọn đƣợc đặt vào ổ có chỗ tựa ở hai đầu của dụng

cụ uốn. Tấm mẫu thử đƣợc đặt giữa trục và con lăn ép. Cho tấm mẫu tỳ vào trục đồng

thời vặn chặt dụng cụ giữ mẫu. Con lăn đƣợc đẩy tỳ vào mẫu và trục bằng cách vặn vít với tay hãm. Màng sơn đƣợc uốn 1800 quanh trục lựa chọn nhờ có khung tay cầm đến

điểm dừng bên tay phải dụng cụ. Thời gian uốn đều đặn trong 3-5 giây. Quan sát bề

mặt sơn bằng kính lúp phóng đại 4 lần. Nếu trên đó không xuất hiện các vết nứt, vết

tróc thì tiếp tục thử tấm mẫu khác trên thanh trục có đƣờng kính nhỏ hơn. Cứ làm nhƣ

thế cho tới khi phát hiện đƣợc vết nứt hoặc vết tróc của màng sơn qua kính lúp. Độ bền

uốn của màng sơn đƣợc biểu diễn bằng đƣờng kính nhỏ nhất của thanh trục, mà trên

đó, màng sơn chƣa bị phá hoại (không có vết nứt, tróc).

Xác định độ bền uốn ở điều kiện khí hậu bình thƣờng. Tiến hành 3 phép xác

định. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của các kết quả thu đƣợc.

3.5.3.Phƣơng pháp xác định độ cứng của màng: PENCIL TEST -

ASTM D3363 - 92a [23]:

Phép thử nhằm xác định độ cứng của màng bởi vết xước gây ra từ đầu viết chì và được biểu diễn bằng độ cứng của viết chì. a- Dụng cụ:

→

+ Bộ viết chì đƣợc tiêu chuẩn hóa và có độ cứng theo thang chia sau đây :

Mềm hơn Cứng hơn

b- Phương pháp thử:

+ Tiến hành phép thử ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thƣờng.

+ Viết chì đƣợc cắt gọt để có độ dài chì từ 5 -1- 6 mm tính từ mép gỗ đến đầu

mút của chì bằng dụng cụ gọt viết chì.

+ Đặt mẫu thử lên một mặt phảng nằm ngang, phẳng, chắc. Bắt đầu từ độ chì

cứng nhất (6H), giữ viết chì tạo với bề mặt màng sơn một góc 45° và đẩy về phía trƣớc

một đoạn thẳng khoảng 6,5 mm. Lực đẩy phải đồng đều và đủ để cắt, làm xƣớc màng

sơn hoặc làm vỡ vụn chì.

+ Giảm độ cứng của viết chì theo thanh chia cho đến khi tìm đƣợc chì có độ

cứng mà không thể làm trầy xƣớc màng sơn hoặc làm vỡ vụn chì.

+ Giảm độ cứng của viết chì theo thanh chia cho đến khi tìm đƣợc chì có độ

cứng mà ở độ cứng đó chì không thể cắt qua màng sơn xuống đến nền thép dài một

đoạn ít nhất 3mm (1).

+ Tiếp tục giảm độ cứng của viết chì theo thanh chia cho đến khi tìm đƣợc chì

có độ cứng không thể làm trầy xƣớc màng sơn (chì bị vỡ vụn ) (2).

Xác định ít nhất hai lần cho mỗi độ cứng.

3.5.4. Phƣơng pháp xác định độ bám dính TCVN 2097 -1993 [12]: Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại sơn và quy định phương pháp xác định độ

bám dính của màng trên bề mặt vật liệu.

Phƣơng pháp này không áp dụng cho các màng có tổng độ dày lớn hơn 250 µm

a- Dụng cụ: Gồm có dao cắt bằng thép có lƣỡi sắc với góc vát từ 200 đến 300 , thƣớc kẻ, chổi

lông mềm và kính lúp phóng đại hai hay ba lần.

b- Chuẩn bị mẫu :

Lấy mẫu đại diện cho sản phẩm cần kiểm tra và chuẩn bị mẫu thử theo tiêu

chuẩn TCVN 2090 - 1993 và TCVN 5669 - 1992.

c- Tiến hành thử:

Tiến hành thử ở nhiệt độ 25 ± 2°c và độ ẩm tƣơng đối 70 ± 5% ( xem TCVN

5668 - 1992 ) số đƣờng cắt ở mỗi hƣớng của mạng lƣới ít nhất là 6 đƣờng. Khoảng

cách giữa các đƣờng cắt phải bằng nhau và phụ thuộc vào độ dầy màng, chủng loại nền

nhƣ sau:

0 - 6 0 µ m cách nhau 1 mm đối với nền cứng.

0 - 6 0 µ m cách nhau 2 mm đối với nền mềm.

6 1 - 1 2 0 µ m cách nhau 2 mm đối với cả hai loại nền.

121 - 250 µ m cách nhau 3 mm đối với cả hai loại nền.

Đặt tấm mẫu lên một mặt phẳng cứng, tì lƣỡi dao trên bề mặt tấm mẫu và dùng

thƣớc kẻ các vết cắt lên màng với tốc độ không đổi. Tất cả các vết cắt phải ă n sâu tới

lớp nền của tấm mẫu, song song và cách nhau nhƣ đã quy định.

Bằng cách tƣơng tự cắt các vết khác vuông góc với các vết cắt cũ, có số lƣợng

bằng nhau sao cho một mạng lƣới các vết cắt đƣợc tạo ra.

Dùng chổi lông mềm quét nhẹ bụi màng sơn tạo ra từ vết cắt.

d- Đánh giá kết quả:

Quét ngay sau khi cắt xong, kiểm tra cẩn thận mạng lƣới cắt dƣới ánh sáng tự

nhiên bằng mắt hoặc bằng kính lúp.

Độ bám dính đƣợc đánh giá theo thang điểm từ 1 đến 5.

3.5.5. Phƣơng pháp xác định độ bền mài mòn [22]:

Độ mài mòn của màng sơn đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 4060-90

trên dụng cụ TABER ABRASER model 5130 & 5150 của hãng ERICHSEN.

a- Chuẩn bị mẫu:

Quét sơn lên tấm thép hình tròn, phẳng, cứng đƣờng kính > 10 cm, có khoan lỗ

6,3mm ở tâm, để màng sơn khô và chuẩn bị mỗi loại ít nhất 2 mẫu.

b- Quá trình thử:

+ Cân mẫu thử với sai số không quá 0,lmg và ghi lại khối lƣợng ( A ).

+ Đo bề dày màng sơn của mẫu thử ở nhiều vị trí dọc theo đƣờng bị mài mòn.

+ Ấn định số vòng quay và kiểm tra bộ phận hút bụi.

+ Bật máy và sau khi máy ngừng quay, lau bụi bám trên mẫu thử , cân lại trọng

lƣợng của mẫu(B).

+ Lặp lại các bƣớc trên đối với mẫu phụ.

c- Tính kết quả:

Tính khối lƣợng mất đi L của mẫu nhƣ sau:

L = A - B (3.4)

Trong đó: A- trọng lƣợng của mẫu thử trƣớc khi mài mòn, mg và

B- trọng lƣợng của mẫu thử sau khi mài mòn, mg

Lấy kết quả trung bình của 2 phép thử đối với các mẫu cùng loại.

3.5.6. Phƣơng pháp xác định độ thấm nƣớc:

Độ thấm nƣớc của màng sơn đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 870- 92.

a- Chuẩn bị mẫu:

Quét sơn lên các mẫu kim loại có kích thƣớc 50 x 100 x 0,5mm, sau khi sơn đã

đạt độ khô cấp 1, dùng paraphin chảy lỏng viền các mép cạnh của mẫu sơn và cân đến

sai số không quá 0,lmg, ghi lại khối lƣợng ban đầu (a ) trƣớc khi đem ngâm vào nƣớc

cất.

b- Quá trình thử:

+ Đổ đầy nƣớc vào thùng chứa, đến độ sâu khoảng 3/4 chiều dài mẫu thử.

+ Ngâm các mẫu sơn vào nƣớc, đặt các mẫu thử song song và cách nhau, cách

cạnh và đáy thùng 30mm.

+ Thời gian ngâm mẫu 24h ở nhiệt độ phòng.

+ Sau khi kết thúc ngâm, lấy mẫu đặt vào bình hút ẩm, đến khi khối lƣợng

không đổi, cân ghi lại khối lƣợng mẫu (b).

c- Tính kết quả:

Độ thấm nƣớc của màng sơn đƣợc xác định theo công thức sau:a - b

Độ thấm nƣớc (g/cm2. h) = (3.5)

Trong đó: a- khối lƣợng mẫu trƣớc khi ngâm, g

b- khối lƣợng mẫu sau khi ngâm, g

S - diện tích mẫu ngâm trong nƣớc, cm2

3.6. PHƢƠNG PHÁP GIA TỐC SOLARBOX trên thiết bị CO.FO.ME.

GRA. , 18-20125 Milano, Italia ( 1995) theo tài liệu 07520102E-I/1995 và ASTM G

53-89 [20]

3.7. PHƢƠNG PHÁP PHƠI MẪU TỰ NHIÊN theo tiêu chuẩn ISO

2810 1974(E) và JIS Z 2381 (1987) [32], [33].

Tiêu chuẩn này qui định phƣơng pháp thực hành phơi mẫu ngoài trời, nhằm

mục đích khảo sát sự thay đổi các tính chất lý hóa của các sơn và vecni theo thời gian.

3.8. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT KHỐI LƢỢNG

a- Chuẩn bị mẫu:

+ Quét 2 lớp sơn lên các thanh trụ bằng thép có kích thƣớc: φ = 5mm, dài l0cm,

ở một đầu thanh trụ có khoan lỗ nhỏ để treo mẫu.

+ Sau khi gia công sơn 7 ngày, cân chính xác đến 0,lmg các mẫu cần khảo sát(

M0).

b- Tiến hành ngâm mẫu:

Ngâm mẫu trong các môi trƣờng khác nhau: HNO3 5%, H2S045%, HC1 5%,

NaOH 5%, NaCl 5% theo tiêu chuẩn ASTM D-1308 và khảo sát khối lƣợng các mẫu

theo thời gian.

c- Đánh giá kết quả: Tổn thất trọng lƣợng đƣợc tính theo các tiêu chuẩn ASTM

G 31- 72 và ASTM Gl-90 [18], [21].

% Tổn thất khối lƣợng = x100 (3.6)

Trong đó: - M0: khối lƣợng ban đầu của mẫu, g.

- Mi: khối lƣợng mẫu ở mỗi thời điểm khảo sát khác nhau, g.

3.9. PHƢƠNG PHÁP MÙ SƢƠNG MUỐI

Khảo sát gia tốc mù sƣơng muối các mẫu sơn trên thiết bị C &w SF / MP 450

của Anh theo tiêu chuẩn ASTM G85 Part A 5 và ASTM B 117-94 [38],[39] với dung dịch nƣớc muối có nồng độ 5%; nhiệt độ khoảng 350C ; tỷ trọng d= 1,025 - 1,040; pH =

6,5-7,2 với chu kỳ 1 giờ khô- không khí và 1 giờ mù muối, với áp suất phun từ 1,5 -2

bar . Bề mặt kim loại trần không có lớp phủ bảo vệ sẽ bị gỉ trong thời gian ngắn (từ vài

chục giây đến vài giờ). Khi có mặt lớp phủ bảo vệ, thời gian xuất hiện gỉ bị chậm lại

nhiều. Màng sơn càng tốt vết gỉ càng xảy ra chậm. Đặc biệt trong quá trình thử nghiệm, ion Cl- có khả năng khuếch tán qua các lỗ hở, khuyết tật trên màng để gây ă n mòn, do

đó màng sơn càng chặt khít có

khả năng bảo vệ càng cao. Sau 3 tháng phun gián đoạn ( 9 giờ/l ngày), đánh giá

kết quả khảo sát theo tiêu chuẩn DIN 53167 [28].

3.10. PHƢƠNG PHÁP TỔNG TRỞ ĐIỆN HÓA THEO ASTM

G 3 - 89 [19]:

Phổ tổng trở điện hóa ( Electrochemical Impedance spectroscopy - EIS) đƣợc

ứng dụng để nghiên cứu các đặc tính điện, điện hóa của bề mặt kim loại dƣới lớp sơn

phủ. Hiện nay, EIS là một trong những phƣơng pháp chính xác để đánh giá khả năng

bảo vệ chống ăn mòn của sơn phủ trong mồi trƣờng ăn mòn [3].

3.10.1. Giới thiệu phƣơng pháp tổng trở điện hóa:

Phƣơng pháp tổng trở đƣợc xây dựng trên cơ sở mô hình hóa các quá trình điện

hóa xảy ra trên ranh giới phân chia pha.

Nội dung của phƣơng pháp là áp đặt những xung động nhỏ (thƣờng có dạng

hình sin) của thế hoặc dòng lên hệ thông nghiên cứu, hệ sẽ phản hồi bằng một tín hiệu

có pha và biên độ khác với xung đặt vào.Việc đo sự lệch pha và tổng trở của hệ cho

phép phân tích quá trình điện cực, làm sáng tỏ vai trò của khuếch tán , động học, lớp

kép , phản ứng hoa học đồng thể đi kèm ... [16].

Hệ điện hóa có thể đƣợc mô phỏng bằng mạch tƣơng đƣơng gồm các thành

phần chủ yếu sau:

- Điện dung lớp kép đƣợc xem tƣơng đƣơng nhƣ một tụ điện, Cdl.

- Tổng trở quá trình phản ứng điện cực - tổng trở Faraday, Zf.

- Điện trở của phần dung dịch giữa điện cực so sánh và điện cực nghiên cứu, Rs

Dƣới đây trình bày một số mạch điện tƣơng đƣơng cơ bản mô phỏng cho các hệ

điện hóa [16]:

a- Mạch tương đương cho phản ứng điện hóa bị khống chế bởi chuyển điện tích:

ứng điện hóa bị khống chế bởi chuyển điện

tích (Rct → )

Hình 3.1: Mạch tương đương cho phản

Re - điện trở thuần ( dung dịch, dây dẫn...)

Cdl- điện dung của bề mặt điện cực( lớp kép, hấp phụ...)

Rp - điện trở phân cực.

Tổng trở Z(j ) của mạch tƣơng đƣơng trong hình 3.1 có thể biểu diễn bằng

hàm của tần số f= /2 nhƣ sau:

(3.7) Z(j )= Re +

Các giá trị Re và Rp có thể đƣợc xác định tƣơng ứng từ giới hạn tần số cao và

tần số thấp của phổ tổng trở đo đƣợc theo những phƣơng trình sau:

Re = (3.8)

(3.9) và Rp = - Re

Trong đồ thị - Z" theo Z' sẽ nhận đƣợc một cung bán nguyệt với bán kính bằng

Rp/2. Có thể xác định giá trị Re và Rp từ điểm cắt của cung này trên trục thực ( Z') .

Điện dung Cdl có thể xác định từ Rp và giá tri tần số fmax của cực đại tổng trở Z": Cdl = ( 2 fmax Rp)-1 (3.10)

b- Mạch tương đương với hệ điện hóa bị khống chế bởi khuếch tán:

Một trong các sơ đồ tƣơng đƣơng cơ bản của phản ứng điện hóa đƣợc mô tả

bằng mạch Randles( hình 3.2). Mạch này mô phỏng phản ứng điện cực đơn với sự

khuếch tán của tác chất hoặc sản phẩm hoặc cả hai đến bề mặt điện cực.

Hình 3.2: Mạch tương đương với hệ

điện hóa cố khả năng phân cực do

điện trở dung dịch, điện dung lớp kép,

quá trình chuyển điện tích và quá trình

khuyếch tán.

(W : tổng trở khuếch tán)

(1-j) (3.11)

Tổng trở khuếch tán đƣợc cho bởi: W =

Trong đó: là hệ số khuếch tán Warburg, và:

( )

(3.12) Z = Re +

Rõ ràng, công thức tính tổng trở tƣơng đƣơng sẽ rất phức tạp khi có nhiều

phần tử thành phần tham gia trong quá trình điện hóa. Điện trở chuyển điện tích Rt

thƣờng đƣợc xác định bằng cách ngoại suy tổng trở ở tần số thấp về Z" = 0 [35].

