Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng trang sức bề mặt sản phẩm gỗ bằng sơn Polyurethane (PU) phân tán nano TiO2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:148

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án này nhằm cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ, từ đó nâng cao giá trị và mở rộng phạm vi sử dụng cho sản phẩm gỗ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng trang sức bề mặt sản phẩm gỗ bằng sơn Polyurethane (PU) phân tán nano TiO2

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM THỊ ÁNH HỒNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRANG SỨC BỀ MẶT SẢN PHẨM GỖ BẰNG SƠN POLYURETHANE (PU) PHÂN TÁN NANO TIO2 Ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản Mã số: 9.54.90.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Cao Quốc An 2. GS.TS. Trần Văn Chứ Hà Nội - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sĩ kỹ thuật mang tên “Nâng cao chất lượng trang sức bề mặt sản phẩm gỗ bằng sơn Polyurethane (PU) phân tán nano TiO2”, mã 9.54.90.01 là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án Tiến sĩ về lời cam đoan của mình. Hà Nội, ngày 12 tháng 08 năm 2020 Tác giả luận án Phạm Thị Ánh Hồng i
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i MỤC LỤC ..............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................ v DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH .....................................................................................vii MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU...................................... 3 1.1. Khái quát chung về sơn Polyurethane ............................................................... 3 1.2. Đặc tính của vật liệu nano TiO2 ........................................................................ 5 1.3. Tổng quan nghiên cứu về trang sức bề mặt sản phẩm gỗ và ứng dụng vật liệu nano để nâng cao chất lượng sơn dùng cho đồ gỗ .................................................... 6 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 6 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ................................................................ 11 1.4. Định hướng nghiên cứu của Luận án .............................................................. 16 1.4.1. Phân tích và đánh giá về các công trình nghiên cứu ..................................... 16 1.4.2. Định hướng nghiên cứu của Luận án............................................................ 17 1.5. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 18 1.6. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 18 1.6.1. Các yếu tố cố định ....................................................................................... 18 1.6.2. Các yếu tố thay đổi ...................................................................................... 19 1.7. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 19 1.7.1. Mục tiêu tổng quát ....................................................................................... 19 1.7.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 19 1.8. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 19 1.9. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 20 1.9.1. Phương pháp lý thuyết ................................................................................. 20 1.9.2. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................... 20 1.10. Mô tả thực nghiệm của Luận án .................................................................... 26 ii
1.10.1. Thông số đầu vào của nguyên liệu gỗ và hóa chất ...................................... 26 1.10.2. Quá trình thực nghiệm phân tán nano TiO2 với sơn PU và công nghệ trang sức bề mặt gỗ bằng sơn PU và PU-TiO2 ................................................................ 28 1.11. Những đóng góp mới của Luận án ................................................................ 43 1.12. Ý nghĩa của Luận án ..................................................................................... 43 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................... 44 2.1. Cơ chế khô của màng sơn PU ......................................................................... 44 2.2. Cơ sở lý thuyết về vật liệu nano và nano TiO2 ................................................ 44 2.2.1. Khái niệm và phân loại vật liệu nano ........................................................... 44 2.2.2. Cấu trúc và tính chất vật lý của hạt nano TiO 2 ............................................. 45 2.2.3. Lựa chọn loại nano và phương pháp phân tán nano vào sơn PU ................... 47 2.3. Cơ sở lý thuyết về công nghệ trang sức sản phẩm gỗ ...................................... 50 2.3.1. Các giả thuyết của sự bám dính.................................................................... 50 2.3.2. Quá trình hình thành màng trang sức [7], [8] ............................................... 53 2.3.3. Phương pháp trang sức sản phẩm gỗ [7], [8] ................................................ 55 2.3.4. Yêu cầu cơ bản của chất phủ dạng lỏng và nền gỗ [7], [8] ........................... 61 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng màng trang sức [7], [8], [32], [33] ..... 61 2.4. Đặc điểm của gỗ Keo lai ................................................................................. 64 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 65 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phân tán nano TiO 2 đến chất lượng màng trang sức ................................................................................................................ 65 3.1.1. Kiểm tra độ ổn định của nano TiO2 trong dung môi phân tán ....................... 65 3.1.2. Kết quả phổ hấp thụ UV-Vis của nan TiO2 trong dung môi phân tán ........... 66 3.1.3. Xác định sự tồn tại hạt nano TiO2 trong màng sơn PU trên bề mặt gỗ .......... 67 3.1.4. Kết quả kiểm tra độ nhớt của sơn PU-TiO2 .................................................. 69 3.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 đến chất lượng màng trang sức (thực nghiệm đơn yếu tố) .............................................................. 71 3.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 đến chất lượng màng trang sức (thực nghiệm đa yếu tố) ................................................................ 90 iii
