intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu chế tạo vật liệu kị nước trên cơ sở hợp chất cơ silic (PMHS/TEOS) ứng dụng bảo vệ kính quang học trong môi trường biển đảo

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

9
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu chế tạo vật liệu kị nước trên cơ sở hợp chất cơ silic (PMHS/TEOS) ứng dụng bảo vệ kính quang học trong môi trường biển đảo trình bày kết quả tổng hợp vật liệu trên cơ sở hợp chất PMHS (poly methyl hydro siloxane) và TEOS (tetra ethoxysilane) chống ăn mòn hơi muối bảo vệ bề mặt kính quang học.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo vật liệu kị nước trên cơ sở hợp chất cơ silic (PMHS/TEOS) ứng dụng bảo vệ kính quang học trong môi trường biển đảo

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU KỊ NƯỚC TRÊN CƠ SỞ HỢP CHẤT CƠ SILIC (PMHS/TEOS) ỨNG DỤNG BẢO VỆ KÍNH QUANG HỌC TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN ĐẢO Nguyễn Thị Liên Khoa Môi trường - Trường Đại học Thủy lợi, email: liennt@wru.vnNgu 1. GIỚI THIỆU CHUNG Dung dịch B: tỷ lệ thể tích TEOS : C2 H5 OH = 1:9. Thấu kính quang học trong kính hiển vi, Quá trình tổng hợp vật liệu trên cơ sở hợp hiển vi điện tử quét... là một trong những bộ chất PMHS:TEOS được khảo sát theo tỷ lệ phận quan trọng nhất của các thiết bị này. thể tích như sau: nhỏ 1 phần dung dịch Trong môi trường biển đảo, hơi muối đọng PMHS (TEOS) vào 9 phần dung môi trên bề mặt kính làm ăn mòn dẫn đến mờ C2 H5 OH, pH của hệ được điều chỉnh 9  10. kính. Để hạn chế quá trình này, đã có nhiều Hỗn hợp tiếp tục được khuấy đều trong 02 nghiên cứu đưa ra các phương pháp bảo quản giờ ở nhiệt độ phòng. ứng dụng để chống mờ mốc cho kính. Hệ vật liệu tổng hợp thu được bằng cách Siloxan là vật liệu có năng lượng bề mặt thấp trộn dung dịch A và dung dịch B theo các tỷ và có thể tạo độ nhám nhân tạo trên bề mặt. lệ thể tích tương ứng là PMHS:TEOS = 1:1; Bằng phương pháp vật lý hoặc hóa học để PMHS:TEOS = 1:2 và PMHS:TEOS = 2:1 chế tạo thành các vật liệu siêu kị nước có khả với điều kiện xúc tác NaOH 0,1N trong năng tự làm sạch, chống bám bẩn [3]. Vật khoảng pH 9  10. Hỗn hợp được khuấy đều liệu nền siloxan đã và đang thu hút được sự trong 02 giờ ở nhiệt độ phòng và được già quan tâm để sử dụng làm màng phủ trực tiếp hóa 10 giờ ở nhiệt độ phòng. trên bề mặt kính, để chống mờ mốc và chống ăn mòn bởi hơi muối trong môi trường biển 2.2. Phương pháp thử đảo ở Việt Nam [1]. Bài báo này trình bày Trình tự thử nghiệm như sau: Vật liệu sau kết quả tổng hợp vật liệu trên cơ sở hợp chất khi tổng hợp được phủ tạo màng lên bề mặt PMHS (poly methyl hydro siloxane) và kính quang học tiến hành chụp ảnh SEM, đo TEOS (tetra ethoxysilane) chống ăn mòn hơi độ truyền quang và khả năng chịu hơi muối. muối bảo vệ bề mặt kính quang học. Đo góc tiếp xúc giọt nước với bề mặt màng phủ (thiết bị đo góc tiếp xúc và sức căng bề 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU mặt kí hiệu KSV (Đức); đo độ truyền quang 2.1. Tổng hợp vật liệu của kính trên máy quang phổ UV-2550 (Mĩ); khả năng chịu hơi muối được thử nghiệm ở Hóa chất tổng hợp vật liệu: Poly methyl mức khắc nghiệt 2 trên thiết bị S450/ascott hydro siloxane (PMHS, 99%), tetra (Mĩ), thiết bị kính hiển vi điện tử quét (SEM) ethoxysilane (TEOS, 99%), ethyl ancol D4800-Hitachi. (khan), natri hidroxit (NaOH, 99,9%). Nền kính quang học nghiên cứu: là vật liệu 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU thủy tinh K8, với hệ số chiết suất nD =1,51679. 3.1. Tổng hợp vật liệu PMHS và TEOS Dung dịch A: tỷ lệ thể tích PMHS: Hợp chất cơ silic sử dụng tổng hợp vật liệu C2 H5 OH = 1:9. mẫu M1 , M2 , M3 tương ứng với các tỉ lệ 467