3.10.2. Áp dụng tổng trở điện hóa trong nghiên cứu màng sơn chống

ăn mòn:

Việc đo tổng trở đƣợc thực hiện trên máy AUTOLAB PGSTAT 30 kết hợp

module Fra 2. Hệ điện hóa gồm ba điện cực: điện cực đối (CE - Counter Electrode) là điện cực Platin lƣới diện tích 10cm2, điện cực so sánh (RE -Reíerence Electrode)

sử dụng là điện cực Ag/AgCl, điện cực nghiên cứu (WE -Working Electrode) là mẫu thép sơn phủ, diện tích hình học của bề mặt điện cực: 3,078cm2. Môi trƣờng ăn mòn

là dung dịch NaCl 3,55% . Điện cực đƣợc lắp ráp vào bình có dung tích 300ml và

nối với máy đo tổng trở. Vùng tần số quét từ 10 mHz đến 100 000 Hz, khi đo tổng

trở ở dãy tần số trên sẽ cho những thông tin quan trọng về các quá trình khác nhau

của hoạt động bảo vệ của lớp sơn.

Dựa vào các số liệu thực nghiệm thu đƣợc từ phổ tổng trở điện hoa ta có thể

xác định các thông số cơ bản đặc trƣng cho chất lƣợng và khả năng chống ăn mòn

của sơn epoxy nhƣ : điện trở màng sơn (Rc) , điện dung màng sơn (Cc), tổng trở khuếch

tán W, OCP, hằng số Warburg ...

Những số liệu thực nghiệm thu đƣợc từ phƣơng pháp đo tổng trở đƣợc xử lý

qua chƣơng trình Fit and Simulation có sẩn trong phần mềm FRA (Frequency

Response Analysis). Chƣơng trình là một tập hợp những mô hình mạch điện tƣơng

đƣơng với hoạt động của một bình điện hoa dựa trên những trƣờng hợp lý thuyết có thể

xảy ra và tự động chọn một hình phù hợp với số liệu thu đƣợc. Nhƣng trên thực tế do

ảnh hƣởng của những yếu tố bên ngoài nhƣ: rung động, tiếng ồn, sóng điện từ, hệ điện

cực nghiên cứu khác nhau,... hoặc bị phức tạp hóa do những hiệu ứng thứ cấp mà mô

hình mạch tƣơng đƣơng phải đƣợc hiệu chỉnh để phù hợp với số liệu thực nghiệm thu

đƣợc.

Mạch tƣơng đƣơng của hệ dung dịch điện ly -lớp phủ -thép đƣợc mô tả nhƣ

sau:[29],[42]

Trong đó:

-Rs điện trở dung dịch điện ly và sản

phẩm ăn mòn.

- Cc điện dung của màng sơn.

- Rc điện trở của lớp sơn.

- Rp điện trở phân cực ( hay điện trở

chuyển điện tích)

Hình 3.3: Mạch tương đương của hệ dung dịch điện ly -lớp phủ - thép.

- Cdl điện dung lớp kép.

Tóm lại:

* Phƣơng pháp đo tổng trở điện hóa đánh giá đúng tình trạng của màng

sơn, không áp đặt điều kiện ngoài, không phá hủy mẫu.

* Quan sát đƣợc diễn biến theo thời gian khả năng bảo vệ nền của màng sơn.

* Cho phép phán đoán đƣợc đặc tính của quá trình ăn mòn.

3. 11. PHƢƠNG PHÁP KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ

+ Cắt các mẫu sơn có diện tích khoảng 1 cm2, dán mẫu bằng băng keo 2 mặt

trên lớp nền cacbon.

+ Phủ Pt lên các mẫu cần khảo sát với bề dầy < l0nm với chế độ I= 30mA, thời

gian phủ là 30 giây trên thiết bị JEOL JFC - 1600 ( Auto fine coater).

+ Sau khi máy đã khởi động, đặt mẫu vào, hút chân không lại và chụp SEM

(Scanning Electron Microscope) các mẫu sơn trên thiết bị JEOL JSM-6360LV, điện thế

tăng tốc 10 KV.

3.12. NGUỒN VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT NGUYÊN LIỆU

HÓA CHẤT SỬ DỤNG

3.12.1. Chất tạo màng: là thành phần chủ yếu của sơn quyết định các tính

chất đặc thù của màng sơn [1]. Nhựa DER 671 - X75 là nhãn hiệu của hãng Dow

Bảng 3.1: Một số đặc tính kỹ thuật của hai loại nhựa DER 671 - X75 & DER 331

Chemical. Nhựa ở dạng dung dịch - chứa 75% nhựa epoxy DER 671 trong 25% xylen.

Tính chất Đơn vị Giá trị

DER 331 DER 671

- Hàm lƣợng nhóm epoxy Mmol/kg 5260-5420 1820-2350

G 186-192 425-550

11-14 6,5-12

- Đƣơng lƣợng khối lƣợng epoxy - Độ nhớt ở 250C - Khối lƣợng riêng ở 250C 1,16 1,08

- Điểm bắt cháy Pa.s g/cm3 0C - 28

- Hàm lƣợng nhóm epoxy % 22-22,6 7,8-10,1

- Hàm lƣợng phần không bay hơi % Không có 74-4-76

- Dung môi - Xylen

- Thời gian sống tháng - 24

3.12.2. Bột màu

a- Bột kẽm:

Bột kẽm kim loại do Trung Quốc sản xuất với hàm lƣợng kẽm xấp xỉ 90%, tổng

hàm lƣợng nitơ nhỏ hơn 0,003%, còn lại các tạp chất khác Fe, As,...

Hàm lƣợng qua rây 325 (44 µ m) xác định theo tiêu chuẩn ISO 8179 - 2 là

98,21%.

b- Oxit sắt:

Bột màu oxit sắt đƣợc chia thành hai loại : bột màu tự nhiên và bột màu tổng

hợp. Bột màu oxit sắt có màu vàng, đỏ, nâu, đen tuy thuộc vào thành phần hoa học của

bột màu. Các bột màu oxit sắt oxit sắt thƣờng đƣợc dùng trong sơn chống ăn mòn.

: 99,2% (loại kỹ thuật).

Bột màu oxit sắt đỏ có các tính chất nhƣ sau:

: 4,8-5,0 (ISO 6745-1990).

- Hàm lƣợng Fe203

: 5,32 (TCVN 2095 - 1993).

- Độ hấp phụ dầu

: 27,65 (ASTM D281 - 84).

- Hàm lƣợng không tan trong HC1

- Khối lƣợng riêng - Độ che phủ (g/m2)

c- Bột Talc:

: 0,19% (loại kỹ thuật).

Bột talc có công thức 4Si02.3MgO.H20 thuộc khoáng silicat. Trong bột talc

thƣờng có lẫn tạp chất Cao, A1203 và oxyt sắt. Tinh thể talc có dạng tấm, hình kim hoặc

dạng sợi, kích thƣớc hạt 5 - 1 0 µ m. Bột talc có độ cứng thấp, trơ hóa học, có khả năng

làm tăng độ bền ẩm, bền nhiệt và độ bền hóa học. Bột talc thƣờng dùng làm chất độn

cho các hệ sơn dung môi. Bột talc có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Khối lƣợng riêng, g/cm3 2,65 - 2,85

- Chỉ số khúc xạ : 1,59-1,64

- Độ hấp phụ dầu 25 - 35

- pH của thể huyền phù trong nƣớc 9 - 9 , 5

d- Cromat chì:

Cromat chì sử dụng do Trung Quốc sản xuất là dạng bột màu đỏ sẫm, không tan

trong nƣớc, tan trong axit HN03 và trong các kiềm , có thành phần nhƣ sau,%:

- PbCr04 : <98

- Chất không tan trong nƣớc : 0,3

- : 0,002 3

- Tổng lƣợng cacbon ( C) : 0,006

- N03

e - Cromat kẽm: Bột màu cromat kẽm ở dạng bột rắn khô. Trong thực tế ngƣời

ta thƣờng sản xuất ở 2 loại cromat kẽm [5]:

Cromat kẽm vàng chanh:

1. Cromat kẽm vàng chanh là tổ hợp cromat kẽm kali ngậm nƣớc, cromat kẽm

vàng chanh đƣợc điều chế theo sơ đồ sau:

4ZnO + 2K2Cr207 + 2HCl + 2H20 → 4ZnO.K20.4Cr03.3H20 + 2KC1 Cromat kẽm vàng chanh có độ che phủ cao (391 g/m2 ), bền ánh sáng, độ hấp

phụ dầu 32.

2. Cromat kẽm bazơ :

Cromat kẽm đƣợc tạo ra theo sơ đồ sau :

4ZnO + Crơ3 + 3H20 → 4ZnO.Cr03.3H20

Cromat kẽm bazơ có màu vàng sáng, độ hấp phụ dầu là (30-35), độ che phủ

thấp hơn so với cromat kẽm vàng chanh và bền ánh sáng.

Cromat kẽm bazơ độ che phủ cao ( 100 - 125 g/m2), bền ánh sáng và khối lƣợng

riêng là 3,41 - 3,59 g/cm3.

Bảng 3.2: Các đặc điểm kỹ thuật của bột màu cromat kẽm

Chỉ số kỹ thuật Cromat kẽm vàng chanh Cromat kẽm bazơ

• Hàm lượng, % khối lượng; không nhỏ hơn

Kẽm tính theo ZnO 35- 43 66-72

Crom tính theo C1O3 42 16

• Hàm lượng, % khôi lượng; không lớn hơn

Ion do tan trong nƣớc 0,1 0,1

Ion sunfat tan trong nƣớc tính theo 0,1 0,1 SO3

• Phân bố kích thước hạt:

Lọt sàng 325 mắt lƣới 44 µ m, % 99,5 99,5

Các bột màu cromat kẽm chủ yếu dùng trong sơn lót chống ăn mòn, tác dụng thụ

động của bột màu cromat kẽm dựa trên các quá trình điện hóa trong vùng anot và

catot cũng nhƣ phản ứng hóa học khi hình thành lớp cromat kẽm trên bề mặt kim

loại. Có thể biểu diễn quá trình ức chế ăn mòn của bột màu cromat kẽm nhƣ sau :

Do đó khả năng ức chế ăn mòn của bột màu cromat kẽm phụ thuộc vào nồng độ

ion trong dung dịch điện phân, nghĩa là độ hòa tan của nó trong nƣớc.Ngoài ra bột màu

cromat kẽm là các bazơ yếu, chúng có tác dụng trung hòa các tác nhân ăn mòn là axit.

f- Photphat kẽm:

Bột màu photphat kẽm là dạng bột màu trắng, không độc, có công thức hoa học:

Zn3(P04)2. 4H20. Bột màu photphat kẽm có các đặc điểm kỹ thuật sau :

- Hàm lƣợng photphat kẽm : 98,5% (loại kỹ thuật).

- Khối lƣợng riêng (g/cm3) : 3,0-3,6 (ISO 6745 - 1990).

- pH của huyền phù trong nƣớc : 7,0 (ISO 6745 - 1990).

- Độ hấp phụ dầu : 23 (ASTM D281 - 84).

- Lƣợng mất đi khi nung : 2% (ISO 6745 - 1990).

- Hàm lƣợng kẽm (dựa trên mẫu đã nung) : 45,1% (ISO 6745 - 1990).

Bột màu photphat kẽm thƣờng đƣợc dùng trong sơn lót. Cơ chế bảo vệ chống ăn

mòn của photphat kẽm chƣa đƣợc giải thích rõ ràng. Quan điểm chung cho rằng, tác

dụng che chắn vật lý có ƣu thế hơn cơ chế điện hoa. Sự ức chế ă n mòn của photphat

kẽm là do các phức chất photphat kẽm hydrat đƣợc tạo thành trên bề mặt thép. Điều

này đƣợc diễn ra dƣới tác dụng của độ ẩm, một lƣợng nhỏ photphat kẽm bị thủy phân

tạo ra các tác nhân có tác dụng ức chế ă n mòn theo sơ đồ sau [8]:

g-Titan dioxit (Ti02 , rutile): Bột màu TiO2 có màu trắng, có tính mờ đục và

khả năng che phủ cao, chịu ánh sáng, chịu nhiệt, chịu kiềm, chịu axit loãng, không

biến màu, đƣợc dùng trong sơn phủ .

h-Oxit kẽm (ZnO): ZnO do Đức sản xuất, màu trắng, rất mịn, có tỷ trọng khoảng 5,6g/cm3 và giá trị hấp thụ dầu là 10 - 25 g/100g. ZnO thể hiện màu mạnh,

tính chống gỉ tốt, không biến màu, không phấn hoa, chịu nhiệt tốt, che phủ kém hơn

TiO2 nên đƣợc dùng kết hợp với TiO2 trong sơn phủ.

3.12.3. Dung môi: Sử dụng hệ dung môi gồm butyl axetat, etyl axetat, butyl

xenlozol.

a-Butyl axetat: Công thức :CH3COOC4H9

b-Etyl axetat: Công thức: CH3COOC2H5

c- Butyl xenlozol ( etylen glycol monobutyl ete ): Công thức : C6H14O2,

nhiệt độ sôi: 171 – 172o C.

d- Xylen: Công thức: C6H4(CH3)2, nhiệt độ sôi, 127 – 159o C

3.12.4. Phụ gia :

a-Texaphor 963S :

Là chất trợ phân tán dạng digomeric đƣợc sử dụng trong các hệ sau:

alkyt/melamin, epoxy, cao su clo hóa , acrylic, trợ gel cho bentonit biến tính hữu

cơ. Texaphor 963S phù hợp cho bột màu vô cơ nặng nhƣ oxit sắt, oxit crom,

oxit titan làm tăng độ bóng, tăng độ tƣơng hợp và độ mài mòn.

b- Chất chống chảy (anti sagging).

c - Dehydran 1208:

Là chất chống tạo bọt, có chứa silicon đƣợc ứng dụng làm chất thoát khí cho

hệ sơn dung môi nhƣ sơn epoxy hai thành phần, sơn men nhựa alkyt.

d-Benton: là chất chống lắng, hay gọi là chất trợ lƣu biến.

e-Peclovinyl:

Peclovinyl là tên thƣơng mại của một loại cao su do hóa. Đây là một loại vật

liệu bền hóa, có tính chất tạo màng rất tốt và có phạm vi ứng dụng rộng rãi. Peclovinyl

là một chất bột trắng không cháy, không độc. Nó là một loại keo nhanh khô vật lý thể

hòa tan tốt trong các dung môi thông dụng. Peclovinyl có ký hiệu thƣơng mại là Pergut

S 10 với hàm lƣợng clo 64,5%.

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. HỆ ĐÓNG RẮN MỚI AED & ADE2 (AED2) Quá trình tổng hợp các adduct AED & ADE2 , khảo sát khả năng đóng rắn của

chúng và của các tỷ lệ phối trộn AED2 khác nhau, để đóng rắn cho nhựa epoxy ứng

dụng trong lĩnh vực sơn phủ, ở điều kiện nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao đã đƣợc

nghiên cứu ở đề tài CS 2000 - 1 1 [17]. Xin đƣợc trình bày tóm tắt lại nhƣ sau:

4.1.1. Quá trình tổng hợp các adduct:

a-Adduct AED: đƣợc tổng hợp từ DĐNE EDENOL và DETA, phản ứng đạt

hiệu suất cực đại 92,22% ở t°= 90°c, thời gian phản ứng là 5 giờ & tỷ lệ cấu tử

EDENOL : DETA = 1 : 5 mol, sản phẩm có màu vàng nâu.

b-Adduct ADE2: đƣợc tổng hợp từ nhựa DER 331 & DETA. Các điều kiện tối

ƣu của phản ứng tổng hợp adduct ADE2 nhƣ sau: nhiệt độ 500C, tỷ lệ cấu tử DER

331 DETA = 4 (mol), thời gian phản ứng 4 giờ, đạt hiệu suất phản ứng

81,93%.