3.2. Ảnh hưởng của áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun đến chất lượng màng trang sức .............................................................................................................. 107 3.2.1. Ảnh hưởng của áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun đến chất lượng màng trang sức (thực nghiệm đơn yếu tố) ............................................................ 107 3.2.2. Ảnh hưởng của áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun đến chất lượng màng trang sức (thực nghiệm đa yếu tố) .............................................................. 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 129 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ...... 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 132 iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị AC Acrylic APS Amino propyl trimethoxy silane C Nồng độ % Chất hoạt động bề mặt Linear alkyl benzen HĐBM Las sunfonic acid NCO Isocyanate MDI Diphenyl methane Diisocyanate MC Độ ẩm % NC Nitrocellulose OH Hydroxyl PU Polyurethane PU-TiO2 Polyurethane kết hợp với nano Titanium dioxide P Áp suất phun MPa SEM Kính hiển vi điện tử quét T Nhiệt độ o C TiO2 Titanium dioxide TiO2  Thời gian Giờ UV Tia cực tím UV-Vis Quang phổ tử ngoại nhìn thấy được V Tốc độ phun m/phút FTIR Máy phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR  Độ nhớt mPa.s ∆E Độ lệch màu ∇8 Độ nhẵn bề mặt  Trọng lượng riêng g/m3 v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong Luận án ................................... 20 Bảng 1.2: Bảng kế hoạch thực nghiệm................................................................... 23 Bảng 1.3. Miền thực nghiệm ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 đến một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức .............................................. 24 Bảng 1.4. Ma trận thực nghiệm ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 đến một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức .............................................. 24 Bảng 1.5. Các chế độ phun sơn PU sau khi phối trộn với nano TiO2 ...................... 25 Bảng 1.6. Ma trận thực nghiệm ảnh hưởng của áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun đến một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức.............................................. 25 Bảng 1.7. Thông số kỹ thuật của sơn PU ............................................................... 27 Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật của máy phun sơn tự động Mito K01 ........................ 33 Bảng 1.9. Tiêu chuẩn, kích thước và số lượng mẫu thử dùng trong nghiên cứu ..... 34 Bảng 1.10. Tên chất thử dùng trong thí nghiệm ..................................................... 38 Bảng 1.11. Phân loại mức độ bong tách của màng sơn........................................... 40 Bảng 2.1. Một số tính chất vật lý của tinh thể rutile và anatase [13], [18] .............. 46 Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến độ nhớt của sơn PU ......................................................................................................................... 70 Bảng 3.2. Kết quả kiểm tra ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2............... 70 đến độ nhớt của sơn PU ......................................................................................... 70 Bảng 3.3. Kết quả kiểm tra ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 ................................. 71 đến độ bền bám dính màng trang sức ....................................................................... 71 Bảng 3.4. Kết quả kiểm tra ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 ................ 72 đến độ bền bám dính màng trang sức ..................................................................... 72 Bảng 3.5. Kết quả kiểm tra một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ với các thông số C và  thích hợp ................................................................... 103 Bảng 3.6. So sánh giữa giá trị tính toán được và giá trị thực nghiệm của một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức ............................................................................ 103 Bảng 3.7. Thuộc tính phổ FTIR của màng sơn PU và PU kết hợp với nano TiO2 . 104 Bảng 3.8. Kết quả kiểm tra một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ với các thông số P và V thích hợp ................................................................... 127 Bảng 3.9. So sánh giữa giá trị tính toán được và giá trị thực nghiệm của một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức ............................................................................ 127 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Một số sản phẩm gỗ trang sức bằng sơn PU ............................................. 4 Hình 1.2. Một số hóa chất dùng trong thí nghiệm .................................................. 28 Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ phân tán nano TiO2 với sơn PU và quy trình trang sức bề mặt gỗ bằng sơn PU và PU-TiO2 ........................................................................... 