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 PMHS : TEOS (theo thể tích) lần lượt là 1:1; nghiệm cho thấy, khi thể tích của PMHS : 1:2; 2:1 trong điều kiện xúc tác NaOH 0,1N TEOS là 2:1 thì thời gian khô màng lâu hơn và pH 9  10. và độ bám dính của màng giảm đi so với tỷ lệ Bảng 1. Góc tiếp xúc giọt nước PMHS:TEOS là 1:1 và 1:2. Sau khi đo góc tiếp xúc, tiến hành xác định Ký hiệu M0 M1 M2 M3 độ truyền quang của màng phủ trên kính quang Góc tiếp học và tính độ truyền quang trung bình trong 57,40 102,6 94,38 111,26 xúc (độ) vùng bước sóng 450650 nm được trình bày Kết quả cho thấy, mẫu kính trước khi phủ trong Hình 2 và Bảng 2. (M0 ) đo góc tiếp xúc đạt 57,40o , các mẫu kính sau khi phủ vật liệu tổng hợp M1 , M2 , M3 với tỉ lệ PMHS:TEOS tương ứng 1:1; 1:2; 2:1 đạt được góc tiếp xúc lần lượt là 1020 , M1 M0 94,38 0 và 111,26 0 (đo khi màng phủ đã khô hoàn toàn sau 02 giờ). M2 M3 M0 M1 Hình 2. Giản đồ độ truyền quang mẫu kính khi không sử dụng vật liệu tạo màng phủ (M 0 ) và có sử dụng vật liệu tạo màng phủ M2 M3 ( M1 , M2 , M3 ) Hình 1. Góc tiếp xúc giọt nước trước khi Bảng 2. Độ truyền quang trung bình của vật liệu trong vùng bước sóng 450650 nm phủ màng (M0 ) và sau khi phủ màng bảo vệ (M1, M2 , M3 ) Ký hiệu M0 M1 M2 M3 Độ tăng giảm góc tiếp xúc phụ thuộc vào Độ truyền độ tăng giảm của tiền chất PMHS và TEOS, 92,66 92,25 91,91 91,84 quang, % khi tăng hàm lượng PMHS thì góc tiếp xúc tăng mạnh hơn so với tăng hàm lượng TEOS. Kết quả Bảng 2 cho thấy, mẫu M0 không Phân tử PMHS trong dung môi etanol có xu phủ vật liệu so với các mẫu M1 , M2 và M3 khi hướng xoắn ốc, cấu trúc dạng vòng. Độ xoắn phủ vật liệu chống mờ lên bề mặt kính thì độ ốc phụ thuộc vào lực đẩy của các phân tử, truyền quang của kính có sự thay đổi theo nên nồng độ tiền chất thấp thì lực đẩy yếu và chiều hướng giảm, độ giảm ứng với các tiền vòng xoắn dài, ngược lại nồng độ cao vòng chất khác nhau. Tuy nhiên, độ truyền quang xoắn sẽ dày [2]. Khi đó một lượng lớn nhóm của các mẫu kính phủ vật liệu giảm không -CH3 sẽ nằm trên bề mặt vòng làm cho tính đáng kể, trong đó đáng chú ý mẫu M1 cho độ kị nước của màng phủ tăng lên đáng kể. truyền quang giảm thấp nhất với góc tiếp xúc Trong điều kiện có mặt xúc tác NaOH, phản lớn nhất (1020 ). Điều này cho thấy, sử dụng tỉ ứng thủy phân TEOS sẽ sảy ra làm xuất hiện lệ 1:1 cho kết quả góc tiếp xúc giọt nước tốt nhóm -OH, kết quả là xảy ra phản ứng trùng nhất ứng với độ truyền quang cao nhất và ngưng nhóm -OH này với các nhóm -OH của chiết suất trước phủ (nD=1,51687) và sau phủ nền thủy tinh và -OH của PMHS tạo thành (nD =1,51686) gần như không thay đổi. Do màng phủ trên bề mặt kính [3]. vậy, lựa chọn hợp chất cơ silic với tỉ lệ Như vậy, TEOS là chất có vai trò chính kết PMHS:TEOS = 1:1 để thực hiện những nối giữa nền thủy tinh với PMHS. Các thử nghiên cứu tiếp theo. 468