4.1.2.Khảo sát khả năng đóng rắn:

4.1.2.1- Phân tích nhiệt DSC [37]: Khả năng đóng rắn của adduct ADE2 và các tổ hợp adduct AED & ADE2

(AED2) với những tỷ lệ khác nhau với DER 331, đã đƣợc xác định bằng hiệu ứng nhiệt

Bảng 4.1: Khả năng đóng rắn của các tổ hợp adduct AED , ADE2& AED2

theo phƣơng pháp phân tích nhiệt DSC và trình bày ở bảng 4.7.

Hỗn hợp phản ứng Hiệu ứng Nhiệt độ bắt đầu Nhiệt độ tốc độ Nhiệt độ kết

&lƣợng sử dụng tính nhiệt, J/g phản ứng, 0C phản ứngđạt cực thúc phản ứng,

0C

cho 100PTL, PTL đại, 0C

DER331-AED, 50 -144,3 40 100.9 158,5

Epon 1001- AED.50 -140,3 71,5 119,7 198,2

DER 331-ADE2, 50 - 70,46 42,9 112,4 184,4

- 78,84 39,91 77,4 143,37 DER331 -AED23:7

- 102,8 37,73 84,1 141,98 DER331-AED24:6

- 175,5 42,84 86,5 154,96 DER331-AED25:5

- 133,6 36,62 85,6 138,47 DER331-AED26:4

- 36,03 39,47 97,1 142,9 DER331-AED27:3

4.1.2.2. Xác định hàm lƣợng phần gel:

Khả năng đóng rắn của các tổ hợp adduct AED2 ở các tỷ lệ khác nhau ở nhiệt độ

phòng và nhiệt độ cao 80°c đã đƣợc khảo sát hàm lƣợng phẫn gel ở hai hình 4.1 và hình

4.2, nhận thấy ở các tỷ lệ 2 8, 3 7, 4 6, 5 5,6 4,7 3 đều đạt hàm lƣợng phần

gel cao (80% → 90%) đều có thể sử dụng làm hệ đóng rắn cho nhựa epoxy.

Hình 4.2. Ảnh hưởng của các tổ hợp AED khác nhau đến hàm lượng phần gel của nhựa epoxy ở nhiệt độ 80oC

Hình 4.1. Ảnh hưởng của các tổ hợp AED khác nhau đến hàm lượng gel của nhựa epoxy ở nhiệt độ phong

Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm các tổ hợp adduct có hàm lƣợng phần

gel cao nhƣ 2 8, 3 7 & 5 5, cuối cùng đã chọn đƣợc hệ đóng rắn thích hợp

3 7 cho nhựa epoxy DER X 671 dùng ƣơng sơn phủ, đảm bảo khả năng bám

dính tốt trên nền thép CT3.

4.2. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA BỘT KẼM ĐẾN KHẢ NĂNG

CHỐNG ĂN MÕN CỦA SƠN EPOXY:

Hình 4.3: Sơ đồ quy bình cổng nghệ chế tạo sơn chống ăn mòn.

4.2.1. Công thức sơn: Theo SSPC - 20 ( Steel Structure Paintings Council)

định nghĩa sơn giàu kẽm là loại sơn có ít nhất các đặc tính sau:

• Tổng số chất rắn chiếm 78% trọng lƣợng sơn.

• Bột màu chiếm 85% tổng trọng lƣợng chất rắn.

• Bột kẽm tổng chiếm 87% tổng trọng lƣợng bột màu

Công thức hệ sơn với hàm lƣợng bột kẽm tăng dần:

+ Nhựa epoxy: 23,44% TLS (trọng lƣợng sơn )

+ Bột màu : 66,3% TLS (bột kẽm kim loại, bột than hoạt tính, bột ZnO, paste

nhôm: bột AI + ESO ).

+ Phụ gia :6,16%TLS

- Texaphor 963S : 0,663% TLS

- Dehydran 1208 hay disparlon 630 : 0,5% TLS.

Past : 5% TLS

(bentone: 15% TLpast, xylen : 80% TLpast , IPA : 5% TL past)

+ Chất đóng rắn: 3,85% TLS với tỷ lệ AED (PTL: 18,76) ADE2 (PTL : 15,42)= 3 7 [ AED # 1,32% TLS & ADE2 # 2,53% TLS]

+ Dung môi pha chất đóng rắn = 2 lần khối lƣợng chất đóng rắn

+ Dung môi pha loãng: butyl xenlozol: butyl axetat:etyl axetat =l,5:l,5:l(theo

trọng lƣợng ) cố định 115 125g.

4.2.2-Các thông số kỹ thuật của sơn kẽm:

Bảng 4.2: Các thông số kỹ thuật của hệ sơn bột kẽm

Số TT Mầu Tỷ trọng, Độ che phủ, Hàm lƣợng rắn,

0%Zn 1,052 121,3 56,0 1 g/cm3 g/m2 %

2 15%Zn 1,281 142,1 61,8

3 25%Zn 1,343 149,8 66,6

4 35%Zn 1,316 165,8 65,3

5 45%Zn 1,200 170,3 68,5

6 55%Zn 1,485 186,2 73,9

7 65%Zn 1,568 241,5 74,3

8 75%Zn 1,592 260,1 78,7

9 85%Zn 1,596 291,7 80,3

10 90%Zn 1,640 305,9 80,5

l 1 95%Zn 1,661 221,5 82,6

Nhân xét: Khi tăng dần hàm lượng bột kẽm theo công thức trên, nhận thấy tỷ

trọng sơn, hàm lượng rắn tăng tỷ lệ thuận với lượng bột kẽm, còn độ phủ thì ngược lại

- giảm dần, riêng đối với sơn giàu kẽm ( hàm lượng kẽm 75% Zn ) tuy

tỷ trọng và hàm lượng rắn có tăng theo lượng bột kẽm, nhưng độ phủ của mẫu 95% Zn

lại đạt được giá trị tối ưu thấp nhất so với các mẫu cùng loại.

4.2.3-Các tính chất cơ lý sơn kẽm: Sau khi gia công các mẫu sơn kẽm 7 ngày, tiến hành khảo sát các tính chất cơ

lý của các mẫu sơn nhƣ sau: độ bền uốn theo TCVN 2099-1993, độ bền va đập theo

TCVN 2100-1993, độ bám dính của màng theo TCVN 2097-1977, độ cứng theo ASTM

Bảng 4.3: Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn kẽm

D 3363 -92a [23]

***

Mầu Độ bám dính Độ cứng, H Số TT Độ bền uốn, mm Độ bền va đập, KG.cm

* ** *** * ** *** * ** *** * **

1 0%Zn 19 32 72 52 8 4 mtbd B HB 6H 2 1

2 15%Zn 25 32 52 30 12 5 mtbd B HB 1H 2 1

3 25%Zn 16 32 60 45 2 3 12 4 mtbd HB HB 1H

4 35%Zn 16 32 60 52 3 2 27 3 2 1H HB 6H

5 45%Zn 8 32 64 75 2 1 12 1 mtbd HB 1H 1H

6 55%Zn 12 13 75 75 2 1 50 2 1 1H 1H 6H

7 65%Zn 19 32 75 37 4 2 30 3 3 3H 2H 6H

8 75%Zn 10 10 75 75 4 1 52 2 1 1H HB 6H

9 85%Zn 16 16 75 75 2 1 35 2 1 1H 2H 6H

2 1 35 3H 10 90%Zn 3 32 75 75 1 mtbd 3H 4H

2 1 10 1H l 1 95%Zn 18 32 75 52 3 mtbd 4H 3H

Chú thích: mtbd: mất tính bám dính; * Sau 7 ngày gia công

** Sau solarbox 144 h [19]

*** Sau phơi mẫu tự nhiên 12 tháng theo tiêu chuẩn ISO 2810-1974(E) và JIS

Z2381( 1987) [32],[33].

Sau 7 ngày gia công , solarbox 144h & phơi mẫu tự nhiên 12 tháng, nhận thấy

tính chất cơ lý của các mẫu 55 85% Zn tốt hơn so với các mẫu cùng loại.

4.2.4-Tổn thất khối lƣợng của hệ sơn kẽm trong các môi trƣờng [18],

[21]: Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành ngâm các mẫu sơn kẽm trong các môi trƣờng

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

khác nhau nhƣ: HNO3 5% ,H2SO430%, HCl 10% & NaOH 30% .

Hình 4.4.d. Môi trường NAOH 30%

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

g n ợ ƣ l i ố h k t ấ h t n ổ T

n ổ T

Hình 4.4 (a-d): Tổn thất khối lượng của các mẫu sơn hệ bột màu kẽm

Nhận xét: Đối với các mẫu sơn kẽm, các môi trƣờng có tính oxi hóa cao nhƣ:

môi trƣờng axit H2SO4 30% và HNO3 5% có khối lƣợng tổn thất cao nhất, trong đó các

mẫu sơn 55% & 85% Zn có khối lƣợng tổn thất ít nhất trong hầu hết các môi trƣờng.

4.2.5. Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối [24],[25]

Chế độ khảo sát: 9giờ/ngày X 3 tháng (khoảng 720 giờ), các mẫu đƣợc đánh giá

Bảng 4.4: Kết quả thử nghiệm các mẫu sơn kẽm sau 720 giờ mù muối

theo tiêu chuẩn DIN 53167 [28] .

Mẫu Đánh giá Số TT Phép thử bọt, m/g Bề dày màng , µ m 1/2 bề rộng bị thấm, mn 1/2 bề rộng bọt, mm 1/2 bề rộng tách tróc , mm 1/2 bề rộng gỉ , mm

1 0%Zn 250 >3 5/5 >3 >3 1 Gt4 Gt5

2 15%Zn 255 1-2 N 0 N 0 N 0 N 0 Gt1 -Gt2

3 25%Zn 330 2-3 N 0 N 0 N 0 N 0 Gt2

4 35%Zn 255 1/2 1-3 1 N 0 N 0 Gt2

5 45%Zn 210 >3 3/5 >3 >3 1-2 Gt3

6 55%Zn 310 0-1 0-1 N 0 N 0 N 0 Gt1

7 65%Zn 255 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

8 75%Zn 255 0-1 0-1 N 0 N 0 N 0 Gt1

85%Zn 255 0-1 9 N0 N0 N0 N0 Gt0-Gt1

90%Zn 235 0-1 10 N0 N0 N0 N0 Gt0- Gt1

95%Zn 260 0-1 l 1 N0 N0 N0 N0 Gt0-Gt1

Chú thích : Gt0- Gt1: rất tốt, Gt1 -Gt2:chấp nhận đƣợc ; Gt5: rất dở

15%Zn 25%Zn 35%Zn 45%Zn 55%Zn

Hình 4.5: Các mẫu sơn kẽm sau mù muối 720 giờ

65%Zn 75%Zn 85%Zn 90%Zn 95%Zn

Nhân xét: Sau mù sương muối 3 tháng gián đoạn trong môi trường dung dịch NaCl 5% nhận thấy các mẫu có hàm lượng kẽm từ 55% đến 95% đều được đánh giá Gt0 - Gt1 tốt nhất.

4.2.6.Tổng trở điện hóa [19]:

Hình 4.6(a-f): Phổ Nyquist của 25%Z, 45%Zn, 65%Zn, 85%Zn, 90%Zn, 95%Zn

Bảng 4.5: Kết quá xử lý tổng trở điện hóa các mẫu sơn kẽm

Số Thời gian Mẫu σ OCP.V Cc,pF TT ngâm, ngày Rc, k Ω cm2 w, Ω.cm2

25%Zn 1 lớp 10 20 7,89 35,00 -0,589 -0,468 1 2

45%Zn lớp

30 60 10 20 30 60 6,82 6,38 18,49 7,41 7,1 12,67 15770 9,24. l0-7 2,62. l03 2,40.10-8 3,66. l03 796 1,95. l03 2.15.10-7 -0,503 768 7,58. l 0 - 8 2.13.102 0,482 857 3,23. l03 1044 2,80.10-8 -0,537 5,91.l02 8,84. l0-8 -0,569 898 2,25. l0-6 5,84. l02 586 -0,592 2,97.10 - 8 5,72. l0 2 -0595 644 3 4 5 6 7 8

Số Thời gian Mẫu Cc, pF σ OCP.V TT ngâm, ngày Rc, k Ω. cm2 w, Ω .cm2

9 10 20,01 3460 1,67. l 0 7 1,86. l04 -0,607

10 20 9,75 4430 1,44.10-7 1.93.103 -0,597 65%Zn

11ớp 1 1 30 5,02 3650 2,31.10-7 8,36. l02 -0,635

1 60 4150 2,24. l0-7 4.15.102 -0,621 4,37

2 13 10 13120 3,63.10-8 6,05. l05 -0,576 529

14 20 15,30 2356 6,96. l0-8 2,52. l03 -0,640 85%Zn

11ớp 15 30 2325 3,27. l0-6 8,48. l02 -0,596 8,11

16 60 2340 9,50. l0-8 6,05. l02 -0,618 7,06

17 10 24730 3,44. l 0 8 9,68. l04 -0,592 85,7

18 20 10200 1,53. l0-7 2,02. l03 -0,534 8,73 90%Zn

11ớp 19 30 2601 1,38. l0-7 8,35. l02 -0,557 7,37

20 60 2573 2,82. l0-7 4,80. l02 -0,513 3,81

2 10 45,90 16270 9,00.10'7 5,78. l04 -0,622

1 22 20 10,14 4150 1,53. 10-7 2,66. l03 -0,623 95%Zn

11ớp 23 30 13,43 2994 6,83. l0-8 1,90. l03 -0,551

24 60 3,73 3410 5,17. l0-7 1,33. l03 -0,500

Xử lý kết quả đo tổng trở bằng chƣơng trình Fit and Simulation, mô hình

khuếch tán Randles [4] theo sơ đồ mạch tƣơng đƣơng Ri(R2Ci[R3Wi] ) với các sai số

trong khoảng cho phép, nhận thấy theo thời gian đo mẫu tăng dần:

+Điện trở màng sơn Re, thế ăn mòn OCP giảm do bề mặt kim loại hình thành

lớp hydroxyt xốp, chỉ làm chậm tốc độ ăn mòn, nhưng không bảo vệ kim loại khỏi sự ăn

mòn xa hơn [45]& hệ số Warburg cũng giảm do quá trình khuếch tán của các lon qua

màng sơn tăng dần, kết quả làm khả năng chống ăn mòn của màng sơn bị giảm thấp.

+Giá trị điện dung Cc của các mẫu sơn kẽm có khuynh hướng giảm, do sự

giảm hàm lượng nước trong màng sơn bảo vệ (nước bị loại ra bởi sự tích lũy các sản

phẩm ăn mòn ). Các mẫu 45%Zn, 85%Zn có giá trị Rc cao nhất sau khi ngâm mẫu 60

ngày trong dung dịch NaCl 3,55%.

♦Kết luận chung:

Sau 60 ngày ngâm mẫu trong môi trƣờng NaCl 3,55%, nhận thấy điện trở màng

của mẫu 45%Zn là cao nhất, kế đến là mẫu 85%Zn và 25% Zn. Kết hợp với các

phƣơng pháp khác nhƣ:

+ Khảo sát các tính chất cơ lý sau 7 ngày gia công mẫu, sau solarbox 144h và

phơi mẫu tự nhiên 12 tháng thì 2 mẫu sơn 45% Zn & 25% Zn bị mất tính bám dính với

nền- không chấp nhận đƣợc.

+ Về độ bền môi trƣờng mẫu 85% Zn chỉ xếp sau mẫu 55%Zn và gia tốc mù

sƣơng muối mẫu 85% Zn chỉ xếp sau mẫu 65%Zn.

Do đó với hệ sơn giàu kẽm , hàm lƣợng 85% bột Zn đƣợc xem là tối ƣu đối với

hệ đóng rắn AED2 tỷ lệ 3:7 cho nhựa DER X.671.

