Địa điểm: Phòng họp Thuận Thành, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Số 18 Phố Viên - Phường Đông Ngạc - TP Hà Nội;
Trân trọng kính mời các đại biểu và nhà khoa học quan tâm tới dự.
Nghiên cứu chế tạo và đánh giá hệ sơn lót epoxy chống gỉ bảo vệ thép CT3 trên cơ sở nhựa epoxy, bột màu chống gỉ Fe₂O₃ và chất ức chế ăn mòn nanocarrier SiO₂ mang 3,5-dinitrobenzoic axit (SiO₂-DNBA); làm rõ ảnh hưởng của tỷ lệ SiO₂, quá trình biến tính silane và hàm lượng nanocarrier đến tính chất cơ lý, khả năng chống ăn mòn và cơ chế bảo vệ của lớp phủ epoxy trong môi trường chứa ion clorua
Cụ thể, đề tài hướng tới các mục tiêu:
- Chế tạo thành công hệ nanocarrier SiO₂-DNBA và đặc trưng cấu trúc, hình thái, khả năng mang tải DNBA của vật liệu.
- Tối ưu tỷ lệ SiO₂ nhằm đạt hiệu quả chống ăn mòn cao và khả năng phân tán tốt trong nền epoxy.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của biến tính bề mặt SiO₂ bằng silane đến tính chất cơ lý và khả năng chống ăn mòn của lớp phủ epoxy.
- Xây dựng công thức sơn lót epoxy chứa Fe₂O₃ và SiO₂-DNBA; tối ưu hàm lượng phụ gia chức năng.
- Đánh giá hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ bằng thử nghiệm phun mù muối và phổ trở kháng điện hóa (EIS), đồng thời đề xuất cơ chế bảo vệ của hệ lớp phủ.
- Góp phần phát triển hệ sơn lót epoxy sử dụng chất ức chế ăn mòn hữu cơ theo định hướng thân thiện với môi trường, thay thế một phần các chất ức chế vô cơ truyền thống.
Tính mới và sáng tạo:
- Đã chế tạo thành công hệ nanocarrier SiO₂-DNBA sử dụng 3,5-dinitrobenzoic axit làm chất ức chế ăn mòn hữu cơ được mang tải trên hạt nano SiO₂, tạo nguồn chất ức chế dự trữ trong lớp phủ epoxy.
- Đã làm rõ ảnh hưởng của tỷ lệ SiO₂ đến hiệu quả chống ăn mòn và xác định được tỷ lệ tối ưu 4:1, đạt sự cân bằng giữa khả năng mang tải DNBA, khả năng phân tán trong nền epoxy và hiệu quả bảo vệ điện hóa.
- Đã chứng minh rằng biến tính SiO₂ bằng silane tuy cải thiện các tính chất cơ lý nhưng không làm tăng hiệu quả chống ăn mòn, qua đó chỉ ra sự đánh đổi giữa tăng cường liên kết liên pha và khả năng giải phóng chất ức chế ăn mòn từ nanocarrier.
- Đã xây dựng hệ sơn lót epoxy chứa Fe₂O₃ và SiO₂-DNBA, kết hợp đồng thời hiệu ứng hàng rào của bột màu chống gỉ Fe₂O₃ với cơ chế bảo vệ chủ động của SiO₂-DNBA.
- Đã đề xuất cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của hệ lớp phủ epoxy chứa SiO₂-DNBA, trong đó nanocarrier SiO₂ đóng vai trò vừa tăng độ đặc sít của lớp phủ vừa giải phóng DNBA tại các vùng khuyết tật, làm tăng điện trở chuyển điện tích và điện trở phân cực của hệ lớp phủ.
- Đã chế tạo thành công hệ nanocarrier SiO₂-DNBA sử dụng chất ức chế ăn mòn hữu cơ 3,5-dinitrobenzoic axit được mang tải trên hạt nano SiO₂, góp phần phát triển hệ phụ gia chống ăn mòn theo định hướng giảm sử dụng các chất ức chế vô cơ độc hại và nâng cao tính thân thiện với môi trường của lớp phủ epoxy.
Kết quả nghiên cứu:
1. Chế tạo thành công nanocarrier SiO₂-DNBA. Các kết quả SEM, FT-IR và TGA xác nhận DNBA đã được mang tải thành công lên bề mặt hạt nano SiO₂, tạo hệ vật liệu có khả năng lưu giữ chất ức chế ăn mòn và độ ổn định nhiệt phù hợp với quá trình chế tạo sơn epoxy.
2. Tối ưu tỷ lệ SiO₂. Kết quả EIS cho thấy tỷ lệ 9:1 cho giá trị điện trở phân cực cao nhất, trong khi tỷ lệ 4:1 đạt hiệu quả chống ăn mòn cao, khả năng phân tán tốt và hàm lượng DNBA mang tải lớn hơn. Tỷ lệ SiO₂ = 4:1 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
3. Đánh giá ảnh hưởng của biến tính silane. Hệ SiO₂-EPS-DNBA cải thiện nhẹ độ cứng, độ bền mài mòn và độ bền va đập của màng epoxy. Tuy nhiên, thử nghiệm phun mù muối và EIS cho thấy hệ SiO₂-DNBA có điện trở phân cực cao hơn, khả năng hạn chế lan truyền ăn mòn tốt hơn và hiệu quả chống ăn mòn vượt trội so với hệ SiO₂-EPS-DNBA.
4. Chế tạo thành công sơn lót epoxy chứa Fe₂O₃ và SiO₂-DNBA. Đề tài đã xây dựng công thức sơn lót epoxy trên cơ sở nhựa epoxy, chất đóng rắn, bột màu chống gỉ Fe₂O₃ và phụ gia chức năng SiO₂-DNBA; xác định được hàm lượng 2,5% SiO₂-DNBA là phù hợp nhất.
5. Đánh giá tính chất cơ lý của lớp phủ. Màng sơn chứa 2,5% SiO₂-DNBA đạt độ bám dính cấp 0, độ cứng, độ bền mài mòn và độ bền va đập đáp ứng yêu cầu đối với lớp phủ bảo vệ kim loại, đồng thời duy trì khả năng phân tán tốt trong nền epoxy.
6. Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp phủ epoxy. Thử nghiệm phun mù muối cho thấy lớp phủ chứa SiO₂-DNBA hạn chế đáng kể sự lan truyền ăn mòn từ vùng vết rạch. Phân tích EIS trong dung dịch NaCl 3,5 wt.% cho thấy lớp phủ chứa SiO₂-DNBA duy trì giá trị tổng trở và điện trở phân cực cao hơn rõ rệt so với lớp phủ epoxy không chứa nanocarrier.
7. Làm rõ cơ chế bảo vệ của hệ lớp phủ. Hiệu quả chống ăn mòn của hệ sơn epoxy chứa SiO₂-DNBA là kết quả của sự kết hợp giữa hiệu ứng hàng rào của Fe₂O₃ và SiO₂ với cơ chế giải phóng DNBA từ nanocarrier, làm giảm sự khuếch tán của nước và ion Cl⁻, đồng thời tăng điện trở chuyển điện tích và điện trở phân cực của hệ lớp phủ.
Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng hệ sơn lót epoxy chứa Fe₂O₃ và 2,5% nanocarrier SiO₂-DNBA (tỷ lệ SiO₂ = 4:1) có khả năng bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả đối với thép CT3 trong môi trường chứa ion clorua, đồng thời tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển các hệ sơn chống ăn mòn thông minh ứng dụng trong điều kiện môi trường biển và môi trường công nghiệp.
Sản phẩm của đề tài:
|
STT
|
Tên sản phẩm
|
Số lượng
|
Yêu cầu chất lượng sản phẩm
|
|
I
|
Sản phẩm khoa học
|
|
1.1
|
Bài báo trên tạp chí trong chỉ mục trích dẫn của WoS
|
01
|
Đã đăng trên tạp chí khoa học có trong chỉ mục trích dẫn của WoS: Q2
|
|
1.2
|
Bài báo trên tạp chí trong chỉ mục trích dẫn của WoS
|
01
|
Đã được chấp nhận đăng trên tạp chí khoa học có trong chỉ mục trích dẫn của WoS: Q2
|
|
1.3
|
Bài báo đăng trên tạp chí khoa học trong nước
|
01
|
Đã được đăng trên tạp chí khoa học trong nước được HĐGSNN tính điểm từ 0,75 điểm
|
|
II
|
Sản phẩm đào tạo
|
|
2.1
|
Hỗ trợ đào tạo Thạc sĩ
|
01
|
Đã hoàn thành hỗ trợ luận văn theo hướng nghiên cứu của đề tài và được bảo vệ thành công
|
|
III
|
Sản phẩm ứng dụng
|
|
3.1
|
Giải pháp hữu ích
|
01
|
Đã được công bố đơn
|
|
3.2
|
Qui trình chế tạo hạt nanocarrier silica mang chất ức chế ăn mòn 3,5-dinitrobenzoic axit
|
01
|
- Các thông số về nguyên liệu đầu vào, thành phần phối liệu, trình tự tiến hành.
- Kích thước hạt =< 100 nm, hàm lượng 3,5-dinitrobenzoic axit >= 5%.
- Được công nhận cấp cơ sở
|
|
3.3
|
Qui trình chế tạo sơn lót bảo vệ chống ăn mòn thép CT3 trên cơ sở nhựa epoxy và chất ức chế hạt nano SiO2 biến tính 3,5- dinitrobenzoic axit
|
01
|
- Các thông số về nguyên liệu đầu vào, thành phần phối liệu, trình tự tiến hành.
- Có các tính chất cơ tốt (độ bám dính £ 1) độ bền va đập đạt ≥ 100 kg và tuổi thọ cao (độ bền mù muối ≥720 giờ) (được công nhận cấp cơ sở).
|
|
3.4
|
Báo cáo kết quả đánh giá khả năng chống ăn mòn của vật liệu chế tạo được trên thép CT3
|
01
|
Có các tính chất cơ tốt (độ bám dính điểm 1) độ bền va đập đạt >= 100kg và tuổi thọ cao (độ bền mù muối >= 720 giờ).
|
|
3.5
|
Hạt nanocarrier silica mang chất ức chế ăn mòn 3,5-dinitrobenzoic axit
|
300 g
|
Kích thước hạt =< 100 nm, hàm lượng 3,5-dinitrobenzoic axit >= 5%
|
|
3.6
|
Sơn lót epoxy chứa hạt nanocarrier SiO2 mang chất ức chế 3,5-dinitrobenzoic axit
|
05 kg
|
Có các tính chất cơ tốt (độ bám dính điểm 1) độ bền va đập đạt >= 100kg và tuổi thọ cao (độ bền mù muối >= 720 giờ).
|
|
3.7
|
Qui trình chế tạo sơn lót epoxy chứa hạt nanocarrier SiO2 mang chất ức chế 3,5- dinitrobenzoic axit
|
01
|
- Có các tính chất cơ tốt (độ mịn =< 20 m, độ bám dính điểm 1, độ bền va đập đạt >= 100 kg và tuổi thọ cao (độ bền mù muối >= 720 giờ).
|
Địa chỉ ứng dụng
Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng tại các đơn vị sau:
Các doanh nghiệp sản xuất sơn và vật liệu phủ bảo vệ kim loại, đặc biệt là các cơ sở sản xuất sơn công nghiệp, sơn chống gỉ và sơn epoxy.
Các đơn vị chế tạo kết cấu thép, cơ khí, giao thông, xây dựng, dầu khí và công nghiệp biển, nơi yêu cầu các hệ sơn có khả năng chống ăn mòn cao.
Các cơ sở nghiên cứu và đào tạo, đặc biệt là Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Khoa Khoa học cơ bản, Bộ môn Hóa học, phục vụ nghiên cứu khoa học, đào tạo đại học và sau đại học.
Các nhóm nghiên cứu khoa học của giảng viên và sinh viên, làm nền tảng phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về vật liệu nano, lớp phủ thông minh và công nghệ chống ăn mòn.
Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng trực tiếp trong các đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên (NCKH), khóa luận tốt nghiệp, đồ án tốt nghiệp, luận văn thạc sĩ và luận án tiến sĩ trong lĩnh vực hóa học vật liệu, hóa dược, kỹ thuật hóa học và công nghệ vật liệu.