i Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO VIệN KHOA HọC Và CÔNG NGHệ VIệT NAM VIệN KHOA HọC VậT LIệU HuỳNH THị CúC NGHIêN CứU CHế TạO MộT Số ADDUCT Và ứNG DụNG Để ĐóNG RắN NHựA EPOXY Chuyên ngành : KHOA HäC VËT LIÖU M· sè : 62 44 50 10 LN ¸N TIÕN SÜ KHOA HäC VËT LIƯU NG−êI H−íNG DÉN KHOA HäC: GS.TS NGUN H÷U NIÕU GS.TSKH TRầN VĩNH DIệU THàNH PHố Hồ Chí Minh - 2005 ii LờI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực cha đợc công bố công trình khác iii MụC LụC Lời cam đoan Trang Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở ĐầU CH−¬NG 1: TỉNG QUAN Về DầU ĐậU NàNH EPOXY HóA (DĐNE), NHựA EPOXY, SơN EPOXY, CáC THàNH TựU NGHIêN CứU TổNG HợP ADDUCT TRONG vµ NGOµI N−íC 1.1 Vài nét dầu thực vật - DĐNE 1.1.1 Vµi nÐt vỊ dÇu thùc vËt 1.1.2 Dầu đậu nành epoxy ho¸ 1.2 Nhùa epoxy 1.2.1 Ph¶n øng tỉng hỵp nhùa epoxy 2.2 Phân loại nhựa 11 1.2.3 TÝnh chÊt cña nhùa epoxy 12 2.4 øng dông 16 1.3 S¬n epoxy 16 1.3.1 Kh¸i niƯm chung 16 1.3.2 Nhùa epoxy este 18 1.3.3 Sơn epoxy rắn 22 1.4.Tæng quan nghiên cứu tổng hợp adduct 25 CHơNG 2: PHơNG PHáP NGHIêN CứU 32 2.1 Các phơng pháp phân tÝch hãa häc 32 2.1.1 Phơng pháp xác định hàm lợng nhóm epoxy 32 2.1.2 Phơng pháp xác định hàm lợng nitơ 34 2.1.3 Phơng pháp xác định số amin 35 iv 2.2 Phơng pháp tối u hóa thống kê 35 2.3 Phơng pháp xác định khối lợng phân tử trung bình polyme 38 2.4 Phơng pháp phân tích phổ hồng ngoại 38 2.5 Phơng pháp phân tích nhiÖt 38 2.6 Phơng pháp xác định hàm lợng phần gel 39 2.7 Các phơng pháp xác định thông số kỹ thuật sơn 39 2.7.1 Phơng pháp xác định độ mịn TCVN 2091-1993 39 2.7.2 Phơng pháp xác định thời gian chảy (độ nhớt qui ớc) phễu ch¶y TCVN 2090-1993 41 2.7.3 Phơng pháp gia công màng TCVN 2094 1993 42 2.7.4 Phơng pháp xác ®Þnh ®é phđ TCVN 2095 –1993 43 2.7.5 Phơng pháp xác định hàm lợng rắn 44 2.7.6 Phơng pháp xác định độ khô thời gian khô TCVN 2096-1993 45 2.8 Các phơng pháp xác định tính chất lý màng phủ 45 2.8.1 Phơng pháp xác định độ bền va đập 45 2.8.2 Phơng pháp xác định ®é bỊn n dỴo 46 2.8.3 Phơng pháp xác định độ cứng 47 2.8.4 Phơng pháp xác định độ bám dính 48 2.8.5 Phơng pháp xác định độ bền mài mòn 49 2.8.6 Phơng pháp xác định độ bền ép dÃn (Cuping test) 50 2.8.7 Phơng pháp xác định độ bền cào xớc 50 2.8.8 Phơng pháp xác định độ thấm nớc 50 2.9 Ph−¬ng ph¸p thư tđ solarbox 51 2.10 Phơng pháp phơi mẫu tự nhiên 51 2.11 Ph−¬ng pháp xác định tổn thất khối lợng 51 2.12 Phơng pháp mù sơng muối 52 2.13 Phơng pháp tổng trở điện hóa 53 2.14 Phơng pháp kính hiển vi ®iƯn tư 59 2.15 Nguồn tiêu kỹ thuật nguyên liệu, hãa chÊt sư dơng 59 v CH−¬NG 3: NHữNG KếT QUả THựC NGHIệM Và BàN LUậN 66 3.1 Khảo sát phản ứng tổng