4.3.KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU OXYT

SẮT & BỘT TALC:

4.3.1. Công thức sơn:

Bảng 4.6: Công thức sơn lót của hệ bột màu oxyt sắt & bột talc

Thành phần Phần trăm khối lƣợng, %

Nhựa DER 671-X75 30

30 SƠN GỐC Bột màu: -Fe203 100,90,80,70,60% m BM) - Bột talc (0,10,20,30,40% m BM)

19,1

Hệ dung môi: - Butyl xenlozol (1,5) -Butylaxetat(l,5)-Etylaxetat (1)

Chất phụ gia 6 , 2

AED = m nhựa x0,3x 0,1876 1,7 CHẤT ĐÓNG 3,2 RẮN ADE2 = m nhựa x0,7x 0,1542 Dung môi xylen M = Im (AED+ADE2) 9,8

100 Tổng cộng

Bảng 4.7: Công thức sơn phủ không biến tính của hệ bột màu oxyt sắt & bột talc

Thành phần Phần trăm khối lƣợng,% SƠN GỐC

Nhựa DER 671 –X75 30

Bột màu:-TiO2(100,95,90,85,80% mBM) 30 -ZnO(0,5,10,15,20%mBM)

Hệ dung môi:- Butyl xelozol(1,5)

-Butylaxetat(1,5) 19,1

-Etyl axetat (1)

6,2

1,7 CHẤT

3,2 ĐÓNG Chất phụ gia AED = m nhựa x 0,3x0,1876 ADE2 = m nhựa x 0,7x0,1542

9,8 RẮN Dung môi xylen M = 2m(AED + ADE2)

Bảng 4.8: Công thức sơn phủ có biến tính của hệ bột màu oxyt sắt & bột talc

100 Tổng cộng

Thành phần Phần trăm khối lƣợng,% SƠN GỐC

Nhựa DER 671 –X75 30 -Peclovinyl (4; 4,5; 5; 5,5; 6)

Bột màu:-TiO2(95% mBM) 30 -ZnO(5%mBM)

Hệ dung môi:- Butyl xelozol(1,5)

-Butylaxetat(1,5) 19,1

-Etyl axetat (1)

6,2

1,7 CHẤT

3,2 ĐÓNG Chất phụ gia AED = m nhựa x 0,3x0,1876 ADE2 = m nhựa x 0,7x0,1542

9,8 RẮN Dung môi xylen M = 2m(AED + ADE2)

100 Tổng cộng

4.3.2. Các thông số kỹ thuật của sơn hệ oxyt sắt & bột talc:

Bảng 4.9: Các thông số kỹ thuật của hệ sơn oxyt sắt & bột talc

SỐ Mẫu Độ Độ mịn, µ Hàm lƣợng

TT nhớt, s m rắn, % Độ phủ, g/m2 K.L. riêng, g/cm3

1 35 45 57,1 119,4 1,15 60% Fe203 +40% bột talc

2 30 45 60,4 84,1 1,17 70% Fe2O3+30% bột talc

3 36 45 63,3 84,6 1,12 80% Fe2O3+20% bột talc

4 32 40 63,3 86,1 1,12 90% Fe2O3+10% bột talc

5 30 20 59,9 101,8 1,14 100% Fe203

6 30 50 64,3 194,9 1,09 80% TiO2+20% ZnO

7 30 48 59,5 193,7 1,11 85%TiO2+ 15%ZnO

8 30 45 60,4 187,6 1,13 90%TiO2+10%ZnO

9 32 35 54,4 185,0 1,13 95% TiO2 +5% ZnO

10 33 25 63,4 180,7 1,13 100% TiO2

l 1 4% Per. 32 30 60,9 90,9 1,13

12 4,5% Per. 36 20 59,5 125,9 1,11

13 5% Per. 31 30 59,7 112,2 1,12

14 5,5% Per. 34 35 60,9 74,7 1,14

15 6% Per. 30 35 61,5 90,1 1,128

4.3.3. Các tính chất cơ lý của màng sơn hệ oxyt sắt & bột talc: Bảng 4.10: Các tính chất cơ lý của màng sơn hệ oxyt sắt & bột talc

Mẩu Số TT Độ cứng, H Độ bám dính Độ bền uốn, ram Độ bền va đập, Kg.cm

Độ bền mài mòn, mg.10-4 Độ thấm nƣớc (g/cm2.h ) x10 a b c a a b c b c b c a

1 75 67 48 3,03 030 10 6 2 1 2 60% Fe2O3 1 2 6 1

2 8 19 75 75 50 0,74 3 2 2 0,42 70% Fe2O3 2 2 6 1

3 19 75 67 40 2,09 10 3 3 3 1,44 80% Fe2O3 2 2 5 1

4 19 75 75 35 4,56 6 1 1 3 0,25 90% Fe2O3 3 5 6 1

2 5 6 1 5 20 75 67 30 1,51 0,63 5 1 1 3 100%Fe2O

6 1 1 2 16 19 75 60 25 0,82 0,84 80% TiO2 6 5 6 1 3

7 1 1 2 12 19 75 67 35 1,73 0,84 85% TiO2 5 5 6 1

25 75 75 35 1,39 0,80 8 6 1 2 90% TiO2 5 4 6 1 1

9 19 75 75 35 1,04 4 1 2 0,76 95% TiO2 5 4 6 1 1

19 75 75 35 1,95 4 1 2 1,34 10 100% TiO2 4 2 6 1 1

l 1 4% Per. 3 5 6 1 1 19 75 75 35 0,83 6 1 2 0,41

13 25 75 60 20 1,14 3 2 0,34 12 4,5% Per. 2 5 6 * 5

13 5% Per. 3 4 6 1 1 10 25 75 75 35 0,74 1 2 0,36

14 5,5% Per. 3 4 6 1 1 5 25 75 75 25 0,76 1 2 0,47

15 6% Per. 1 3 6 1 1 16 25 75 75 28 3,21 1 2 0,44

Ghi chú : a- sau 7 ngày gia công; b- sau solarbox 144h [20];

c- sau phơi mẫu tự nhiên 12 tháng [32],[33]; * mất tính bám dính.

Sau 7 ngày gia công, solarbox 144h & phơi mẫu tự nhiên 12 tháng, nhận thấy

tính chất cơ lý của các mẫu 60% Fe203 & 70% Fe203tốt hơn so với các mẫu cùng loại.

4.3.4. Độ bền môi trƣờng của màng sơn: Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành ngâm các mẫu sơn lót & sơn phủ có biến

tính của hệ oxyt sắt & bột talc trong các môi trƣờng khác nhau nhƣ: HN03 5%,

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

H2SO430%, HC1 10% & NaOH 30% .

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

♦Kết Hình 4.7(a-d): Tổn thất khối lượng các mẫu sơn hệ oxyt sắt & bột talc

Trong môi trƣờng kiềm, các mẫu sơn oxyt sắt rất bền, trong các môi trƣờng axit

có tính oxi hóa cao H2SO430% và HNO3 5% các mẫu sơn có khối lƣợng tổn thất cao

nhất & mẫu có độ chịu môi trƣờng tốt hơn cả so với các mẫu cùng loại là mẫu sơn lót

4. 3. 5 .Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối: Chế độ khảo sát : 9giờ/ngày X 3 tháng (khoảng 720 giờ), các mẫu đƣợc đánh giá

100% & 90% Fe203 và 4% perclovinyl biến tính.

Bảng 4.11: Kết quả thử nghiệm mù muối các mẫu sơn hộ oxyt sắt-bột talc

theo tiêu chuẩn DIN 53167 [28]

1/2 Bề Bề dày Phép l/2Bề l/2Bề 1/2 Bề rộng bị Số Mẫu màng thử bọt, rộng rộng tách rộng rỉ Đánh giá thấm, TT µm M/g bọt, mm tróc, mm sét, mm mm

1 >3 150 5/5 >3 >3 1 60% Fe2O3 Gt3

2 >3 200 5/5 >3 >3 1-2 70% Fe2O3 Gt2 - Gt3

3 >3 150 5/5 >3 1-3 80% Fe203 1-3 Gt3- Gt4

4 1-3 120 2/3 >1 1-3 1 90% Fe2O3 Gt2

5 1-3 165 5/5 >3 >3 1-2 100% Fe2O3 Gt2 - Gt3

6 270 80% TiO2 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

355 7 N0 85% TiO2 N0 N0 N0 N0 Gt0

8 400 90% TiO2 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

9 335 0-1 2/3 2->3 1-3 95% T1O2 N0 Gt1

355 1-3 10 1-3 0-1 100%TiO2 N0 N0 Gt1

285 0-1 l 1 4% Per. 1/2 1-2 0-1 N0 Gt1

250 1-3 12 4,5% Per. 2/3 2-3 0-1 0-1 Gt1

235 0-1 13 5% Per. 1/2 1-2 N0 N0 Gt0

285 1-3 14 5,5% Per. 2/3 2-3 1-3 N0 Gt1

300 1 15 6%Per. 2/3 2-3 0-1 N0 Gt1

Chú thích : Gt0 - Gt1 : rất tốt, Gt1 – Gt2 : chấp nhận đƣợc; Gt5 : rất dở.

100%Fe2O3 90% Fe2O3 80% Fe2O3 70% Fe2O3 60% Fe2O3

80%TiO2 85% TiO2 90% TiO2 95% TiO2 100% TiO2

4% Per 4.5% Per 5% Per 5.5% Per 6% Per

Nhân xét: Sau mù sương muối 3 tháng gián đoạn trong môi trường dung dịch

NaCl5% nhận thấy:

+ Đối với các mẫu sơn lót oxyt sắt, có thể do độ dày màng thấp, nên kết quả đánh giá cuối cùng thấp, mẫu 90%Fe2Os tốt hơn so với các mẫu cùng loại, chỉ đạt ở mức Gt2- chấp nhận được, kế đến là mẫu 100% Fe2O

+ Đối với các mẫu sơn phủ không biến tính cả 3 mẫu 80, 85 & 90% Ti02 đều được đánh giá đạt mức cao nhất Gt0 , nhưng mẫu 80%TiO2 được xem là tốt nhất do có bề dày màng thấp nhất 270 µm.

+Đối với các mẫu sơn phủ có biến tính hệ oxyt sắt - bột talc, mẫu 5% Per. tốt nhất so

với các mẫu sơn cùng loại.

4.3.6.Tổng trở điện hóa [20]

Hình 4.9 (a-f): Phổ tổng trở điện hóa Nyquist của các mẫu sơn lót hệ oxyt sắt

Bảng 4.12: Kết quả xử lý tổng trở điện hóa các mẫu sơn lót hệ oxyt sắt - bột talc

Mẫu CPE, pF w, Ω.cm2 σ OCP.V SỐ TT Thời gian ngâm, ngày R c , K Ω.cm2

1 10 19,69 739 1,41. 10-7 5,50. l03 -0,530 70%Fe2O3 lớp 2 20 183,30 343 1,01.l 0 - 7 4,75. l03 -0,457

3 30 25,21 341 5,44. l0-7 6,01. l03 -0,472

4 60 11,71 655 6,83.10-7 2,04.103 -0,618

5 10 3,61. l03 399 / 8,8. l05 -0,435 70%Fe2O3 2 lớp 6 20 269,8 9,17.10-9 5,52. l03 -0,619 48,4

7 30 24,52 335 5,42. l0-8 6,23. l03 -0,472

8 60 22,06 396 7,63.10-9 8,68.102 -0,622

9 10 1,73 1657 9,28. l0-6 2,74. l03 -0,313 90%Fe2O3 1 lớp 10 20 1,46 2139 1,24. l0-6 1,56. l03 -0,387

l i 30 1,39 3127 9,82. l0-6 8,40. l02 -0,574

12 60 1,83 3290 9,77.10-7 6,56. l02 -0,556

13 10 3,8. l03 402 2,03. l 0 - 9 7.18.105 -0,435 90%Fe2O3 2 lớp 14 20 18,42 262,8 2,21. l 0 - 8 1,37. l03 -0,592

15 30 5,85 665 5,51.10-8 6,47. l02 -0,588

16 60 3,14 992 3,91.l0-7 7,73. l02 -0,568

17 10 81.6.103 448 7,90.10-9 4,47. l07 -0,195 100%Fe2O3 1 lớp 18 20 26,22 398 5,36. l 0 - 7 6,26. l03 -0,540

19 30 12,90 414 6,97.10-7 3,19.103 -0,522

20 60 11,65 718 6,52.10-8 1,46. l03 -0,589

21 10 16,26 420 1.15.10-7 6,31. l03 -0,589 100%Fe2O3 2 lớp 22 20 115,2 379 2,75. l0-8 4,8. l04 -0,362

23 30 9,24 371 -0,579

24 60 11,16 539 1.19.10-7 5,12. l0-7 1,92. l03 8,6. l02 -0,524

Tổng trở màng sơn đƣợc đo ở các thời điểm khác nhau của thế ăn mòn. Tần số

sử dụng từ 100kHz; biên độ đo là 10mV. Xử lý kết quả đo tổng

trở bằng chƣơng trình Fit and Simulation, mô hình khuy ếch tán Randles [4] theo sơ đồ

mạch tƣơng đƣơng R1(R2C1[R3W1] ) với các sai số trong khoảng cho phép, nhận thấy

theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch NaCl 3,55% tăng dần:

+Điện trở màng sơn Rc và thế ăn mòn OCP giảm, giá trị điện dung Cc của các

mẫu sơn lót oxyt sắt tăng, do bề mặt kim loại hình thành lớp hydroxyt xốp , chỉ làm

chậm tóc độ ăn mòn mà không hình thành đƣợc lớp màng chắn có tác dụng bảo vệ nên

không bảo vệ đƣợc kim loại khỏi sự ăn mòn xa hơn [45],[36].

+ Hệ số Warburg cũng giảm do quá trình khuyếch tán của các ion qua màng sơn

tăng dần, kết quả làm khả năng chống ăn mòn của màng sơn bị giảm thấp.

Sau khi ngâm mẫu 60 ngày trong dung dịch NaCl 3,55%, mẫu 70% Fe2O3 1 lớp

& 2 lớp có giá trị Rc cao nhất, đƣợc xem là tốt nhất, kế đến là mẫu 100% Fe203.

4.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU CROMAT

CHÌ VÀ OXYT SẮT:

Công thức sơn lót ,sơn phủ không biến tính & sơn phủ có biến tính sơn lót

giống nhƣ hệ oxyt sắt và bột talc.

4.4.1. Các thông số kỹ thuật của sơn hệ bột màu cromat chì và oxyt

sắt:

Bảng 4.13: Các thông số kỹ thuật của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & sơn phủ

có biến tính hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt :

Số Mẫu Độ nhớt, Độ mịn, Hàm lƣợng

TT s µ m K.L. riêng, g/cm3 rắn, % Độ phủ, g/m2

1 30 30 1,238 56,9 89,8 10% PbCrO4

2 33 35 1,243 57,1 90,1 20% PbCrO4

3 37 30 1,250 57,9 92,2 30% PbCrO4

4 34 30 1,269 58,7 94,7 40% PbCrO4

Mẫu Độ nhớt, s Độ mịn, µ m K.L. riêng, g/cm3 Hàm lƣợng rắn, % Độ phủ, g/m2 Số TT

5 32 30 1,280 60,3 96,3 50% PbCr04

6 32 35 1,309 63,0 97,1 60% PbCr04

7 36 35 1,246 62,9 196,7 80% TiO2

8 35 35 1,225 62,8 166,6 85% TiO2

9 36 35 1,193 60,2 163,8 90% TiO2

10 27 35 1,167 58,4 160,1 95% TiO2

l i 30 30 1,132 56,1 158,1 100% TiO2

12 33 4% Per. 35 1,185 48,7 133,3

13 35 5% Per. 35 1,195 52,1 130,6

14 33 6% Per. 35 1,183 52,4 153,7

15 30 7% Per. 35 1,190 50,5 100,9

16 35 8% Per. 35 1,188 57,5 169,4

* Nhận xét:

+ Đối với sơn lót: Khối lượng riêng & hàm lượng rắn tăng dần theo lượng%

PbCrO4 do khối lượng riêng của bột màu PbCrO4 lớn hơn so với khối lượng riêng của

oxyt sắt, nhưng độ phủ giảm do sức phủ của oxyt sắt lớn hơn.

+ Đối với sơn phủ không biến tính: l ý luận tương tự khi so sánh tương đối giữa

2 loại bột màu TiO2 & ZnO, khối lượng riêng của bột màu ZnO lớn hơn của TiO2 &

sức phủ thì ngược lại nên khi ta tăng hàm lượng ZnO tỷ trọng của sơn & hàm lượng

rắn tăng lên, còn độ phủ thì giảm xuống.

4.4.2. Các tính chất cơ lý của màng sơn hệ bột màu cromat chì và

oxyt sắt:

a- Sau khi gia công 7 ngày:

Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành khảo sát các tính chất cơ lý của các mẫu sơn

lót: độ bền uốn theo TCVN 2099-1993, độ bền va đập theo TCVN 2100-1993, độ bám

dính của màng theo TCVN 2097-1977, độ cứng theo ASTM D 3363 -92a[37].

Bảng 4.14: Các tính chất cơ lý của màng sơn của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & sơn phủ có biến tính hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt:

Độ bền Độ bền Độ bám Độ Độ bền Số

uốn, va đập, dính cứng Độ thấm nƣớc , (g/cm2.h)x10-4 TT Mẫu

mm Kg.cm mài mòn, mg.KT1

1 2 75 2 HB 0,71 19,66 10%PbCrO4

2 2 75 3 HB 0,07 9,40 20%PbCrO4

3 2 75 3 HB 0,06 4,98 30%PbCrO4

4 2 75 2 H 0,07 5,75 40%PbCrO4

5 2 75 2 H 0,04 3,62 50%PbCrO4

6 2 75 2 2H 0,21 8,30 60%PbCrO4

7 8 13 H 2,02 19,27 80%TiO2 1

8 4 40 H 4,16 20,65 1 85%Ti02

9 3 75 H 2,88 28,37 1 90%TiO2

10 2 75 2H 3,52 19,07 1 95%TiO2

l i 4 52 2H 2,05 15,84 100%TiO2 1

12 4%Per. 3 62 1 H 4,99 26,95

13 5%Per. 2 72 H 4,88 22,13 1

14 6%Per. 2 75 HB 3,66 33,67 1

15 7%Per. 2 70 HB 3,84 24,15 1

16 8%Per. 2 16 2 HB 4,53 23,53

Bảng 4.15: Các tính chất cơ lý của màng sơn cửa các mẫu sơn hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt sau

solarbox & phơi mẫu tự nhiên

b-Sau solarbox 144h[20] và phơi mẫu 12 tháng[32],[33].

Mẫu Sau solarbox 144h Sau phơi mẫu 12 tháng Số TT (1) (2) (3) (4) (1) (2) (3) (4)

1 10% PbCrO4 8 36 2 H 12 20 mtbd

2 20% PbCrO4 10 36 5 3H >16 17 mtbd 6H

3 30% PbCrO4 12 27 5 H 16 25 3 6H

4 40%PbCrO4 12 27 5 2H >16 45 2 6H

5 50% PbCrO4 24 5 H >16 13 4 6H

6 5 3H 19 30 3 4H

7 27 60% PbCrO4 18 27 80% TiO2 24 9 2 4H 13 25 3 6H

8 85% TiO2 28 16 2 2H >20 15 1 6H

9 90% TiO2 24 28 1 4H >19 15 1 6H

10 95% TiO2 14 13 1 4H >20 15 1 6H

1 1 100% TiO2 22 10 2 4H >16 8 1 6H

12 4% Per. 16 34 1 2H 6 32 1 6H

13 5% Per. 12 15 2 3H >16 12 1 6H

14 6% Per. 10 37 1 3H 25 22 1 6H

15 7% Per. 12 36 1 4H 13 32 1 6H

16 8% Per. 16 18 3 2H >16 28 1 6H

Chú thích : mtbd : mất tính bám dính

* Nhận xét:

+ Đối với sơn lót: Tính chất cơ lý của mẫu 50% PbCrO4. Sau 7 ngày gia công

tốt nhất, được thể hiện ở độ thấm nước & độ bền mài mòn, nhưng sau khi solarbox &

phơi mẫu tự nhiên mẫu 40% PbCrO4 lại trội hơn về các độ bền va đập, độ cứng, bền

uốn & bám dính.

+ Đối với sơn phủ không biến tính : Sau khi gia công 7 ngày, tính chất cơ lý

của mẫu 95%TiO2 là tốt nhất, nhưng sau khi solarbox & phơi mẫu tự nhiên thì mẫu

90% TiO2 lại tốt hơn.

+ Đối với sơn phủ có biến tính: Mẫu 6% perclovinyl là tốt nhất về các độ bền

cơ lý trong tất cả các điều kiện thử nghiệm.

4.4.3. Độ bền môi trƣờng của màng sơn hệ bột màu cromat chì và

oxyt sắt:

Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành ngâm các mẫu sơn lót trơng các môi trƣờng

khác nhau nhƣ : HN03 5%, H2S04 5%, HC1 5%, NaOH 5% & NaCl 5% theo ASTMD-

g n ợ ƣ l i ố h k

t ẩ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

1308

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

% g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

Hình 4.10(a-e): Tổn thất khối lượng của các mẫu sơn hệ bột màu cromat chì và oxyt sắt

Nhận xét:

+ Đối với các mẫu sơn lót thì độ bền môi trƣờng đƣợc sắp xếp theo thứ tự sau: mẫu

20%> 10% >50% >30%> 40% # 60% PbCr04 trong tất cả các môi trƣờng.

+ Đối với các mẫu sơn phủ không biến tính thì mẫu 80% và 100% TiO2 là bền hơn cả;

Đối với các mẫu sơn phủ biến tính thì mẫu 6% Per. tốt nhất trong tất cả các môi trƣờng.

4.4.4. Thử nghiệm gia tốc mù sương muối [24],[25]:

Chế độ khảo sát: 9giờ/ngày x 3 tháng (khoảng 720 giờ), các mẫu đƣợc đánh giá theo

tiêu chuẩn DIN 53167 [28].

Bảng 4.16 : Kết thử nghiệm mù sương muối các mẫu sơn PbCrO4 & Fe2O3e

% bột màu Đánh giá Số TT 1/2 bề rộng tách tróc, mm 1/2 bề rộng rỉ sét, mm Bề dày màng , µm 1/2 bề rộng bị thấm , mm Phép thử bọt, m/g 1/2 bề rộng bọt, mm

1 10%PbCrO4 215 2-3 2 - 3 5/3 1 1 - 3 Gt3-Gt4

2 20%PbCrO4 200 >3 >3 5/5 >3 3 Gt4-Gt5

3 30%PbCrO4 190 >3 >3 5/5 >3 3 Gt4-Gt5

4 40%PbCrO4 215 >3 >3 5/5 >3 1 -3 Gt4

5 50%PbCrO4 180 >1 1/2 1-3 0-1 N0 Gt1- Gt2

6 60%PbCrO4 195 >3 >3 2/3 1-3 1 Gt2

7 80%TiO2 375 1-3 1 3 1-3 N0 N0 Gt2

8 85%Ti02 300 1-2 1-2 Gt, N0 N0 N0

9 90%TiO2 415 1-3 1 1 / 2 N 1-2 Gt2

10 95%Ti02 395 >3 >3 1-3 N0 N0 Gt3

1 1 100%TiO2 405 >3 >3 0 - 1 N0 N0 Gt2-Gt3

12 4%Per. 345 >3 >3 3/5 >3 1-3 Gt4

13 5%Per. 345 >3 >3 5/5 >3 3 Gt4-Gt5

14 6%Per. 355 >1 2-3 2/3 1-3 1-3 Gt2

15 7%Per. 360 0-1 1-2 1/2 0-1 N0 Gt1

16 8%Per. 320 2 1 -2 1/2 1 -3 N0 GtrGt2

Chú thích : Gt0 - Gt1: rất tốt, Gt1 -Gt2:chấp nhận đƣợc ; Gt5: rất dở.

* Nhân xét:

Qua thử nghiệm gia tốc mù sương muối sau 3 tháng, trong các mẫu sơn lót hệ

bột màu cromat chì và oxyt sắt mẫu 50% PbCr04 tuy có bề dầy màng thấp nhất, nhưng

là mẫu được đánh giá là tốt hơn, ở mức G t 1 - Gt2. Đối với sơn phủ không biến tính &

sơn phủ biến tính, các mẫu 85% TiO2 và 7% Per. được đánh giá ở mức G t 1 - tốt hơn

so với các mẫu cùng loại.

10%PbCrO4 20%PbCrO4 30%PbCrO4 40%PbCrO4 50%PbCrO4 60%PbCrO4

80%TiO2 85%TiO2 90%TiO2 95%TiO2 100%TiO2

Hình 4.11: Các mẫu sơn hệ bột màu cromat chì & oxyt sắt sau mù sương muối.

4%Per. 5%Per 6% Per 7% Per 8% Per

4.4.5.Tổng trở điện hóa [19] :

Phổ tổng trở điện hóa của màng đƣợc đo trên máy Autolab 30. Chế độ đo : tần

số: 100KHz đến 10mHz, điện á p vào xoay chiều, biên độ đo l0 mV, đo ở thế mạch hở: 5

điểm/ decade

Hình 4.12(a-h): Phổ tổng trở điện hóa của hộ bột màn cromat chì & oxyt sắt

Xử lý kết quả đo tổng trở bằng chƣơng trình Fit and Simulation, mô hình khuyếch tán

Randles [4] theo sơ đồ mạch tƣơng đƣơng R1C1[R2W1]) với các sai số trong khoảng cho phép,

nhận thấy theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch NaCl 3,55% tăng dần:

+ Điện trở màng sơn Rc và thế ăn mòn OCP giảm, giá trị điện dung Cc của các mẫu sơn

lót cromat chì & oxyt sắt tang, do bề mặt kim loại hình thành lớp hydroxyt xốp , chỉ làm chậm

tốc độ ăn mòn mà không hình thành được lớp màng chắn có tác dụng bảo vệ nên không bảo vệ

được kim loại khỏi sự ăn mòn xa hơn [145],[36]

+ Hệ số Warburg cũng giảm do quá trình khuếch tán của các ion qua màng sơn

tăng dần, kết quả làm khả năng chống ăn mòn của màng sơn bị giảm thấp.

Sau khi ngâm mẫu 60 ngày trong dung dịch NaCl 3,55%, mẫu 40% PbCrO4 lớp

30% PbCrO4.

Bảng 4.17: Kết quả xử lý tổng trở của các mẫu sơn lót PbCrO4và Fe2O 3

& 2 lớp có giá trị Rc cao nhất, được xem là tốt nhất, kế đến là các mẫu 60% > 50% >

Số Thời gian

Mẫu ngâm CPE Q.cm2 CPE, OCP.V σ TT R, KΩ.cm3 pF ngày

1 10 3,42 1236 3,355. l03 217 -0,571 30%PbCrO4

2 1 lớp 20 4,82 1134 1,78. l0-4 3910 -0,468

3 30 2,491 1685 6 ,81. l 0 3 8,54 -0,544

4 60 0,973 4930 4,88.10-3 123,3 -0,573

5 10 1,977 916 2,17. 10-3 358 -0,541 30%PbCrO4

6 2 lớp 20 2,534 755 3,84. 1 0 - 3 255 -0,586

7 30 1,807 996 1,01.l0-2 6,45 -0,601

8 60 1,105 1554 1.12.10-2 5,39 -0,619

9 10 4,23 1369 1,57. l0-3 446 -0,583 40%PbCrO4

10 1 lớp 20 2,153 1434 5.51.10-3 218 -0,48

1 1 30 2,084 1958 8,78. l0--3 7,66 -0,598

2 60 1,766 3600 6,22.10-3 9,67 -0,59

13 10 1,21 751 7,35.10-4 1410 -0,516 40%PbCrO4

14 2 lớp 20 1,524 881 2,45. l 0 - 3 177 -0,548

15 30 1,793 840 7,26. l0-3 117 -0,617

16 60 2,253 882 5,64.10-3 147 -0,606

17 10 2,373 447 -0,563 50%PbCrO4

18 1 lớp 20 1,078 1846 1,76. l 0 - 3 5,87. l 0 - 3 1782 106 -0,48

19 30 1,354 1819 7,63. l0-3 8,99 -0,625

20 60 1,491 1982 7,82. l 0 - 3 107 -0,604

10 6,13 1156 6,8.10-4 1120 21 50%PbCrO4

2 lớp 22 20 1,0 900 2,54. l 0 - 3 268 -0,552

23 30 1,48 951 4,83. l0-3 193 -0,601

24 60 0,855 1246 4,62. l0-3 193 -0,605

10 3,33 2542 1,71.l 0 - 3 451 -0,548 25 60%PbCrO4

1 lớp 26 20 1,682 2182 2,21. l0-3 149 -0,548

27 30 2,334 2904 2,99. l 0 - 3 228 -0,608

28 60 1,472 4290 4,35.10-3 155 -0,602

10 3,81 1498 9,65.10-4 1040 -0,498 29 60%PbCrO4

2 lớp 30 20 0,883 1340 1,25.10-3 455 -0,507

31 30 1,253 1408 2,77. l0-3 297 -0,615

32 60 1,598 1252 3,6. l 0 - 3 187 -0,616

Kết luận chung:

+ Về các tính chất cơ lý, mẫu 50% PbCr04 sau 7 ngày gia công là tốt nhất, đƣợc thể hiện ở

độ thấm nƣớc & độ bền mài mòn, nhƣng sau khi solarbox & phơi mẫu tự nhiên mẫu 40% PbCr04

lại trội hơn về các độ bền va đập, độ cứng, bền uốn & bám dính.

+ Về độ chịu môi trƣờng , trong các môi trƣờng NaCl 5% , NaOH 5% , mẫu 40% tốt hơn

50% PbCr04, nhƣng trong các môi trƣờng axit HC1 5%, HNO3 5%, H2SO4 5%và ngâm nƣớc ,

mẫu 50% PbCr04 tốt hơn .

+ Về khảo sát gia tốc mù sƣơng muối mẫu 50% PbCr04 là tốt nhất kế đến là các mẫu 60%

& 40% PbCr04.

+Kết quả đo tổng trở điện hóa lại chứng minh mẫu 40% PbCr04 là tốt hơn do điện trở

màng cao hơn mẫu 50% PbCr04.

Đối với hệ bột màu cromat chì & oxyt sắt , ta có thể sử dụng hàm lƣợng bột màu từ

40-50% cho tất cả các loại sơn chịu ă n mòn trong tất cả các môi trƣờng khác nhau khi sử dụng hệ

chất đóng rắn adduct AED2 tỷ lệ 3 7.

4.5. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU CROMAT

KẼM VÀ OXYT SẮT:

4.5.1. Các thông số kỹ thuật của hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt:

Bảng 4.18: Các thông số kỹ thuật của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & cố biến tính hệ bột màu

cromat kẽm và oxyt sắt

Độ mịn, Hàm lƣợng Số Mẫu µ m rắn, % Độ phủ, g/m2 Khối lƣợng riêng, g/cm3 TT

1 35 78,25 73,625 1,230 25%ZnCrO4+75%Fe2O3

2 40 72,53 70,27 1,223 30%ZnCrO4+70%Fe2O3

3 40 69,23 70,342 1,201 35%ZnCrO4+65%Fe2O3

4 43 66,17 68,32 1,207 40%ZnCrO4+60%Fe2O3

5 45 60,17 65,256 1,175 45%ZnCrO4+55%Fe2O3

6 45 62,54 188 1,024 80%TiO2+20%ZnO

7 45 65,43 160 1,120 85%TiO2+15%ZnO

8 40 66,37 135 1,125 90%TiO2+10%ZnO

9 40 70,68 122 1,213 95%TiO2+5%ZnO

35 72,52 93 1,225 10 100%TiO2

1 1 4%Perclovinyl 40 68,23 136 1,253

12 5%Perclovinyl 45 65,47 122 1,230

13 6%Perclovinyl 45 56,25 176 1,230

14 7%Perclovinyl 45 59,32 160 1,156

15 8%Perclovinyl 45 52,23 206 1,043

* Nhân xét:

+ Đối với sơn lót: do khối lượng riêng của bột màu ZnCrO4 nhỏ hơn so

với Fe2O3 nên hàm lượng ZnCrO4 càng cao thì tỷ trọng & khối lượng riêng của

các mẫu sơn càng nhỏ.

+ Đối với sơn phủ không biến tính do độ phủ của TiO2 lớn hơn so với ZnO, nên khi hàm

lƣợng TiO 2 càng giảm thì độ phủ của sơn cũng giảm theo.

+ Đối với sơn phủ có biến tính, khi ta tăng hàm lƣợng perclovinyl thì khối lƣợng riêng &

hàm lƣợng rắn giảm xuống do giảm tƣơng ứng tỷ lệ nhựa xuống.

4.5.2.Các tính chất cơ lý của mẫu sơn :

Bảng 4.19: Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & có

biến tính hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt

a-Sau khi gia công 7 ngày:

Số Mẫu Độ bền Độ bền va Độ bám Độ Độ bền

ÍT uốn, đập dính cứng , mài mòn, Độ thấm nƣớc , (g/cm2.h)

mm(l) KG.cm(2) (3) H(4) mg. l0-4 x10 -4

2 75 2H 0,732 0,385 1 1 25%ZnCrO4

2 75 4H 0,523 0,165 1 2 30%ZnCrO4

2 75 3H 0,144 1,749 3 35%ZnCrO4 1

2 75 2H 0,133 1,680 1 4 40%ZnCrO4

2 75 2 2H 0,203 2,853 5 45%ZnCrO4

2 75 1 5H 3,621 0,292 6 80%TiO2

2 75 1 5H 4,1 6i 0,241 7 85%TiO2

2 75 1 4H 4,065 0,266 8 90%TiO2

2 75 1 4H 2,618 0,169 9 95%TiO2

2 75 1 3H 3,543 0,238 10 100%TiO2

l i 4%Perclovinyl 2 75 4H 3,098 0,268 1

12 5%Perclovinyl 2 75 3H 3,757 0,228 1

13 6%Perclovinyl 2 75 3H 3,315 0,232 1

14 7%Perclovinyl 2 75 2H 2,805 0,144 1

15 8%Perclovinyl 2 75 2H 3,581 0,365 1

Bảng 4.20: Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt sau khi solarbox & phơi mẫu tự nhiên

b-Sau khi solarbox 144h[20] &phơi mẫu tự nhiên 12 tháng [32],[33]:

Mẫu Sau solarbox 144h Sau phơi mẫu tự nhiên 12 tháng Số

(1) (2) (3) (4) (1) (2) (3) (4) TT

mtbd

30%ZnCrO4

5 48 1 2H 16 48 6H 3 1 25%ZnCrO4

5 67 2 4H 8 40 6H 2 3 35%ZnCrO4

6 60 2 4H 8 35 6H 2 4 40%ZnCrO4

7 52 3 3H 10 42 6H 1 5 45%ZnCr04

9 19 2 6H 25 23 6H 3 6 80%TiO2

10 15 2 5H 16 30 6H 7 85%TiO2 1

9 22 1 5H 16 32 6H 8 90%TiO2 1

4 30 1 4H 8 50 6H 1 9 95%TiO2

3 25 1 4H 10 40 10 100%TiO2

5 22 1 5H 12 15 1 6H 6H 1 1 1 4%Perclovinyl

6 22 2 3H 16 30 6H 2 5%Perclovinyl 12

5 25 1 4H 20 20 6H 2 6%Perclovinyl 13

4 30 1 4H 20 30 6H 1 7%Perclovinyl 14

22 2 3H 20 40 6H 2 8%Perclovinyl 1 1 15

* Nhận xét + Đối với sơn lót: Tính chất cơ lý của mẫu 25% > 45% # 35% ZnCr04 sau 7

ngày gia công cũng như sau khi solarbox và phơi mẫu tự nhiên đạt giá trị cao hơn so với

các mẫu cùng loại , do ở tỷ lệ này có sự tương hợp tốt giữa nhựa và bột màu.

95% TiO2 đã đạt được các giá trị cao nhất ở tất cả các phép thử nghiệm về tính chất cơ

+ Đối với sơn phủ không biến tính: từ các số liệu thực nghiệm , nhận thấy mẫu

lý.

+ Đối với sơn phủ có biến tính: mẫu 7% & 8% perclovinỵl là mẫu tốt nhất so với

các mẫu cùng loại.

4.5.3. Độ bền môi trƣờng :

Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành ngâm các mẫu sơn lót trong các môi trƣờng

khác nhau nhƣ : HN03 5%, H2SO4 5%, HC1 5%, NaOH 5% & NaCl 5% theo ASTMD

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

1308

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

Hình 4.13 (a-e): Tổn thất khối lượng của các mẫu sơn hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt ngâm trong các

môi trường khác nhau.

Nhận xét:

+ Đối với sơn lót: trong hầu hết các môi trường, độ bền các mẫu theo thứ tự như

sau: mẫu 25%>30% > 35% > 40% > 45% ZnCr04

+ Đôi với sơn phủ không biến tính mẫu 90 & 95% TiO2 tương đối bền so với các

mẫu cùng loại .Đối với sơn phủ có biến tính :khi được biến tính với hàm lượng 4 -5%

perclovinyl, độ bền môi trường của mẫu là tốt nhất.

4.5.4. Thử nghiệm gia tốc mù sƣơng muối [24],[25] :

Trong thời gian 3 tháng mù gián đoạn ( 9 giờ /1 ngày ) và đánh giá kết quả theo

tiêu chuẩn DIN 53167 [2

Bảng 4.21: Kết quả thử nghiệm gia tốc mù sương muối 720 h của các mẫu sơn hệb ột màu cromat

kẽm và oxyt sắt

Mẩu Phép thử bọt, m/g Đánh giá Số TT Bề dày màng, µ m 1/2 bề rộng bọt, mm 1/2 bề rộng gỉ, mm 1/2 bề rộng bị thấm, mm 1 1/2 bề rộng tách tróc , mm No 140 1 1 0-1

25%ZnCrO4 30%ZnCrO4 35%ZnCrO4 40%ZnCrO4 45%ZnCrO4 80%TiO2 85%TiO2 90%TiO2 95%TiO2 100%TiO2

2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 4%Per. 5%Per. 12 6%Per. 13 7%Per. 14 8%Per. 15 120 160 155 140 355 375 350 330 335 390 340 380 355 400 >3 1-3 1-3 1-3 0 - > l N0 0 - 1 0 - 1 N0 0 - 1 1 -2 1 0 - 1 1 -2 1/2 N0 2/3 1/2 2/3 1/2 2/3 2/3 N0 1/2 1/2 1/2 1/2 1-2 2/3 No 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 N0 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-3 >3 1-3 1-3 N0 N0 N0 N0 N0 N0 N0 1-2 0-1 0-1 1-3 1 1 1-3 1-2 0-1 0 0-1 1-2 0-1 0-1 0-2 1 0-1 1-2 Gt=1 Gt2 Gt2 Gt2 Gt2 Gt1 Gt1 Gt1 Gt1 Gt1 Gt1 Gt2 G1 G1 Gt2

Nhận xét:

+ Đối với các mẫu sơn lót thì mẫu 25% ZnCrO4 là tốt nhất.

+ Đối với sơn phủ không biến tính thì không có sự sai biệt về kết quả đánh giá.

+ Đối với sơn phủ có biến tính thì các mẫu 4%, 6%, 7% Per : tốt hơn so với các

mẫu còn lại

25% ZnCrO 4 30% ZnCrO4 35% ZnCrO 4 40% ZnCrO 4 45% ZnCrO4

80%TiO2 85%TiO2 90%TiO2 95%TiO2 100% TiO2

Hình 4.14: Các mẫu sơn hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt sau mù muối 720h 4.5.5- Tổng trở điện hóa [19]:

4%Per. 5%Per. 6%Per. 7%Per. 8%Per.

4.5.5. Tổng trở điện hóa [19]

Hình 4.15 (a-f): Phổ đồ tổng trở điện hóa Nyquist của các mẫu sơn hệ bột cromat kẽm và oxyt sắt.

Chế độ đo tổng trở tƣơng tự nhƣ trên, theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch

Bảng 4.22: Kết quả xử lý tổng trở của các mẫu sơn lót hệ bột màu cromat kẽm và oxyt sắt theo sơ đổ mạch

tương đương R1(R2C1[R3W1]) CPE, pF w, Ω.cm2

NaC13,55% tăng dần

σ OCP.V Mẩu Rc, k Ω.cm2 Số TT

Thời gian ngâm, ngày 10 1 141,1.l03 1,054 9,33.10-11 9,81.l07 -0,315

2 20 14,09 2291 1,523. l 0 - 7 2,61. l03 -0,462

3 30 4,78 2174 3,284. l0-7 8,38. l02 -0,54

4 40 10,15 2136 2,302. l0-7 6,95. l03 -0,294

5 60 4,11 1790 1,802.10-7 3,92. l0-2 -0,581

1 , 1 3 .10-8

6 10 29,79 522 1,09. l03 -0,442

7 20 88,8. l03 1,462 2,64. l0-7 -0,437 /

8 30 304,8 1647 2,42. l0-9 2,34. lo4 -0,435

9 40 108,9. l03 1,708 4,92.108 -0,294 /

10 60 60,4 717 8,787.10-8 5,51.103 0,512

25% ZnCrO4 1 lớp 25% ZnCrO4 2 lớp 1 1 30% 10 96,7. l03 1,482 1,485.10-10 4,61. lo7 -0,323

12 20 25,35 873 3,393. l0-7 4,11.l03 -0,462

13 30 511 3340 1,765. l0 - 8 1,01.105 -0,387

1,186.10-6

14 40 10,24 1601 2,49. l03 -0,497

15 60 3,107 1973 5.518.10-7 3,7. l03 -0,531

16 10 46,8 449 6,594. l 0 - 9 2,32. l03 -0,435

17 20 8,71 652 7,73. l0-8 6,07. l02 -0,459

1,107.10-10

18 30 11,67. l03 1908 7.413.10-12 5,19.106 -0,349

19 40 219,7. l03 1,053 -0,287

2,659.10-8

20 60 35,0 609 2,31.lo7 3,60. l03 -0,619 1,977. l0-7

2,563.10-11

21 10 23,51 1354 1333.103 -0,535

22 20 371.l03 1204 -0,397

1,856. l0-10

23 30 8,22 1776 1,488. l0-6 4,31. l07 2,01. 103 -0,397

24 40 41/7.103 1,405 -0,411

25 60 11,31 1615 5,549.10-7 5,67. l07 1,35.103 -0,561 ZnCrO4 1 lớp 30% ZnCr04 2 lớp 35% ZnCrO4 1lớp

7,52. l02

26 35% 10 25,2 970 1,68.10-8 -0,563

20 15,31 1560 4,795. l0-8 1.3.103 -0,522 27 ZnCr04

293. l03

28 2 lớp 30 36 1475 2,062.10-8 2,33. l03 -0,475

29 40 1,194 5,97. l0-11 8,13.108 -0,294

30 60 15,69 1333 1,634.10-8 2.215.103 -0,537

Nhận xét:

+Đối với các mẫu sơn một lớp, sau 60 ngày ngâm mẫu trong dung dịch NaCl

3,55%, điện trở màng giảm theo thứ tự sau: mẫu 35%> 25% > 30% ZnCr04 thể hiện

khả năng chống ăn mòn giảm dần.

+ Đối với các mẫu sơn hai lớp, sau 60 ngày ngâm mẫu trong dung dịch NaCl 3,

55%, điện trở màng giảm theo thứ tự sau: 25% > 30% > 35% ZnCr04.

♦Kết luân chung:

Qua các phƣơng pháp khảo sát khác nhau, nhận thấy nhƣ sau:

• Về độ bền cơ lý sau khi solarbox và phơi mẫu tự nhiên 12 tháng của các mẫu

nhƣ sau: 25%>45% # 35% > 40%, riêng mẫu 30% ZnCrO4 bị mất tính bám dính .

• Về độ bền môi trƣờng và mù sƣơng muối cho kết quả khá trùng hợp nhau :

mẫu 25% tƣơng đối tốt hơn mẫu 35%.

Sau khi xử lý các kết quả đo tổng trở , ta có thể kết luận rằng : đối với các mẫu

sơn một lớp, mẫu 35% ZnCr04 đƣợc xem là có khả năng chống ăn mòn cao nhất đối với

hầu hết các phép thử nghiệm, nhƣng đối với các mẫu sơn hai lớp thì mẫu 25% ZnCrO4có

tính tƣơng hợp giữa các lớp tốt hơn giúp cho màng sơn chịu đƣợc môi trƣờng tốt hơn.

4.6. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ BỘT MÀU

PHOTPHAT KẼM VÀ OXYT SẮT:

4.6.1. Các thông số kỹ thuật thu đƣợc:

Bảng 4.23: Các thông số kỹ thuật của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & sơn phủ có biến tính trên hệ bột màu photphat kẽm & oxyt sắt

Mẫu

Hàm lƣợng

Độ phủ ,

Khối lƣợng

Độ nhớt, s

Độ mịn, µ m

rắn, %

g/m2

riêng, g/cm3

Số TT

1 31 40 48,4 145,4 1,219 30% Zn3(P04)2+ 70% Fe2O3

2 31 30 61,0 154,6 1,183 40% Zn3(P04)2+ 60% Fe2O3

3 31 45 67,0 151,5 1,219 45% Zn3(P04)2+ 55% Fe2O3

4 31 35 66,3 165,7 1,227 50% Zn3(P04)2+ 50%Fe2O3

5 33 45 58,3 196,3 1,210 60% Zn3(P04)2 + 40%Fe2O3

6 33 45 62,1 194,9 1,193 80%TiO2+20%ZnO

7 33 45 61,2 192,7 1,185 85%TiO2+ 15%ZnO

8 32 45 63,0 187,6 1,196 90%TiO2+ 10%ZnO

9 33 45 64,9 185,0 1,204 95%Ti02+5%ZnO

32 45 51,2 190,2 1,159 10 100%TiO2

1 1 3% Perclovinyl 30 45 60,1 131,8 1,238

12 4% Perclovinyl 31 45 59,7 138,9 1,217

13 5% Perclovinyl 31 45 49,2 141,4 1,228

14 6% Perclovinyl 31 45 55,1 130,1 1,118

15 7% Perclovinyl 31 45 62,5 119,5 1,217

16 8% Perclovinyl 31 45 60,1 125,3 1,229

Nhân xét: Đối với sơn lót, khả năng che phủ của phosphat kẽm kém hơn so với oxyt sắt

nên khi tăng hàm lượng phosphat kẽm, giá trị độ phủ của các mẫu sơn tăng lên.

Tuy nhiên đối với 2 mẫu 45 & 50% phosphat kẽm: khối lượng riêng & hàm lượng

rắn đạt giá trị cao nhất. Đối với sơn phủ không biến tính, khối lượng riêng, độ phủ

& hàm lượng rắn của mẫu 95% TiO2 & 5%ZnO là cao nhất, chứng tỏ ở tỷ lệ này

khả năng tương hợp của hỗn hợp bột màu & nhựa đạt cao nhất.

Đối với sơn phủ có biến tính bằng perchlovinyl, giải thích tương tự

như đối với sơn phủ không biến tính, ở đây mẫu 7% perclovinyl tỏ ra có

nhiều ưu điểm hơn so với các mẫu sơn khác về hàm lượng rắn & độ phủ.