29 Hình 1.4. Thiết bị sóng siêu âm model PS-40 ........................................................ 32 Hình 1.5. Thiết bị khuấy từ model MS-300HS....................................................... 32 Hình 1.6. Nano TiO2 phân tán trong Butyl axetate ................................................. 32 Hình 1.7. Sơn bóng PU kết hợp với nano TiO2 ...................................................... 32 Hình 1.8. Hệ thống máy phun sơn tự động Mito K01 ............................................ 33 Hình 1.9. Máy đo độ ẩm gỗ ................................................................................... 34 Hình 1.10. Máy chà nhám...................................................................................... 34 Hình 1.11. Máy đo độ nhám bề mặt ....................................................................... 34 Hình 1.12. Thiết bị đo độ đục ................................................................................ 35 Hình 1.13. Máy quang phổ hấp thụ UV-Vis........................................................... 35 Hình 1.14. Máy đo độ nhớt SNB-1 ........................................................................ 36 Hình 1.15. Dụng cụ đo chiều dày........................................................................... 37 Hình 1.16. Máy đo độ bóng ................................................................................... 37 Hình 1.17. Không gian màu CIELab...................................................................... 39 Hình 1.18. Thiết bị đo màu BYK ........................................................................... 39 Hình 1.19. Dụng cụ kiểm tra độ bền bám dính ....................................................... 40 Hình 1.20. Máy đo độ cứng bút chì........................................................................ 41 Hình 1.21. Thang đo độ cứng bút chì ..................................................................... 41 Hình 1.22. Máy thử mài mòn ................................................................................. 41 Hình 1.23. Máy quét SEM ..................................................................................... 42 Hình 1.24. Máy quang phổ hồng ngoại (FTIR) ...................................................... 42 Hình 2.1. Bột Nano TiO2 ....................................................................................... 45 Hình 2.2. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2 : ........................................ 46 Hình 2.3. Thiết bị phân tán hạt nano bằng sóng siêu âm cao tần [20] ..................... 49 Hình 2.4. Sự bám dính của giọt chất lỏng trên bề mặt vật rắn: ............................... 50 Hình 2.5. Hình ảnh xác định góc thấm ướt  của giọt chất phủ trên bề mặt vật liệu: .............................................................................................................................. 51 Hình 2.6. Liên kết cơ học ...................................................................................... 51 vii
Hình 2.7. Liên kết tĩnh điện ................................................................................... 52 Hình 2.8. Liên kết khuếch tán ................................................................................ 53 Hình 2.9. Liên kết hóa học..................................................................................... 53 Hình 2.10. Đồ thị biểu diễn quá trình khô màng trang sức ..................................... 54 Hình 2.11. Dòng chất phủ của súng phun có miệng phun hình tròn [7], [8], [32]: .. 55 Hình 2.12. Vị trí nắp điều chỉnh và hình dạng mặt cắt dòng phun chất phủ [7]: ..... 56 Hình 2.13. Quỹ đạo di chuyển súng phun [7] ......................................................... 59 Hình 2.14. Phương hướng phun sơn hoặc véc ni [7] .............................................. 59 Hình 2.15. Sơ đồ cắt ngang vệt sơn trùng nhau [7], [38]: ....................................... 60 Hình 2.16. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng màng trang sức .......................... 61 Hình 3.1. Độ đục của nano TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán trong dung môi Butyl acetate trong 3 giờ (tỷ lệ chất HĐBM Las và vật liệu nano TiO2 là 1 : 2) ............... 65 Hình 3.2. Phổ hấp thụ UV-Vis của dung môi Butyl acetate có chất HĐBM Las .... 66 Hình 3.3. Phổ hấp thụ UV-Vis của nano TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán trong dung môi Butyl acetate có chất HĐBM Las.................................................................... 66 Hình 3.4. Ảnh SEM của màng sơn PU đối chứng (x 4000) .................................... 67 Hình 3.5. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,05% phân tán trong 3 giờ (x 500)................................................................................................................... 67 Hình 3.6. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,1% phân tán 3 giờ (x 1000) ..................................................................................................................... 67 Hình 3.7. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 3 giờ (x 500) ....................................................................................................................... 67 Hình 3.8. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 4 giờ (x 1000) ..................................................................................................................... 68 Hình 3.9. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 5 giờ (x 5000) ..................................................................................................................... 68 Hình 3.10 Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,2% phân tán 3 giờ (x 10.000) .................................................................................................................. 68 Hình 3.11. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,25% phân tán 3 giờ (x 5000) ..................................................................................................................... 68 Hình 3.12. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 1 giờ (x 1000) ..................................................................................................................... 68 Hình 3.13. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 1 giờ (x500).................................................................................................................... 68 viii