hợp adduct 66 3.1.1 Quá trình tổng hợp adduct từ DĐNE dietylentriamin (DETA) (ADDUCT AED) 66 3.1.2 Quá trình tổng hợp adduct từ der 331 deta (ADDUCT ADE2) 77 3.2 Nghiên cứu ảnh hởng hệ bột màu đến tính chất bảo vệ màng s¬n 87 3.2.1 Khảo sát ảnh hởng cđa hƯ bét kÏm 87 3.2.2 Khảo sát ảnh hởng hệ bột màu oxyt sắt bột talc 97 3.2.3 Khảo sát ảnh hởng hệ bột màu cromat kẽm oxyt sắt 110 3.2.4 Khảo sát ảnh hởng hệ bột màu photphat kẽm oxyt sắt 122 3.2.5 Một số hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) tiêu biểu mẫu sơn 134 3.3 Khảo sát số sơn thị trờng so sánh với số mẫu tiêu biểu hệ sơn nghiên cứu 135 3.3.1 Các thông số kỹ thuật 135 3.3.2 TÝnh chÊt c¬ lý sau ngµy vµ sau 144 giê solarbox 136 3.3.3.Thư nghiƯm mï s−¬ng mi 137 3.3.4 §o tỉng trë ®iƯn hãa 138 KÕT LUËN 141 KIÕN NGHÞ 142 CáC CÔNG TRìNH Đà CÔNG Bố LIÊN QUAN ĐếN LUậN áN 143 TàI LIƯU THAM KH¶O 144 PHơ LơC vi DANH MơC C¸C CHữ VIếT TắT AED : Adduct tổng hợp từ dầu ®Ëu nµnh epoxy hãa vµ dietylentriamin ADE2 : Adduct tỉng hợp từ nhựa epoxy DER 331và dietylentriamin AED2 : Tổ hợp adduct AED ữ ADE2 tỷ lệ khác AN : Acrylonitril DETA : Dietylentriamin DĐNE : Dầu đậu nành epoxy hóa DPP hay bisphenol A : 4,4 dioxyphenylpropan ĐLH : Đơng lợng hydro hoạt động EA : Chất đóng rắn tổng hợp từ nhựa epoxy amoniac EDA : Etylendiamin ECH : Epiclohydrin EDENOL : Tªn thơng mại dầu đậu nành epoxy hóa hÃng Henkel HLE : Hàm lợng nhóm epoxy HLPG : Hàm lợng phần gel KGYT : Không gian yếu tố KLPT : Khối lợng phân tử MEEDA : Monoxyanetyletylendiamin METETA : Monoxyanetyltrietylentetramin MXDETA : Monoxyanetyldietylentriamin PTL : Phần trọng lợng TETA : Trietylentetramin TLS : Trọng lợng sơn UP-0633M : Monoxyanetyldietylentriamin vii DANH MụC CáC BảNG Bảng 1.1: Thành phần chất béo dầu đậu nành Bảng 1.2: Các đặc tính kỹ thuật nhựa epoxy Bảng 1.3: Th«ng sè kü tht cđa mét sè nhùa epoxy thông dụng Bảng 1.4: Nhựa epoxy rắn thơng mại hóa dùng cho sơn phủ bề mặt Bảng 1.5: Nhựa epoxy lỏng thơng mại hóa dùng cho sơn phủ bề mặt Bảng 1.6: Este trọng lợng phân tử cao từ nhựa epoxy lỏng xúc tác trớc Bảng 1.7: Nhựa epoxy este dầu ngắn mạch từ nhựa epoxy lỏng Bảng 1.8: Bảng so sánh giá trị loại chất đóng rắn Bảng 1.9: So sánh đặc tính chung từ loại tác nhân đóng rắn 10 Bảng 1.10: Đặc tính sản phẩm 11 Bảng 1.11: Tính chất lý màng sơn sở nhựa ED-20 đóng rắn chất đóng rắn khác nhiệt độ phòng sau 10 ngày 12 B¶ng 1.12: ¶nh h−ëng cđa tû lƯ cÊu tư phản ứng đến hiệu suất phản ứng 13 Bảng 1.13: ¶nh h−ëng cđa thêi gian ®Õn hiƯu st ph¶n øng 14 Bảng 1.14: Các tính chất lý màng vecni 15 Bảng 1.15: Các đặc tính chất đóng rắn dạng adduct 16 Bảng 1.16: Một số tính chất lý màng sơn đóng rắn