4.6.2. Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn:

Bảng 4.24: Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính

& sơn phủ có biến tính trên hệ bột màu photphat kẽm & oxyt sắt

Mẫu

Độ bền

Độ bền va Độ bám

Độ

Độ bền Độ thấm nƣớc,

Số

uốn,

đập

dính(3)

cứng,

mài mòn,

(g/cm2.h)

mm( l)

KG.cm(2)

H(4)

mg. 10-4

x10-4

a- Sau khi gia công 7 ngày:

1 4 2 2H 0,14 75 0,30 30% Zn3(P04)2

2 2 3H 0,14 75 0,47 2 40% Zn3(P04)2

3 1 3H 0,08 75 0,31 2 45% Zn3(P04)2

4 1 4H 0,11 75 0,34 2 50% Zn3(P04)2

5 2 1 2H 0,12 75 0,32 60% Zn3(P04)2

6 2 1 6H 0,03 75 3,88 80% TiO2

7 2 1 5H 0,02 75 3,29 85% TiO2

8 2 5H 0,03 75 6,00 90% TiO2

9 2 1 1 5H 0,01 75 3,80 95% TiO2

10 2 1 4H 0,03 75 4,12 100% TiO2

1 1 3% Perclovinyl 2 1 3H 0,03 75 4,55

4% Perclovinyl 12 2 3H 0,03 75 3,91

5% Perclovinyl 13 2 1 1 2H 0,04 75 8,35

6% Perclovinyl 14 2 1 2H 0,04 75 4,62

7% Perclovinyl 15 2 3H 0,03 75 3,78

8% Perclovinyl 16 2 1 1 2H 0,03 75 5,55

Bảng 4.25: Các tính chất cơ lý của các mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính & sơn phủ có biến tính sau solarbox & phơi mẫu tự nhiên:

Số Mẫu

Sau solarbox 144h

Sau phơi mẫu tự nhiên 12 tháng

(1)

(2)

(3)

(4)

(1)

(2)

(3)

(4)

b-Sau solarbox 144h[20] và phơi mẫu tự nhiên 12 tháng[32],[33]:

1 10 67 2 16 30 6H 1 6H 30% Zn3(PO4)2

2 6 75 1 19 30 6H 3 6H 40% Zn3(PO4)2

3 4 75 1 19 30 6H 2 6H 45% Zn3(P)4)2

4 4 75 1 16 40 6H 1 6H 50% Zn3(PO4)2

5 10 75 1 19 29 6H 3 6H 60% Zn3(PO4)2

6 14 45 2 19 35 6H 1 6H 80% TiO2

7 16 52 1 19 32 6H 1 6H 85% TiO2

8 16 52 1 19 34 6H 1 6H 90% TiO2

9 14 55 1 16 34 6H 1 6H 95% TiO2

25 52 2 19 30 5H 1 6H 10 100% TiO2

1 1 3% Perclovinyl 19 51 2 19 30 6H 1 6H

12 4% Perclovinyl 16 51 2 19 34 6H 1 6H

13 5% Perclovinyl 16 52 1 13 36 6H 1 6H

14 6% Perclovinyl 16 67 1 12 35 6H 1 6H

15 7% Perclovinyl 13 67 1 10 39 6H 1 6H

16 8% Perclovinyl 13 67 1 10 36 6H 1 6H

* Nhận xét:

Những nhận xét ban đầu về thông số kỹ thuật của các mẫu sơn hoàn toàn phù

hợp với các tính chất cơ lý của các mẫu sơn sau 7 ngày gia công, sau 144 giờ solarbox

&12 tháng phơi mẫu tự nhiên: các mẫu 45& 50% Zn3(P0)2 đối với sơn lót, 95% TiO2

đối với sơn phủ không biến tính & 7% perclovinyl đối với sơn phủ có biến tính là những

mẫu có tính chất cơ lý tốt hơn cả.

4.6.3. Độ bền môi trƣờng:

Sau khi gia công 7 ngày, tiến hành ngâm các mẫu sơn lót trong các môi trƣờng khác nhau nhƣ :

HNO3 5%, H2SO4 5%, HC1 5%, NaOH 5% & NaCl 5% theo ASTMD-1308

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

g n ợ ƣ l i ố h k

t ấ h t

n ổ T

Hình 4.16: Tổn thất khối lượng của các mẫu sơn hệ bột màu photphat kẽm & oxyt sắt

Nhận xét:

+Trong các môi trường axit, đặc biệt là axit HCl, màng sơn bị phá hủy nhanh

nhất, do đặc tính của sơn epoxy chịu axit kém, ngược lại trong môi trường bazơ & trung

tính (NaOH, NaCl), màng sơn lại khá bền, đặc biệt trong môi trường kiềm.

+ Mầu sơn lót 45% Zn3(P04)2 , sơn phủ không biến tính 95% TiO2 & sơn phủ có

biến tính 7% perchclovinyl là các mẫu bền nhất đối với tất cả môi trường khảo sát.

4.6.4. Khảo sát mù sƣơng muối [38],[39]

Thời gian mù gián đoạn 9 giờ /1 ngày trong 3 tháng với dung dịch NaCl 5% và

đánh giá kết quả theo tiêu chuẩn DIN 53167 [28].

Bảng 4.26: kết quả mù sương muối của hệ bột màu photphat kẽm & oxyt sắt

Số Mẩu Phép thử 1/2 bề 1/2 bề rộng 1/2 bề Đánh

TT bọt, m/g rộng bọt, tách tróc , giá

Bề dày màng, µ m 1/2 bề rộng bị thấm, mm mm mm rộng gỉ, mm

1 30%Zn3(PO4)2 200 >3 5/5 .3 N>3 1-3 Gt4

2 40% Zn3(PO4)2 300 0-1 N0 N0 N0 N0 Gt0

3 45% Zn3(PO4)2 170 0-1 1/2 1-2 0-1 N0 Gt1

4 50% Zn3(PO4)2 215 0-1 1/2 1/2 1/2 0-1 Gt1

5 60% Zn3(PO4)2 220 0-1 0-1 N0 N0 N0 Gt0

6 80%TiO2 465 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

7 85%TiO2 445 0-1 N0 N0 1/2 0-1 Gt1

8 90%TiO2 560 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

9 95%TiO2 485 N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

10 100%TiO2 0-1 0-1 N0 N0 1/2 Gt1

0 - 1 1/2 1/2 N0 N0 Gt0

0 - 1 1/2 1-2 N0 N0 Gt1

N0 N0 N0 N0 N0 Gt0

14 0-1 1/2 1-2 1/2 0-1 G1

15 N0 N0 N0 N0 N0 G0

16 0-1 1/2 1-2 0-1 N0 Gt1

425 1 1 3% Perclovinyl 440 1 2 4% Perclovinyl 515 5% Perclovinyl 540 13 6% Perclovinyl 450 7% Perclovinyl 420 8% Perclovinyl 450 * Nhận xét:

+ Bề dày màng sơn có ảnh hưởng quan trọng đến kết quả thử nghiệm mù sương

muối theo tiêu chuẩn DIN 53167: bề dày màng càng cao , tính chất của mẫu thử càng

tốt.

+ Mẫu sơn lót 45% (Zn3PO4)2 tuy có bề dày màng tấp nhất 170 µm, nhưng được

đánh giá là tốt, đối với các mẫu sơn phủ không biến tính tihif mẫu 95% (Zn3PO4)2 &

mẫu sơn phủ có biến tính 7% perclovinyl 7% là các mẫu tuy có độ dày màng trung bình

so với các mẫu cùng loại, nhưng kết quả thực nghiệm được đánh giá là rất tốt Gt0.

30%Zn3(PO4)2 40%Zn3(PO4 45%Zn3(P04)2 50%Zn3(PO4)2 60%Zn3(PO4)2

80%TiO2 85%Ti02 90%TiO2 95%Ti02 100%TiO2

Hình 4.17: Các mẫu sơn hệ bột màu photphat kẽm & oxyt sắt sau khi mù sương muối

3%Per. 4%Per. 5% Per. 6% Per. 7% Per. 8% Per.

4.6.5. Tổng trở điện hóa [19]:

Hình 4.18 (a-g): Phế đồ tổng trở điện hóa Nyquist của các mẫu sơn hệ bột màu photphat

kẽm & oxyt sắt

Tổng trở màng sơn đƣợc đo ở các thời điểm khác nhau của thế ă n mòn. Tần số

sử dụng từ 100kHz đến 10mHz ; biên độ đo là l0 mV. Xử lý kết quả đo tổng trở bằng

chƣơng trình Fit and Simulation, mô hình khuyếch tán Randles [4] theo sơ đồ mạch

tƣơng đƣơng R1(R2C1[R3W1] ) với các sai số trong khoảng cho phép, nhận thấy theo thời

gian ngâm mẫu ƣơng dung dịch NaCl 3,55% tăng dần:

Bảng 4.27: Kết quả xử lý tổng trở của hệ bột màu photphat kẽm & oxyt

CPE, pF w, Ω ,cm2 σ OCP,V Mẫu

Thời gian ngâm, ngày 10 ST T 1 40% 339 -0,425

2 20 2,564 -0,281 Zn3(PO4)2 1 lớp 3 30 R c , k Ω cm2 12,76 1259. l03 2,407 1087 -0,415

4 40 9,26 1022 -0,484

5 60 7,61 577 -0,403

6 40% 10 14,5 193,7 -0,538

Zn3(P04)2 2 lớp 7 8 20 30 353 878 -0,416 -0,444

9 40 1,905 -0,305

10 60 -0,466

1 1 45% 10 -0,373

12 20 -0,325 Zn3(P04)2 1lớp

13 14 30 40 30,74 2,416 68,4. l03 6,83 212,8 232,1. l03 1,324 1863. l03 3,48 581 91,9 977 765 -0,399 -0,463

15 60 -0,437

16 45% 17 10 20 47,4 223 186,1.l03 1,41 361 10,01 -0,371 -0,517 Zn3(P04)2 2 lớp 18 30 -0,355

19 40 -0,221

20 60 153,4 2181 168,7. l03 1,125 218,1 66,5 •0,466

21 50% 10 22,61 198,8 -0,41

22 20 61,5 205 -0,427 Zn3(P04)2 1 lớp 23 30 218,5 -0,322

24 25 26 50% 27 40 60 10 20 95,6 30,15. l03 1,146 191,3 51,3 137,4. l03 1,275 27,99 319 -0,256 -0,499 -0,381 -0,517 Zn3(P04)2 2 lớp

30 40 60 16,12 194,5. l03 17,83 273,3 1,791 264,5 9,19.10-8 3.88.10-11 1,39. l0-6 1,95. l0-7 2,71.10-7 5,60.10-8 7,05. 10-9 1,27. l 0 - 6 1,04. l0-10 1,43.1 0-7 3,26. l0-10 2,57.10-11 9 7,81. l0- 3,57. l0-9 1,55.10-8 1,86. l0-10 1,45. l0-7 1,17.10-8 8,60. l0-11 1,05.10-8 2,04. l0-8 8,01. l0-9 7,09. l0-9 1,50. l0-10 8,94.10-9 2,65. 10-10 1,29. l0-7 1,25. l0-7 1.17.10-10 2,70. l0-8 2,07. l03 5,06. l07 2,92. l03 1,48. l03 1,11.l03 1,29. l03 3,75. l03 1.15.103 1,01. l07 8,33. l02 2,09.108 5,12.108 1,15.104 5,48. l05 5,04.103 1,90. l07 3,41. l03 4,82. l04 4,71.l08 5,22.103 2,03. l03 3,97. l03 1/77.104 9,83. l05 1,79.103 1,38. l06 2,52. l05 5,54. l03 3,26. l07 1,45. l03 -0,321 -0,249 -0,565

28 29 30

100

♦ Kết luận :

Đối với 3 mẫu Zn3(P04)2 40%, 45% & 50% 1 lớp & 2 lớp, khi đo tổng trở điện

hóa theo thời gian 10 ngày, 20 ngày, 30 ngày, 40 ngày & 60 ngày, ta nhận thấy:

+ Tổng trở màng sơn của mẫu 45% Zn3(P04)2 cả 1 lớp ( 48,3 K Ω)& 2 lớp(63,2 K

Ω) đều ổn định và đạt giá trị cao ở thời điểm đo cuối 60 ngày .

+Giá trị điện dung CPE của các mẫu, nhìn chung tăng theo thời gian.

+ Kết qua đo tổng trở phù hợp với các phƣơng pháp thử nghiệm trên

4.7. MỘT SỐ HÌNH ẢNH SEM TIÊU BIỂU CỦA CÁC MẪU

SƠN:

101

Hình 4.19: Ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM các mẫu sơn trước (A) và sau khi phơi mẫu tự

nhiên 12 tháng (B), phóng đại 2000 lần.

Quan sát ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM các mẫu sơn trƣớc và sau khi phơi

mẫu tự nhiên 12 tháng với độ phóng đại 2000 lần, nhận thấy:

+Đối với các mẫu không phơi dƣới điều kiện tự nhiên, bề mặt mẫu khá đồng nhất

về cấu trúc, nhựa và bột màu phân bổ đồng đều, tạo lớp phủ tốt trên nền kim loại.

+ Đối với các mẫu 65% Zn, 95%Zn, 90% Fe2O3, 40% PbCrO4 , 35% ZnCrO4 sau

khi phơi mẫu tự nhiên 12 tháng, trên bề mặt đều có xuất hiện những vết nứt-vùng khe

sâu màu sẫm, cho thấy nền kim loại đã không đƣợc bảo vệ tốt nữa, do khả năng che

chắn vật lý của màng sơn đã bắt đầu bị phá hủy. Điều này đƣợc kiểm chứng qua các giá

trị điện trở màng sau 60 ngày ngâm mẫu đã bị giảm xuống nhiều, chỉ còn khoảng một vài k Ω.cm2. Riêng đối với mẫu 95%Zn, có xuất hiện những khối xốp màu trắng nhƣ

bông của các sản phẩm ăn mòn hydroxyt và oxyt kẽm.

+ Đối với mẫu 45% Zn3(PO4)2 sau khi phơi mẫu tự nhiên 12 tháng, nhận thấy

trên bề mặt mẫu vẫn phẳng, láng, không có các vết nứt đen sẫm, chứng tỏ khả năng bảo

vệ chống ăn mòn của sơn vẫn rất tốt, điều này đƣợc thể hiện ở điện trở màng cao nhất so với các hệ bột màu nghiên cứu khác ( >50 kQ.cm2 sau 60 ngày ngâm mẫu trong dung

dịch NaCl 3,55%).

4.8. KHẢO SÁT MỘT SỐ SƠN THỊ TRƢỜNG: Á ĐÔNG,

MIKA, PHILIP:

4.8.1.Các thông số kỹ thuật:

102

Bảng 4.28 : Các thông số kỹ thuật một số sơn thị trường : Á Đông, Mika , Philip

Mẫu

Độ thấm nƣớc, (g/cm2.h)xl0-4 Độ nhớt, s Độ mịn, µm Độ phủ, g/m2 Khối lƣợng riêng, g/cm3 Số TT

77 72 40 30 30 34 30 30 55 40 50 45 45 30 40 45 Hàm lƣợng rắn, % 73,2 74,6 52,4 80,3 60,4 58,7 69,23 67 76,5 68,2 107,2 291,7 84,1 94,7 70,34 151,5 1,332 1,232 1,298 1,596 1,17 1,269 1,201 1,219 0,723 0,483 2,49 0,19 0,42 5,75 1,749 0,31 1 Sơn Á đông 2 Sơn Mika 3 Sơn Philip 4 Mẫu 85% Zn 5 Mẫu 70% Fe203 6 Mẫu 40% PbCr04 7 Mẫu 35% ZnCrơ4 8 Mẫu 45% Zn3(P04)2

4.8.2. Tính chất cơ lí sau khi gia công7 ngày và sau 144 giờ solarbox[20]:

Bảng 4.29. Các tính chất cơ lý của sơn thị trường

(2) (2) (1) (2) (1)

Số TT 1 2 3 4 5 6 7 8

Mẫu Sơn Á đông Sơn Mika Sơn Philip 85% Zn 70% Fe203 40% PbCr04 35% ZnCr04 45% Zn3(P04)2 Độ bám dính Độ cứng (1) 1 1 1 1 1 2 1 1 2H 2H H 1H 2H H 3H 3H 2 2 3 2 3 5 2 1 2H 3H 2H 2H 2H 2H 4H 6H Độ bền uốn Độ bền va đập.KG.cm (1) 2 2 2 2 2 2 2 2 (2) 2 3 4 16 8 12 5 4 75 75 75 75 75 75 75 75 75 60 60 75 75 27 67 75

Hình 4.20: Các mẫu sơn thị trường: Á Đông, Mika, Philip sau mù muối 720h

Chú thích (1): sau khi gia công 7 ngày ;(2 ): sau 144 h giờ solarbox. 4.8.3. Thử nghiệm mù sƣơng muối [24],[25]

103

Bảng 4.30: Kết quả thử nghiệm mù sương muối các mẫu sơn thị trường [28]

Mẫu Đánh giá Số TT Phép thử bọt, m/g 1/2 bề rộng bị thấm, mm 1/2bề rộng bọt, mm 1/2 bề rộng tách tróc, mm 1/2 bề rộng rỉ sét ,mm

1 Sơn lót Á đông 0-1 1-2 0-1 1/2 N0 Gt1

2 Sơn lốt Mika 1-3 1-2 1-3 1-2 2/3 Gt2

3 Sơn lót Philip 1 1 1 1/2 N0 Gt1

4 Sơn phủ Á Đông N0 N0 N0 N0 Gt0-Gt1 N0

5 85% Zn N0 N0 N0 0-1 Gt0- Gt1 N0

6 70% Fe2O3 >3 >3 >3 5/5 1-2 Gt2- Gt3

7 40% PbCrO4 >3 >3 >3 1-3 5/5 Gt4

8 35% ZnCrO4 1-3 1-2 1-3 1 2/3 Gt2

9 45% Zn3(P04)2 0-1 1/2 0-1 1/2 N0 Gt1

4.8.4. Đo tổng trở điện hóa [19]

104

Hình 4.21 (a-f): Phổ tổng trở Nyquist của cc mẫu sơn thị trường

Điều kiện đo mẫu tƣơng tự nhƣ trên, tiến hành ngâm mẫu ƣơng dung dịch NaCl

105

3,55% và khảo sát phổ tổng trở theo thời gian ngâm mẫu tăng dần. xử lý kết quả đo đƣợc

Bảng 4.31: Kết quả đo tổng trở sơn thị trường Á Đông, Mika và Philip [45],[36]

theo sơ đồ mạch tƣơng đƣơng R1(R 2C1[R3W] ) nhƣ sau:

Mẫu OCP.V Số TT Thời gian ngâm, ngày Re, k Ω . cm2 CPE, pF

Sơn Á Đông 1 lớp 30 1 -0,487 208,5 28,17

40 2 -0,462 184,3 31,6

60 3 -0,468 205 9,17

Sơn A Đông 2ớp 30 4 -0,543 152,1 43,0

40 5 -0,502 103,6 135,5

60 6 -0,507 155,7 26,22

Sơn Mika Hớp 30 7 -0,44 1946 6,94

40 8 -0,567 1208 7,38

60 9 -0,538 1675 6,0

10 Sơn Mika 21ớp 30 -0,595 712 10,3

40 l i -0,595 665 14,73

60 12 -0,538 847 11,19

13 Sơn Philip 1 lớp 30 -0,534 620 23,86

40 14 -0,515 682 24,02

60 -0,530 1651 11,57

15 16 Sơn Philip 21ớp 30 -0,471 239,4 42,3

40 17 -0,506 205,3 150

60 18 -0,558 215,1 30,95

60 85%Zn 1 lớp 19 -0,618 2340 7,06

60 85%Zn 2 lớp 20 -0,657 868 10,21

60 21 -0,618 655 11,71 70% Fe2O3l lớp

60 22 -0,622 396 22,06 70% Fe2O32 lớp

60 23 -0,59 3600 1,766

60 24 -0,606 882 2,253

60 25 -0,561 1615 11,31

60 26 -0,537 1333 15,69

60 27 -0,437 223 47,4

28 w, Ω .cm2 σ 1,83. 17-7 1,54. l03 3,47. l0-8 6,38. l03 6,85. l0-8 1.16.103 4,42. 10-9 6,24. l02 3,69. l0-9 5,95. l03 3,15.10-8 1,28. l04 1,96. 10-7 1,73. l03 1,83. l 0 - 7 1.68.103 2,1.l0-6 1.17.103 7,96. l0-8 1,01. l03 7,73. l0-8 1,77. l03 1.02.10-6 1,20. l03 9,86.10-8 1,02.104 8,35. l 0 - 8 1,02. l04 1,24.10* 3,63.103 1,01. l0-7 3,01. l03 5,49. l 0 9 2,04. l04 1,64.10* 3,32.103 9,50. 10-8 6,05. l02 7,74. l0-8 1.17.103 6,83. l0-7 2,04. l03 7,63. 10-9 8,68. l02 6,22. 10-3 9,67 5,64. 10-3 147 5,55.10-7 1,35. l03 1,63.10-8 2,21. l03 1,55.10-8 5,04. l03 1,05. 10-8 5,22. l03 -0,466 218,1 66,5 40% PbCrCO4 lớp 40% PbCrO4 2 lớp 35% ZnCrO4 l lớp 35% ZnCrO42 lớp 45%Zn3(PO4)2l lớp 45% Zn3(PO4)22 lớp 60

106

*Nhận xét: Sau 60 ngày ngâm mẫu, nhận thấy :

+ Điện trở màng sơn Philip 1 lớp và 2 lớp khá cao 11,57 k Ω xm và 30,95 k

Ω.cm2 , kế đến là sơn Á Đông và cuối cùng là sơn Mika.

5. KẾT LUẬN

1- Hệ chất đóng rắn mới trên cơ sở tổ hợp 2 adduct AED ( tổng hợp từ dầu đậu nành epoxy hóa ESO & dietylentriamin DETA ) và ADE2 ( tổng hợp từ DER 331 và

DETA) với tỷ lệ 3 - 7 đã được khảo sát trong ứng dụng sơn phủ với các hệ bột màu khác

nhau trên nền nhựa epoxy DER X67L

2- Bằng các phương pháp truyền thống như: đo tính chất cơ lý sau 7 ngày gia

công, sau phơi mẫu tự nhiên 12 tháng, khảo sát tổn thất khối lượng trong các môi

trường ăn mòn khác nhau, về cơ bản đã nhận diện được các công thức sơn tối ưu.

3- Để đánh giá được chính xác và nhanh chóng, đã tiến hành khảo sát các hệ

bằng các phương pháp gia tốc như: solarbox 144h, mù sương muối 3 tháng , chụp SEM

và đo tổng trở điện hóa các màng sơn trong môi trường ăn mòn NaCl 3,55%, đã kết

luận được khá đầy đủ và tổng quát về khả năng chống ăn mòn của các hệ.

4- Hệ sơn epoxy DER X671 với hàm lượng 45% photphat kẽm trên cơ sở tổ hợp

adduct AED2 3-7 đã tỏ ra ưu việt hơn so với các hệ bột màu nghiên cứu khác và hơn hẳn

một số loại sơn thị trường đã khảo sát.

107

♦ KIẾN NGHỊ

1- Nghiên cứu ứng dụng hệ đóng rắn mới AED2 ở các tỷ lệ khác nhau cho nhựa

epoxy, sử dụng trong các lĩnh vực khác nhƣ : keo dán, vật liệu compozit,...

2- Nghiên cứu hệ đóng rắn AED2 tỷ lệ 3-5-7 với nhựa epoxy có khối lƣợng phân

tử lớn hơn nhựa DER 671X75 hoặc sử dụng thêm các phụ gia thích hợp để cải thiện độ

bền uốn, độ bám dính của các hệ sơn trong quá trình sử dụng.

3- Nghiên cứu hệ đóng rắn AED2 tỷ lệ 3:7 với các hệ bột màu chống ăn mòn

khác nhƣ: Ca3(P04)2 , SrHPO4.0,5H2O, MgHP04.3H20, ZnMo04, ZnHP03. H20 hoặc có

thể dùng hệ bột màu đa thành phần chống ăn mòn nhƣ:

- Basic Zn molypdat 0,12ZnMoO4/ZnO

- Ca borosilicat 0,4Ca(BO2)2/2CaSiO3/0,6 H2O

- Zn hydroxy photphit 2Zn(OH)2/ZnHPO3/xZnO, x=0-7

- Al-Zn polyphotphat AlH2P3O10.2H2O/2,8 ZnO/l,6SiO2,... Trong những hệ

bột màu đa thành phần này, các loại ion khác nhau sẽ bổ sung cho nhau, nhằm tăng khả

năng chống ă n mòn chung của hệ [34].

108

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Trần Vĩnh Diệu, Đặng văn Luyến, Nguyên Thị Thìn, "Nghiên cứu quá trình đóng rắn

nhựa epoxy - laccol tổng hợp từ son ta", Tạp chí Hóa học, 10(4), tr. 31-42.

2. Trần Vĩnh Diệu (1982), Luận án Tiến sĩ khoa học kỹ thuật, Matxcơva, tr. 82 - 83.

3. Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Phi Sơn, Lê Thị Phái (1998)," Nghiên cứu khả năng bảo vệ

chống ăn mòn của sơn lót Epoxy bằng phƣơng pháp đo tổng trở", Tạp chí Hóa

học, 36(2), tr. 1 - 6 .

4. Trƣơng Ngọc Liên (2000), Điện hóa lý thuyết, NXB KHKT, Hà Nội.

5. Nguyễn Thế Long (1994), Nghiên cứu nâng cao tính chất một số hệ sơn chống ăn

mòn trên cơ sở phenol sơn tự nhiên, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học

Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.

6. Bạch Trọng Phúc (1996), Tổng hợp các chất đóng rắn cho nhựa epoxy sử dụng trong

màng sơn chống ăn mòn, keo dán kết cấu và composite, Luận án tiến sỹ kỹ thuật,

Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, tr. 67 - 80.

7. Phƣơng pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt qui ƣớc) bằng phơu chảyTCVN 2090-

1993.

8. Phƣơng pháp xác định độ mịn TCVN 2091-1993 TCVN 2091-1993

9. Phƣơng pháp gia công màng TCVN 2094 - 1993

10. Phƣơng pháp xác định độ phủ theo TCVN 2095 - 1993

11. Phƣơng pháp xác định độ khô và thời gian khô TCVN 2096 - 1993.

12. Phƣơng pháp xác định độ bám dính theo TCVN 2097 - 1993.

13. Phƣơng pháp xác định độ bền uốn dẻo của màng theoTCVN 2099 - 1993

14. Phƣơng pháp xác định độ bền va đập của màng trên dụng cụ Y-la theoTCVN 2100-

1993 .

15. Nguyễn Đắc Thành (1996), Nâng cao tính năng của vật liệu polime-composite trên

cơ sở nhựa poliester không no biến tính bằng dầu thực vật, Luận án tiến sĩ kỹ

thuật, Trƣờng Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, tr. 36-41, tr. 85 -86.

109

16. Nguyễn thị Phƣơng Thoa , Nguyên Thái Hoàng (1998), Khảo sát ảnh hưởng của

các phụ gia sunphat lên quá trình ăn mòn thép ống chống bằng phương pháp

tổng trở điện hóa - Đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ, Trƣờng Đại học Khoa

học Tự nhiên Tp. HCM.

17. Nguyễn Hữu Niêu, Trần Vĩnh Diệu, Huỳnh Thị Cúc, Nguyễn văn Bỉnh, Võ Thị Thu

Hằng, Nguyễn Hoàng Hạt (2000), " Khảo sát phản ứng tổng hợp một số adducts

dùng đóng rắn cho nhựa epoxy sử dụng trong lĩnh vực sơn phủ" - Đề tài cấp cơ

sở, mã số cs 2000- 11, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Tp Hồ Chí Minh.

18. ASTMG 31-72:" Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of

Metals".

19. ASTM G3- 89: "Standard Practice for Conventions Applicable to

lectrochemical Measurements in Corrosion Testing".

20. ASTM G 53 - 89 :" Standard Practice for Operating Light- and Water- Exposure

Apparatus ( Fluorescent UV- Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic

Materials".

21. ASTM G I -90: "Standard Practice for Preparing Leaning, and Evalating Corrosion

Test Specimens".

22. AS7MD 4060 - 90:" Standard Test Method for Abrasion Resistance of Organic

Coatings by Taber Abraser".

23. AS7MD 3363- 92a;" Standard Test Method for film Hardness by Pencil Test".

24. ASTMG 85 - 94:" Standard practice for Modified Salt Spray (Fog) Testing".

25. ASTM B117- 94:" Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog)

TestingApparatus".

26. Brydson J. A. (1989), Plastic Materìals, Buttenvorths, London, pp. 697-714.

27. Charrier J. M. (1991), Polymeric Materials and Processing, Hanser publisders,

Munich, Vienna, Newyork, pp. 176 - 181, 593.

28. Din 53167.

29. S. González, M.A. Gil, J.O. Hernández, V. Fox, R. M. Souto (2001), "Resistance to

Corrosion of Galvanized Steel Covered with an Epoxy-polyamide Primer

Coating", Progress ỉn Organic Coatings 41, pp. 167 -170.

110

30. Henry Fleming Payne. Prof. In charge of Organic Coating Reasearch and

Technology University of Florida, Organic Coating Technology, Vol 1, 2, New

York - John Wiley & Sons, Inc.

31. Henry Lee( Technical Director), Kris Nevile ( Project Engineer), HHanbook of

Epoxy Resins, The Epoxylite Copporation South El Monte, California, Me

GRAW - HILL- BOOK COMPANY.

32. International Standard-ISO 2810 -1974(E): "Paints and Varnishes - Notes for

Guidance on the Conduct of Natural Weathering Tests".

33. JISZ 2381 (1987): "Recommended Practice for Wearthering Test".

34. John Sinko (2001), "Challenges of Chromate Inhibitor Pigments Replacement in

Organic Coating s"\Progress in Oganic Coatings (42) pp.267-282.

35. Mansfeld R, Corrosion, Vol. 36(1981), pp. 301 & Vol. 38(1982), pp. 57.

36. Nasa report (April 17,1995)," Evalution of Inorganic Zinc Primers ( ZRP 's) Using

Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in Combination with

Atmospheric Exposure Florida.

37. NETZSCH - Thermal Analysis , Applications and Techniques of Thermal

Analyses. FT- IR - NMR andMs in th Field of Polymers - BRUCKER.

38. Park Ridge, New jersey 07656, Epoxỵ Resin Hanbook 1972, Copyright by Noyes

Data Corporation, USA, pp. iii.

39. W. G. Potter, B. SC.PhD. , A. R. I. C Epoxy Resíns, Published for The Plastic

Institute.

40. Potter w. G. (1975), Uses of Epoxy Resins, Newnes - Butter worths, London, pp. 3,

8 -10.

41. Saymour R. B. ( 1990),Polỵmer Composites, ƣtrecht, The Nertherlands, pp.99-100.

42. J. R. Scully, s. T. Hensley (1994), Corrosion, Vol.50 (9), pp. 705 -716 .

43. Swaraj p. (1985), Suriace Coatings, John Wiley and Sons Ltd, pp. 218 - 244.

44. Turner G. p. A. (1988), Introduction to Paint Chemistry and Principles of Paint

Technology, Chapman and Hall, London, Newyork, Tokyo, Melbourne,

Madras,pp. 183-185.

45. William Stephent Tait, Ph.D. (1994), An Introduction to ElectrochemicalCorrosion

Testing for Practicing Engineere and Scientists, pp. 39.

111

46. Yoshio Tanaka, George R. Somerville (1973), Shell Development Company, Plastics

and Resins Technical Center, Woodbury, New Jersey and I. T. Smith, The Toni

Company- Chicago, Lilinois., Epoxỵ Resins-Chemistry and Technology, Edited

by Marcel Dekker, New York, pp. 451- 484.

112