Hình 3.14. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 2 giờ (x 5000) ..................................................................................................................... 69 Hình 3.15. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 ở nồng độ 0,15% phân tán 2 giờ (x 30.000) .................................................................................................................. 69 Hình 3.16. Mẫu gỗ sơn PU sau khi thử độ bền bám dính ....................................... 73 Hình 3.17. Mẫu gỗ sơn PU-TiO2 sau khi thử độ bền bám dính............................... 73 Mối quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 với khả năng kháng hóa chất và nước của màng trang sức được thể hiện ở hình 3.18, 3.19.......................... 73 Hình 3.18. Ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến độ bền hóa chất và nước của màng trang sức ...................................................................................................... 73 Hình 3.19. Ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 đến độ bền hóa chất và nước của màng trang sức ....................................................................................... 74 Hình 3.20. Ảnh SEM màng sơn PU sau khi nhỏ dung dịch axít Acetic 10 % (x 1000) ..................................................................................................................... 75 Hình 3.21. Ảnh SEM màng sơn PU sau khi nhỏ dung dịch Natriclorua 15% (x 500) .............................................................................................................................. 75 Hình 3.22. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,2% sau khi nhỏ Amoniac 10% (x 1000)................................................................................................................. 75 Hình 3.23. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,15% sau khi nhỏ Acetic 10% (x 2000) ..................................................................................................................... 75 Hình 3.24. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,25 % sau khi nhỏ Natriclorua 15% (x5000).......................................................................................................... 76 Hình 3.25. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,2 % sau khi nhỏ Natriclorua 15% (x5000).......................................................................................................... 76 Hình 3.26. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,25% sau khi nhỏ rượu etylic 48% (x 2000)......................................................................................................... 76 Hình 3.27. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,2% sau khi nhỏ rượu etylic 48% (x 500)........................................................................................................... 76 Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến độ cứng của màng trang sức ... 77 Hình 3.29. Ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 đến độ cứng của màng trang sức ................................................................................................................ 77 Hình 3.30. Ảnh SEM của màng sơn PU đối chứng sau khi thử độ cứng (x5.000) .. 79 Hình 3.31. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,15% sau khi thử độ cứng (x10.000) ............................................................................................................... 79 ix
Hình 3.32. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,2% sau khi thử độ cứng (x10.000) ............................................................................................................... 79 Hình 3.33. Ảnh SEM của màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,25% sau khi thử độ cứng (x2000).................................................................................................................. 79 Hình 3.34. Ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến tỷ lệ tổn thất khối ................... 80 lượng do mài mòn ................................................................................................. 80 Hình 3.35. Ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 đến tỷ lệ tổn thất ............ 81 khối lượng do mài mòn.......................................................................................... 81 Hình 3.36. Ảnh SEM màng sơn PU đối chứng sau khi thử mài mòn (x4000)......... 83 Hình 3.37. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,15% sau khi thử mài mòn (x500).................................................................................................................... 83 Hình 3.38. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,2% sau khi thử mài mòn (x5000).................................................................................................................. 83 Hình 3.39. Ảnh SEM màng sơn PU-TiO2 nồng độ 0,25% sau khi thử mài mòn (x5000).................................................................................................................. 83 Hình 3.40. Ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến độ biến màu............................ 84 của màng trang sức ................................................................................................ 84 Hình 3.41. Ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 đến độ biến màu ............ 84 của màng trang sức ................................................................................................ 84 Hình 3.42. Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch sơn PU đối chứng. ........................ 87 Hình 3.43. Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch sơn PU kết hợp với nano TiO2 ...... 87 Hình 3.44. Ảnh hưởng của nồng độ nano TiO2 đến độ bóng của màng trang sức trước và sau khi chiếu tia UV ................................................................................ 87 Hình 3.45. Ảnh hưởng của thời gian phân tán nano TiO2 đến độ bóng của màng trang sức trước và sau khi chiếu tia UV ................................................................. 88 Hình 3.46. Biểu đồ quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO 2 với độ cứng của màng trang sức ....................................................................................... 91 Hình 3.47. Biểu đồ quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO 2 với tỷ lệ khối lượng tổn thất do mài mòn của màng trang sức .............................................. 93 Hình 3.48. Biểu đồ quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO 2 với độ bền hóa chất và nước của màng trang sức .............................................................. 95 Hình 3.49. Biểu đồ quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO 2 với độ lệch màu của màng trang sức ................................................................................. 97 Hình 3.50. Mẫu gỗ sơn PU-TiO2 trước khi chiếu tia UV ........................................ 99 x
Hình 3.51. Mẫu gỗ sơn PU-TiO2 sau khi chiếu tia UV 960h .................................. 99 Hình 3.52. Mẫu gỗ sơn PU trước khi chiếu tia UV ................................................ 99 Hình 3.53. Mẫu gỗ sơn PU sau khi chiếu tia UV 960h ........................................... 99 Hình 3.54. Biểu đồ quan hệ giữa nồng độ và thời gian phân tán nano TiO2 với độ bóng của màng trang sức trước và sau khi chiếu tia UV....................................... 100 Hình 3.55. Phổ hồng ngoại của màng sơn PU đối chứng...................................... 105 Hình 3.57. Ảnh hưởng của áp suất phun đến thời gian khô hoàn toàn của màng trang sức .............................................................................................................. 107 Hình 3.58. Ảnh hưởng của tốc độ di chuyển của súng phun đến thời gian khô hoàn toàn của màng trang sức ...................................................................................... 108 Hình 3.59. Ảnh hưởng của áp suất phun đến chiều dày màng trang sức ............... 110 Hình 3.60. Ảnh hưởng của tốc độ di chuyển của súng phun đến chiều dày màng trang sức .............................................................................................................. 110 Hình 3.61. Ảnh hưởng của áp suất phun đến độ bóng của màng trang sức ........... 112 Hình 3.62. Ảnh hưởng của tốc độ di chuyển của súng phun đến độ bóng............. 112 của màng trang sức .............................................................................................. 112 Hình 3.63. Ảnh hưởng của áp suất phun đến khả năng chống tia UV của màng trang sức .............................................................................................................. 114 Hình 3.64. Ảnh hưởng của tốc độ di chuyển của súng phun đến khả năng chống tia UV của màng trang sức ....................................................................................... 114 Hình 3.65. Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và tốc độ phun với chiều dày màng trang sức ....................................................................................................................... 116 Hình 3.66. Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun với thời gian khô hoàn toàn của màng trang sức ............................................................... 119 Hình 3.67. Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun với độ bóng màng trang sức ........................................................................................... 121 Hình 4.68. Khuyết tật xù lông.............................................................................. 123 Hình 4.69. Khuyết tật chảy sơn............................................................................ 123 Hình 3.70. Màng sơn quá mỏng ........................................................................... 123 Hình 3.71. Màng sơn đồng đều ............................................................................ 123 Hình 3.72. Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và tốc độ di chuyển của súng phun với khả năng chống tia UV của màng trang sức sau 960h ................................................. 123 Hình 3.73: Một số mẫu gỗ trang sức sơn PU-TiO2 ở chế độ thông số tối ưu ........ 127 xi