nhiệt độ thờng 17 Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật nhựa DER 331 DER 671 18 Bảng 2.2: Các đặc điểm kỹ thuật bột màu cromat kẽm vàng chanh cromat kẽm bazơ 19 Bảng 3.1: Ma trận hoạch định với biến ảo 20 Bảng 2: Các giá trị thu đợc thực thí nghiệm tâm phơng án 21 Bảng 3.a: Các số liệu kiểm định tính tơng thích phơng trình y1 22 Bảng 3.3.b: Các số liệu kiểm định tính tơng thích phơng trình y 23 Bảng 3.3.c: Ma trận kế hoạch thí nghiệm mở rộng 24 Bảng 3.3.d: Kiểm tra tính tơng thích phơng trình y2 với hệ số tơng tác bậc viii 25 Bảng 3.4: Một số tính chất đặc trng adduct từ EDENOLvà DETA (AED) 26 Bảng 3.5: Khả đóng rắn adduct EDENOL-DETA (AED) 27 Bảng 3.6: Ma trận hoạch định với biến ảo 28 Bảng 3.7: Các giá trị thu đợc thực thí nghiệm tâm phơng án 29 Bảng 3.8.a: Các số liệu kiểm định tính tơng thích phơng trình y1 30 Bảng 3.8.b: Ma trËn kÕ ho¹ch thÝ nghiƯm më réng 31 Bảng 3.8.c: Kiểm tra tính tơng thích phơng trình y1 với hệ số tơng tác đôi 32 Bảng 3.9.a: Các số liệu kiểm định tính tơng thích phơng trình y2 33 Bảng 3.9.b: Ma trận kế hoạch thÝ nghiƯm më réng 34 B¶ng 3.9.c: KiĨm tra tÝnh tơng thích phơng trình y2 với hệ số tơng tác đôi 35 Bảng 3.10: Khả đóng rắn tổ hợp adduct AED2 36 Bảng 3.11: Tính chất lý màng vecni sở nhựa DER 331 đóng rắn chất đóng rắn khác ë nhiƯt ®é 80 C giê nhiệt độ phòng sau ngày 37 Bảng 3.12: Các thông số kỹ thuật hệ sơn bột màu kẽm 38 Bảng 3.13: Các tính chất lý mẫu sơn kẽm 39 Bảng 3.14: Kết thử nghiệm mẫu sơn kẽm sau 720 mù mi 40 B¶ng 3.15: KÕt qu¶ xư lý tỉng trë điện hóa mẫu sơn kẽm 41 Bảng 3.16: Công thức sơn lót hệ bột màu oxyt sắt bột talc 42 Bảng 3.17: Công thức sơn phủ không biến tính hệ bột màu oxyt sắt bột talc 43 Bảng 3.18: Công thức sơn phủ có biến tính hệ bột màu oxyt sắt bột talc 44 Bảng 3.19: Các thông số kỹ thuật hệ sơn oxyt sắt bột talc 45 Bảng 3.20: Các tính chất lý màng sơn hệ oxyt sắt vµ bét talc 46 Bảng 3.21: Kết thử nghiệm mù muối mẫu sơn hƯ oxyt s¾t-bét talc 47 Bảng 3.22: Kết xử lý tổng trở điện hóa mẫu sơn lót hệ oxyt sắt - bột talc ix 48 Bảng 3.23: Các thông số kỹ thuật mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính vµ cã biÕn tÝnh hƯ bét mµu cromat kÏm vµ oxyt sắt 49 Bảng 3.24: Các tính chất lý mẫu sơn lót , sơn phủ không biến tÝnh vµ cã biÕn tÝnh hƯ bét mµu cromat kÏm oxyt sắt 50 Bảng 3.25: Các tính chất lý mẫu sơn hệ bột màu cromat kẽm oxyt sắt sau solarbox phơi mẫu tự nhiên 51 Bảng 3.26: Kết thử nghiệm gia tốc mù sơng muối 720 h mẫu sơn hệ bột màu cromat kẽm oxyt sắt 52 Bảng 3.27: Kết xử lý tổng trở mẫu sơn lót hệ bột màu cromat kẽm oxyt sắt 53 Bảng 3.28: Các thông số kỹ thuật mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính sơn phủ có biến tính hệ bột màu photphat kẽm oxyt sắt 54 Bảng 3.29: Các tính chất lý mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính sơn phủ có biến tính hệ bột màu photphat kẽm oxyt sắt 55 Bảng 3.30 : Các tính chất lý mẫu sơn lót, sơn phủ không biến tính sơn phủ có biến tính sau solarbox phơi mẫu tự nhiên 56 Bảng 3.31: Kết mù sơng muối hệ bột màu photphat kẽm oxyt sắt 57 Bảng 3.32: Kết xử lý tỉng trë cđa hƯ bét mµu photphat kÏm vµ oxyt sắt 58 Bảng 3.33: Các thông số kỹ thuật hệ sơn 59 Bảng 3.34: Các tính chất lý sơn thị trờng hệ sơn nghiên cứu 60 Bảng 3.35: Kết thử nghiệm mù sơng muối hệ sơn 61 Bảng 3.36: Kết đo tổng trở hệ sơn x DANH MụC CáC HìNH Vẽ Và Đồ THị Hình 2.1 : Mạch tơng đơng cho phản ứng điện hóa bị khống chế chuyển điện tích (Rct ) Hình 2.2 : Mạch tơng đơng với hệ điện hóa có khả phân cực điện trở dung dịch, điện dung lớp kép, trình chuyển điện tích trình khuếch tán Hình 2.3 : Tổng trở ZW tơng đơng CW RW Hình 2.4 : Sơ đồ tơng đơng bình điện phân Hình 2.5 : Tổng trở mặt phẳng phức Hình 2.6 : Phổ Nyquist trình điện cực gồm hai giai đoạn Hình 2.7 : Phổ Nyquist có sù hÊp phơ H×nh 2.8 : Phỉ Nyquist có thụ động Hình 2.9 : Mạch tơng đơng hệ dung dịch điện ly -lớp phủ - thép 10 Hình : Phản ứng tổng hợp adduct AED 11 Hình 3.2 : Giản đồ phân tích nhiệt adduct AED 12 Hình 3.2.a : Giản đồ phân tích nhiệt nhựa DER 331 adduct AED 13 Hình 3.2.b : Giản đồ phân tích nhiệt nhựa Epon 1001 adduct AED 14 Hình 3.4 : Giản đồ DSC Epon 828 với Versamit 125 (1), TETA (2), Adduct 828 - DETA (3), DETA (4) 15 Hình 3.5 : Phản ứng tổng hợp ADE2 16 Hình 3.6.a : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 ADE2 17 Hình 3.6.b : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 AED2 3ữ 18 Hình 3.6.c : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 ADE 4ữ 19 Hình 3.6.d : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 ADE2 5ữ 20 Hình 3.6.e : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 AED2 6ữ4 21 Hình 3.6.f : Giản đồ phân tích nhiệt DER 331 AED2 7÷3 ... án có tên: Nghiên Nghiên cứu chế tạo số adduct ứng dụng để đóng rắn nhựa epoxy epoxy bao gồm nội dung sau: 1 -Nghiên cứu tổng hợp adduct: - Adduct AED từ DĐNE DETA - Adduct ADE từ nhựa DER 331... phủ b? ?? mặt B? ??ng 1.5: Nhựa epoxy lỏng thơng mại hóa dùng cho sơn phủ b? ?? mặt B? ??ng 1.6: Este trọng lợng phân tử cao từ nhựa epoxy lỏng xúc tác trớc B? ??ng 1.7: Nhựa epoxy este dầu ngắn mạch từ nhựa epoxy. .. vecni 15 B? ??ng 1.15: Các đặc tính chất đóng rắn dạng adduct 16 B? ??ng 1.16: Một số tính chất lý màng sơn đóng rắn nhiệt độ thờng 17 B? ??ng 2.1: Đặc tính kỹ thuật nhựa DER 331 DER 671 18 B? ??ng 2.2: