BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
Nguyễn Quang Bắc
TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN CƠ SỞ
CeO2 VÀ ỨNG DỤNG CHỐNG TIA UV CỦA LỚP PHỦ
POLYURETHANE
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA VÔ CƠ
Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
Nguyễn Quang Bắc
TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN CƠ SỞ
CeO2 VÀ ỨNG DỤNG CHỐNG TIA UV CỦA LỚP PHỦ
POLYURETHANE
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA VÔ CƠ
Mã số: 9 44 01 03
Xác nhận của Học viện
Khoa học và Công nghệ
Người hướng dẫn 1
(Ký, ghi rõ họ tên)
PGS.TS. Đào Ngọc Nhiệm
Người hướng dẫn 2
(Ký, ghi rõ họ tên)
GS.TS. Trần Đại Lâm
Hà Nội - 2024
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án: "Tổng hợp vật liệu nanocomposite trên cơ sở
CeO2 và ứng dụng chống tia UV của lớp phủ polyurethane" là công trình nghiên
cứu của chính mình dưới sự hướng dẫn khoa học của tập thể hướng dẫn. Luận án sử
dụng thông tin trích dẫn từ nhiều nguồn tham khảo khác nhau và các thông tin trích
dẫn được ghi rõ nguồn gốc. Các kết quả nghiên cứu của tôi được công bố chung với
các tác giả khác đã được sự nhất trí của đồng tác giả khi đưa vào luận án. Các số liệu,
kết quả được trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công
bố trong bất kỳ một công trình nào khác ngoài các công trình công bố của tác giả.
Luận án được hoàn thành trong thời gian tôi làm nghiên cứu sinh tại Học viện Khoa
học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Hà Nội, ngày tháng năm 2024
Tác giả luận án
Nguyễn Quang Bắc
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn PGS.TS.
Đào Ngọc Nhiệm và GS.TS. Trần Đại Lâm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo mọi
điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng muốn cảm ơn hai thầy về
những ý kiến của đóng góp cả về khoa học cũng như trong cuộc sống suốt quá trình
làm nghiên cứu sinh. Hai thầy đã chỉ ra các nhược điểm của tôi, từ đó tôi đã phát triển
hiểu biết nghiên cứu tốt hơn. Bên cạnh đó, hai thầy luôn tạo được nguồn cảm hứng
cũng như sự yêu thích nghiên cứu khoa học phục vụ đời sống trong tôi. PGS.TS. Đào
Ngọc Nhiệm cũng đã giúp tôi cấu trúc và tổng hợp tài liệu kết quả cho luận án này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Khoa học vật liệu, Viện
Kỹ thuật Nhiệt đới và Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận án.
Tôi muốn dành lời cảm ơn đặc biệt đến Chương trình học bổng đào tạo thạc
sĩ, tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF) với các học bổng
mã số: VINIF.2021.TS.101, VINIF.2022.TS010, VINIF.2023.TS.008. Việc giành
được học bổng trong quá trình làm nghiên cứu sinh vừa là niềm tự hào của các nhân
tôi, vừa là nguồn động viên tinh thần tuyệt vời cho tôi tiếp tục nỗ lực học tập.
Cảm ơn tất cả bạn bè của tôi, Mạnh, Duy, Vũ Dũng, Diệu Linh, Duy Linh,
Kiên, Thảo, Tài, Năng và nhiều người khác nữa, vì những cuộc trò chuyện phiếm và
những khoảnh khắc tuyệt vời trong cuộc sống. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị
cùng các bạn đồng nghiệp của phòng Vật liệu vô Cơ – Viện Khoa học vật liệu, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi muốn tỏ sự biết ơn sâu sắc đến cha mẹ vì tình yêu vô điều kiện
của họ. Cảm ơn bố mẹ đã luôn quan tâm và động viên con. Cảm ơn em gái Linh vì
luôn chăm sóc hỏi thăm tôi. Tôi muốn dành lời cảm ơn đặc biệt đến người vợ tuyệt
vời của tôi, Phương Mai, vì tình yêu không ngừng của cô ấy dành cho tôi. Cô ấy luôn
lắng nghe, kiên nhẫn động viên và chia sẻ với tôi mỗi ngày. Cảm ơn con trai, Ken,
con luôn là niềm hạnh phúc cũng là động lực cho bố cố gắng mỗi ngày.
Hà Nội, ngày tháng năm 2024
Tác giả luận án
Nguyễn Quang Bắc
I
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. I
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT .......................................................... IV
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... VI
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... VII
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1. Giới thiệu chung về ứng dụng vật liệu nano cho lớp phủ polyurethane .......... 4
1.2. Cấu trúc và tính chất của polyurethane ............................................................ 6
1.3. Các phương pháp tổng hợp PU ........................................................................ 9
1.3.1. Phương pháp tổng hợp PU một bước ..................................................... 10
1.3.2. Phương pháp tổng hợp PU hai bước ...................................................... 10
1.4. Tăng cường tính kháng tia UV cho polyurethane bằng các chất phụ gia ...... 12
1.4.1. Nguyên tắc chung để tăng cường kháng tia UV ..................................... 12
1.4.2. Tăng cường khả năng kháng tia UV cho lớp phủ PU bằng nano vô cơ . 14
1.5. Vật liệu nano trên cơ sở CeO2 ứng dụng trong lớp phủ polyurethane .......... 16
1.5.1. Giới thiệu chung về vật liệu nano CeO2 ................................................. 16
1.5.2. Ứng dụng của nano CeO2 ....................................................................... 17
1.5.3. Tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở CeO2 ................................................ 21
1.6. Phương pháp phân tán vật liệu nanocomposite trong nền polyurthane ......... 23
1.6.1. Phân tán vật liệu nano bằng phương pháp xử lý nóng chảy ................... 24
1.6.2. Phân tán vật liệu nano bằng phương pháp pha trộn dung dịch .............. 24
1.6.3. Phân tán vật liệu nano bằng phương pháp trùng hợp tại chỗ ................. 25
Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 27
2.1. Hóa chất và thiết bị ........................................................................................ 27
2.1.1. Hóa chất .................................................................................................. 27
2.1.2. Thiết bị và dụng cụ ................................................................................. 27
2.2. Tổng hợp vật liệu ........................................................................................... 27