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 3.2. Khả năng chịu hơi muối của màng phủ mạnh xuống 76,79 0 , màng phủ không còn Tiến hành thử nghiệm khả năng chịu hơi khả năng chống xâm thực của hơi muối. Vậy, muối của màng dựa theo chu kỳ của mức với điều kiện thử nghiệm mù muối ở mức khắc nghiệt 2 với các mẫu không phủ và có khắc nghiệt 2 thì màng phủ có thể ngăn cản phủ vật liệu. Sau mỗi chu kì tiến hành lấy được sự ăn mòn của hơi muối tốt sau 4 chu mẫu, chụp ảnh SEM (Hình 3) và góc thấm ướt kỳ và khả năng này giảm nhanh khi số chu kỳ (Hình 4) để đánh giá tính chất của vật liệu. thử mù muối tăng. Kết quả này phù hợp với kết quả ảnh SEM trong Hình 3. E0 E1 E2 E1 E2 E0 E3 E5 E3 E5 E4 E4 Hình 4. Góc tiếp xúc giọt nước của vật liệu Hình 3. Ảnh SEM của vật liệu trước (E 0 ) trước (E 0 ) và sau thử nghiệm mù muối và sau thử nghiệm mù muối (E 1 , E 2 , E 3 , E 4 (E 1 , E 2 , E 3 , E 4 và E 5 tương ứng 1, 2, 3, 4 và E 5 tương ứng 1, 2, 3, 4 và 5 chu kỳ) và 5 chu kỳ) Hình ảnh của màng phủ vật liệu trên bề 4. KẾT LUẬN mặt kính quang học sau thử nghiệm 1, 2, 3 và 4 chu kỳ cho thấy có sự biến đổi về hình thái Tổng hợp được vật liệu phủ tạo màng bảo bề mặt, tuy nhiên sự biến đổi này không đáng vệ kính quang học trên cơ sở hợp chất cơ kể và chưa xuất hiện dấu hiệu phá hủy màng. silic (PMHS/TEOS) với tỉ lệ PMHS:TEOS = Khi tăng lên 5 chu kỳ thử nghiệm thì màng 1:1. Kết quả cho màng phủ có khả năng kị phủ có sự thay đổi nhiều hơn, bề mặt mẫu đã nước tốt với góc thấm ướt là 102,6 o ; độ xuất hiện mảng ố, đây là dấu hiệu màng phủ truyền quang lớn hơn 92%. Khả năng ngăn đã bị hư hỏng. Tuy nhiên, hình ảnh không cản được sự ăn mòn của hơi muối sau 4 chu cho thấy sự bong tróc của lớp màng phủ. kỳ thử nghiệm ở mức khắc nghiệt 2. Kết quả Để làm rõ ảnh hưởng của hơi muối đến sự này mở ra hướng ứng dụng vật liệu bảo quản suy giảm khả năng bảo vệ của màng phủ, tiến mới cho kính trong môi trường khí hậu biển hành đo góc tiếp xúc giọt nước của vật liệu đảo Việt Nam. trước và sau thử nghiệm mù muối. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảng 3. Góc tiếp xúc của màng phủ [1] Vũ Minh Thành, et al, Xác định nguyên ở các chu kỳ thử mù muối khác nhau nhân gây mờ kính quang học và thành phần Ký hiệu E0 E1 E2 E3 E4 E5 của vật liệu chống mờ kính ngắm quang học trong môi trường biển đảo, Tạp chí Nghiên Góc tx, độ102,60 101,61 99,10 98,88 97,55 76,79 cứu KH&CN Quân sự, số 27 (8/2013). [2] H.M. Shang, et al, (2005), Optically Kết quả cho thấy, tăng số chu kỳ thử transparent superhydrophobic silica-based nghiệm thì góc tiếp xúc của vật liệu giảm dần films, Thin Solid Films 472, 37– 43. (từ 102,600 xuống 101,61; 99,10; 98,88; [3] A Glass Jr, et al, 1996, 1996, “Reaction of 97,55 lần lượt sau 1, 2, 3 và 4 chu kỳ). Sự atomic hydrogen with hydrogenated giảm này không đáng kể, chứng tỏ màng phủ porous silicon-detection of precursor to silane formation”, Surface science, 348 có khả năng ngăn cản sự phá hủy của hơi (3), pp 325-334. muối gây ra. Tiếp tục tăng số chu kỳ thử nghiệm lên 5 chu kỳ thì góc tiếp xúc giảm 469
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2