MỞ ĐẦU Gỗ là vật liệu dị hướng dễ bị thay đổi màu sắc, kích thước dưới tác động của môi trường nên các sản phẩm gỗ ở nước ta hiện nay đều được trang sức bằng một số loại chất phủ với mục đích làm tăng tính thẩm mỹ và bảo vệ bề mặt sản phẩm trước các yếu tố độ ẩm, ánh sáng và vi sinh vật hại gỗ. Công đoạn trang sức có thể tiến hành trước hoặc sau khi lắp ráp thành sản phẩm. Đây là khâu quan trọng trong quá trình sản xuất đồ gỗ. Phương pháp trang sức sản phẩm mộc rất đa dạng, cơ bản chia thành 3 loại: phun, quét, dán mặt và nghệ thuật đặc biệt. Các dạng này có thể tiến hành thủ công hoặc cơ giới. Bề mặt sản phẩm gỗ sau khi trang sức có độ cứng nhất định, có tính năng chịu nước, chịu khí hậu, làm cho nó tránh được hoặc giảm nhẹ sự xâm hại của ánh sáng mặt trời, nước, ngoại lực, hóa chất, côn trùng,… ngăn ngừa sản phẩm cong vênh biến dạng, nứt, mài mòn, kéo dài thời gian sử dụng, tạo cho sản phẩm có màu sắc, hoa văn đẹp, độ bóng cao mang lại cho con người cảm giác dễ chịu tốt đẹp. Hiệu quả trang sức có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị của sản phẩm mộc. Các loại chất phủ thường được sử dụng trong ngành gỗ hiện nay như: Nitrocellulose (NC), Polyurethane, Ankyde, chất phủ gốc Amine,... Trong đó, chất phủ Polyurethane (PU) là loại được dùng phổ biến nhất để trang sức sản phẩm gỗ bởi chúng có nhiều ưu điểm như màng sơn khô nhanh, bám dính tốt, phẳng mịn, có độ cứng và độ bóng cao, giá thành phù hợp. Tuy nhiên, loại sơn này có nhược điểm lớn là chịu ánh sáng tự nhiên kém nên màng sơn dễ bị biến màu trong quá trình sử dụng, khả năng kháng ẩm và hóa chất không cao. Do đó, chúng chỉ thích hợp trang sức cho sản phẩm gỗ dùng trong nội thất và dùng ở những nơi có độ ẩm không cao,... Để khắc phục nhược điểm trên, một số nhà khoa học trên thế giới và trong nước đã tiến hành nghiên cứu nâng cao chất lượng màng sơn PU bằng một số vật liệu nano như SiO2, ZnO, TiO2,… Phần lớn kết quả nghiên cứu cho thấy, màng sơn PU sau khi kết hợp với vật liệu nano đều có khả năng kháng khuẩn và tự làm sạch, chống chịu được tia cực tím (UV) có khả năng chống trầy xước, chống mài mòn, độ cứng tăng lên, khả năng kháng ẩm cũng được cải thiện rõ rệt. 1
Titanium dioxide (TiO2).là một vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, màu trắng, từ lâu đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm... Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO2 bởi nó là vật liệu không độc hại, thân thiện với môi trường, có tính ổn định hóa học cao, có khả năng kháng khuẩn, diệt nấm mốc và tự làm sạch bề mặt và chống được tia UV, có khả năng kháng ẩm, cải thiện độ bền bám dính, độ bền va đập có tác dụng làm sạch không khí, làm sạch nước và có giá thành thấp. Mặt khác, ở nước ta hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng về lĩnh vực công nghệ trang sức bề mặt gỗ nên còn khó khăn về cơ sở khoa học trang sức cho các sản phẩm gỗ. Các doanh nghiệp chế biến gỗ mặc dù đã chú trọng đến khâu hoàn thiện sản phẩm nhưng chủ yếu làm theo kinh nghiệm nên chất lượng bề mặt sản phẩm sau khi trang sức thường xảy ra một số khuyết tật như chảy sơn hoặc thiếu sơn, màng sơn không đều, bị nhăn, xù lông, loang màu,… Chất lượng trang sức phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như độ nhẵn, độ ẩm của loại gỗ, loại sơn, độ nhớt, phương pháp trang sức, môi trường trang sức,… Để nâng cao được chất lượng trang sức cho sản phẩm gỗ các nhà khoa học cần phải nghiên cứu tìm ra nguyên nhân và giải pháp khắc phục các khuyết tật trên. Vì vậy, việc nghiên cứu một số yếu tố công nghệ nhằm nâng cao chất lượng trang sức bề mặt gỗ là rất cần thiết và có ý nghĩa. Xuất phát từ những lý do trên, tôi tiến hành nghiên cứu Luận án: "Nâng cao chất lượng trang sức bề mặt sản phẩm gỗ bằng sơn Polyurethane (PU) phân tán nano TiO2”. Với những tính năng vượt trội của nano TiO2, trong Luận án tác giả đã phối trộn vật liệu nano TiO2 với sơn PU thông qua dung môi phân tán nhằm cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ, từ đó nâng cao giá trị và mở rộng phạm vi sử dụng cho sản phẩm gỗ. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát chung về sơn Polyurethane Sơn Polyurethane (PU) là các polyme có chứa nhóm chức Urethane: N C O H O PU là sản phẩm được tạo ra từ phản ứng giữa nhóm Isocyanate (-NCO) với Hydro linh động (-H) của rượu đa chức (Polyol), amin, urê, amid, este, ête. Tùy theo thành phần nguyên liệu dầu và khả năng đóng rắn, sơn PU gồm các loại sau: PU 2 thành phần đóng rắn nguội; PU 1 thành phần đóng rắn nóng; PU 1 thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm không khí; Urethane Alkyde 1 thành phần khô tự nhiên; Urethane Alkyd gốc nước, khô sấy nóng 1 thành phần …[29]. Thực tế hiện nay sơn PU dùng để trang sức cho gỗ và sản phẩm từ gỗ chủ yếu là sơn PU 2 thành phần gốc dung môi. Vì vậy, trong Luận án chỉ giới thiệu về thành phần, đặc tính và phạm vi sử dụng của sơn PU 2 thành phần. Khái niệm về sơn PU 2 thành phần: Sơn PU 2 thành phần là loại sơn tổng hợp gồm 2 thành phần (thành phần A và thành phần B) để tách rời nhau, khi sử dụng mới tiến hành phối trộn chúng theo quy định của nhà sản xuất. Thành phần A: Là một rượu đa chức (polyol) đồng thời là một polyeste hay polyete, đó là một phần của polyol tiếp nhận sự pha màu, có tính nhựa, dung môi. Thành phần B: Là một chất phản ứng rất nhạy, đó là một polyisocyanate, thường gọi là chất đóng rắn. Thành phần polyol phải hoàn toàn khô, nếu không nó sẽ thoát ra những bọt bong bóng, để lại vết trên màng và làm giảm chất lượng màng sơn. Polyisocyanate rất nhạy cảm với nước, dễ bị keo kết, thoát ra những bọt khí cacbonic. Vì vậy, phải thao tác rất thận trọng [16]. Đặc tính của sơn PU 2 thành phần: Theo một số tài liệu nghiên cứu [7], [8], [16], [29] đã chỉ ra rằng, sơn PU có những tính chất vượt trội hơn hẳn so với nhiều loại sơn khác như: - Màng sơn có độ bóng cao, có tính chất trang trí tốt; - Bám dính tốt vào nhiều loại vật liệu khác nhau như: kim loại, gỗ, da, chất dẻo, bê tông, vôi vữa,…; - Lớp phủ bền vững với sự bào mòn, nước, nhiệt, môi trường xung quanh; - Độ cứng cao, gần bằng độ cứng của gương nhưng cũng rất dẻo; - Có khả năng chịu mài mòn tốt; 3
- Có các chỉ số cách điện cao; - Sơn PU có khả năng pha chế với nhiều màu sắc khác nhau. Tuy nhiên, sơn PU có một số nhược điểm: - Do là sơn 2 thành phần nên thời gian sống bị hạn chế (thời gian sống khoảng 6-8 giờ khi hòa trộn thành phần A với thành phần B), sử dụng không thuận tiện. Trong quá trình sử dụng cần bảo vệ isocyanate tránh tác dụng của ẩm [16]. - Đối với loại sơn PU dùng cho đồ gỗ thì lớp phủ không bền vững với ánh sáng (thường hay bị ố vàng) nên không thích hợp cho sử dụng ngoại thất hoặc ở những nơi có ánh sáng chiếu vào. Chính nhờ những ưu điểm trên, hiện nay PU là một trong những loại sơn được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất đồ gỗ. Loại sơn này có thể trang sức bằng phương pháp thủ công và phương pháp cơ giới. Thời gian khô hoàn toàn của sơn PU ở nhiệt độ 18-200C là 8-24h, ở nhiệt độ 600C là 5h. Dung môi thường dùng để hòa tan sơn PU là Ketone, Ester, Ether, Hydrocacbin thơm. Lựa chọn một loại dung môi hoặc hỗn hợp một số loại dung môi phụ thuộc vào đặc tính của từng loại polyureathane [7], [8]. Hình 1.1. Một số sản phẩm gỗ trang sức bằng sơn PU 4
1.2. Đặc tính của vật liệu nano TiO 2 TiO2.là một vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm... Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO2. Nano TiO2 là vật liệu có tính năng quang xúc tác. Khi được chiếu ánh sáng, nano TiO2 trở thành một chất oxy hóa khử mạnh nhất trong số những chất đã biết (gấp 1,5 lần ozôn, gấp hơn 2 lần clo) là những chất thông dụng vẫn được dùng trong xử lý môi trường. Điều này tạo cho vật liệu nhiều ứng dụng phong phú, đa dạng và quý giá. TiO2 có thể phân hủy được các chất độc hại bền vững như điôxin, thuốc trừ sâu, benzen,… cũng như một số loại virus, vi khuẩn gây bệnh với hiệu suất cao hơn so với các phương pháp khác. Dưới tác dụng của ánh sáng, nano TiO2 trở nên kỵ nước hay ái nước tùy thuộc vào công nghệ chế tạo. Khả năng này được ứng dụng để tạo ra các bề mặt tự tẩy rửa không cần hóa chất hoặc tác động cơ học hoặc các thiết bị làm lạnh không cần điện. Khả năng quang xúc tác mạnh của nano TiO2 còn đang được nghiên cứu ứng dụng trong pin nhiên liệu và xử lý CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Nano TiO2 kháng khuẩn bằng cơ chế thủy phân, tác động vào vi sinh vật như phân hủy một số hợp chất hữu cơ. Vì vậy, nó tránh được hiện tượng “nhờn thuốc” và là một công cụ hữu hiệu chống lại sự biến đổi gen của vi sinh vật gây bệnh. Nano TiO2 hoạt động theo cơ chế xúc tác nên bản thân không bị tiêu hao, nghĩa là đầu tư một lần và sử dụng lâu dài. Bản thân nano TiO2 không độc hại, là chất trơ về mặt hóa học và sinh học do đó sản phẩm của sự phân huỷ chất này không gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Những đặc tính này tạo cho nano TiO2 những lợi thế vượt trội về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong việc làm sạch môi trường nước và không khí khỏi các tác nhân ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và sinh học [13], [20]. Đặc tính của nano TiO2 đối với ngành chế biến gỗ: Hạt nano TiO2 có tính kỵ nước: Một trong những đặc tính quan trọng nhất của hạt nano TiO2 chính là tính kỵ nước. Tính chất này có thể giúp khắc phục nhược điểm quan trọng của gỗ là hút và nhả ẩm khi để ngoài môi trường hoặc ở những nơi có độ ẩm cao, điều này có nghĩa là tính ổn định kích thước của gỗ được tăng lên đáng kể. Mặt khác, TiO2 không làm ảnh hưởng đến các tính chất khác của gỗ như đặc tính về thị giác, đặc tính về âm thanh... của gỗ. Có khả năng hấp thụ tia cực tím: Sự hấp thụ tia cực tím của các hạt nano TiO2 đã tạo ra hiệu ứng che chắn tia UV cho bề mặt gỗ, nên làm giảm khả năng biến màu của gỗ, giảm khả năng lão hóa của gỗ,… 5
Hạt nano TiO2 bền, không độc: TiO2 bền, không bị ăn mòn quang học và hóa học nên việc sử dụng sẽ mang lại hiệu quả cao. Trong công nghiệp chế biến gỗ, hạt nano TiO2 được coi như một vật liệu biến tính có công hiệu rất cao, là vật liệu an toàn, không ô nhiễm và có hiệu quả lâu dài. Hiệu ứng bề mặt: Do hạt Nano TiO2 có kích thước rất nhỏ nên có khả năng dàn trải rất tốt. Chỉ với 1 g hạt nano kích thước hạt từ 0- 40nm cho diện tích bề mặt khoảng 210  10m2. Như vậy, chỉ cần một lượng nhỏ hạt nano đã cho hiệu quả biến tính như mong muốn. Có khả năng tiêu diệt nấm mốc: Ngoài những tính năng ưu việt trên, hạt nano TiO2 còn có tính năng tiêu diệt nấm mốc, phân giải chất gây ô nhiễm dạng hữu cơ, đồng thời nó còn có thể làm cho các loại nấm mốc sau khi chết sản sinh ra những loại nội tố có thể tiếp tục tiêu diệt nấm mốc cho vật liệu. Giá thành rẻ: Giá thành của hạt nano TiO2 trên thị trường hiện nay cũng khá rẻ, hạt nano TiO2 có kích thước từ 0 - 40nm có giá khoảng 25÷60 USD/kg, còn hạt nano có kích thước từ 40 - 80nm thì chỉ có giá khoảng 16 ÷ 30USD/kg. Chính nhờ những tính năng ưu việt trên mà hạt nano TiO2 hiện đang được sử dụng khá phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến gỗ [20]. Với những lý do trên, trong Luận án tác giả đã lựa chọn vật liệu nano TiO2 bổ sung vào sơn PU để nâng cao chất lượng màng trang sức trên bề mặt gỗ. 1.3. Tổng quan nghiên cứu về trang sức bề mặt sản phẩm gỗ và ứng dụng vật liệu nano để nâng cao chất lượng sơn dùng cho đồ gỗ Trang sức bề mặt gỗ là công đoạn cuối cùng của quy trình sản xuất đồ gỗ với mục đích là làm tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm và hạn chế những tác động xấu từ môi trường, vi sinh vật, từ đó nâng cao được tuổi thọ sử dụng và giá trị về kinh tế cho sản phẩm gỗ. Ngoài ra, bề mặt gỗ sau khi trang sức dễ vệ sinh hơn [7], [8], [40]. 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.3.1.1. Các công trình nghiên cứu về trang sức bề mặt sản phẩm gỗ Trang sức bề mặt gỗ đã được tiến hành từ rất lâu. Cho đến nay, công nghệ này đã rất phát triển ở rất nhiều nước trên thế giới, cụ thể đã có các nhà khoa học nghiên cứu về các thành tựu trang sức bề mặt gỗ và các công trình này đã được ứng dụng ở rất nhiều nước. Abdullah Sonmez và cộng sự (2009) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm gỗ đến độ bền bám dính của lớp phủ. Trong nghiên cứu nhóm tác giả đã sử dụng gỗ Thông, gỗ Beech, và gỗ Sồi ở 3 cấp độ ẩm 8%, 12%, 15% được phủ 3 loại sơn bóng: NC, PU 2 thành phần và sơn PU gốc nước. Theo kết quả nghiên cứu cho 6
thấy, sự khác biệt về độ ẩm có ảnh hưởng đáng kể đến độ bám dính của vecni trên bề mặt gỗ. Độ bám dính cao nhất thu được từ sơn bóng polyurethane hai phần, được áp dụng trên mẫu gỗ Sồi có độ ẩm 8% [35]. Abdullah Sönmez và cộng sự (2011) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm gỗ đến chất lượng trang sức bề mặt gỗ. Các mẫu gỗ thử nghiệm làm từ gỗ Thông Scotland (Pinus sylvestris) và gỗ Sồi (Fagus orientalis) được thay đổi 3 cấp độ ẩm 8%, 10% và 12% và trang sức bằng véc ni gốc nước. Độ cứng của các mẫu thử được đánh giá dựa trên tiêu chuẩn ANS / ISO1522, độ bóng dựa trên TS.4318 EN ISO 2813 và độ bền dính dựa trên ASTM D-4541. Kết quả chỉ ra rằng sự thay đổi độ ẩm của vật liệu gỗ ảnh hưởng xấu đến hiệu suất trang sức bề mặt gỗ. Đối với gỗ có độ ẩm là 8% và 10% cho chất lượng trang sức tốt nhất [36]. Ozdemir, T và cộng sự (2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt và độ dày màng sơn đến độ bền bám dính của gỗ. Trong nghiên cứu nhóm tác giả đã sơn Nitrocelluse không màu trang sức lên loại gỗ Alder (Alnus glutinosa), và gỗ Pine Scotland (Pinus sylvestris). Kết quả cho thấy, mẫu gỗ Pine có độ bền bám dính cao hơn so với mẫu Alder. Sự biến đổi của độ nhớt sơn có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền bám dính cụ thể là độ nhớt của sơn 15s cho độ bền bám dính cao hơn 25s, trong khi hiệu quả của độ dày màng là không đáng kể [45]. Emilia-Adela Salca và cộng sự (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại giấy nhám, phương pháp trang sức, loại chất phủ đến chất lượng màng trang sức. Trong nghiên cứu nhóm tác giả đã sử dụng 4 loại giấy nhám: 80#, 100#, 120#, 150# và xử lý bề mặt cuối cùng loại 180#; sử dụng phương pháp cán trục và phương pháp phun đối với loại sơn UV bóng gốc acrylic 100%; phương pháp phun đối với sơn bóng gốc nước để trang sức lên bề mặt gỗ Black Alder. Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ bám dính của các mẫu sơn UV 100% theo phương pháp cán trục và phương pháp phun không có sự khác biệt. Khi giấy nhám càng mịn thì độ bóng của màng trang sức tăng, độ bóng của các mẫu khi phủ loại sơn UV 100% theo phương pháp cán trục cao hơn so với phương pháp phun (cùng 1 loại sơn UV 100%). Cả 2 loại sơn sử dụng trong nghiên cứu được phủ lên bề mặt mẫu gỗ theo phương pháp phun có độ bóng (đo theo góc 60 oC) chênh lệch không đáng kể [38]. Gabriela Slabejová và cộng sự (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại lớp phủ trong suốt, số lượng lớp phủ và phương pháp gia công bề mặt gỗ đến độ bóng của lớp phủ trên gỗ Beech. Trong nghiên cứu nhóm tác giả đã chà nhám bề mặt gỗ 7
dọc theo chiều thớ gỗ và vuông góc với chiều thớ gỗ, sau đó tiến hành trang sức lên bề mặt các mẫu gỗ 2,3 lớp chất phủ gốc nước và polyurethane trong suốt theo phương pháp phun khí nén. Kết quả cho thấy loại lớp phủ, số lượng lớp phủ và phương pháp gia công bề mặt gỗ đã ảnh hưởng đến độ bóng của lớp phủ trên bề mặt gỗ rất nhiều. Độ bóng của lớp phủ trên gỗ Beech tăng lên khi số lượng lớp phủ tăng. Độ bóng bề mặt của lớp phủ gốc nước cao hơn độ bóng bề mặt của lớp phủ polyurethane. Độ bóng của lớp phủ trên bề mặt gỗ đạt cao nhất trên hai và ba lớp phủ được đánh nhẵn bằng giấy nhám từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Bề mặt được chà nhám vuông góc với sợi gỗ đã giảm độ bóng so với bề mặt được chà nhám song song với sợi gỗ [39]. 1.3.1.2. Các nghiên cứu về nâng cao chất lượng màng sơn bằng vật liệu nano Gỗ là vật liệu dễ bị thay đổi màu sắc, kích thước khi chịu tác động của môi trường. Một trong những biện pháp hữu hiệu để tránh được những tác động đó và nâng cao tính thẩm mỹ cho sản phẩm thì đa phần các sản phẩm gỗ hiện nay đều được trang sức bằng những loại sơn hoặc véc ny có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Tuy nhiên, sau thời gian sử dụng những màng sơn này dễ bị ố vàng hoặc bị lão hóa dưới tác động của ánh sáng và vi sinh vật, ẩm... Vì vậy, trong những năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã không ngừng nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano để nâng cao chất lượng các loại sơn hoặc véc ny dùng cho đồ gỗ và vật liệu khác đặc biệt là cải thiện về độ bám dính, khả năng chịu mài mòn và chịu tia cực tím (UV), cụ thể là: Mirela Vlad, Bernard Riedl, Ing. Pierre Blanchet (2009) đã nghiên cứu biến tính sơn Acrylic bằng nano TiO2 có kích thước 10, 20 nm ở nồng độ 1%, 2%, ZnO có kích thước 20 nm ở nồng độ 1%, 2%, 5%, và 0,4% nano ZnO kết hợp với 0,54% nano CeO2 có kích thước 10 nm dùng cho gỗ ngoài trời. Kỹ thuật tạo sơn nano bằng thiết bị khuấy trộn siêu âm. Mẫu gỗ Vân Sam sau khi sơn phủ đưa vào thiết bị thử độ ổn định thời tiết có gia tốc và để ngoài trời. Chỉ tiêu chất lượng của sơn được đánh giá qua độ bền bám dính, sự thay đổi màu và độ bóng của màng sơn. Kết quả cho thấy màng sơn biến tính nano đều cải thiện đáng kể về độ bền bám dính, khả năng chịu tia UV và độ bóng không ảnh hưởng đáng kể so với màng sơn không có nano [42]. M. Sabzi, S.M. Mirabedini, J. Zohuriaan-Mehr, M. Atai (2009) đã nghiên cứu biến tính lớp phủ PU bằng các hạt nano TiO2 với tác nhân liên kết silan. Để cải 8