Luận án tiến sĩ nghiên cứu gia cường màng phủ nhựa epoxy bằng ống nanocacbon biế

i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. iv DANH MỤC BẢNG BIỂU. v DANH MỤC HÌNH VẼ. vi MỞ ĐẦU.

1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT. Tổng quan về màng phủ nhựa nano. Phân loại - Tính chất của màng phủ sơn. Thành phần của màng phủ nanocomposite.

Tổng quan về màng phủ trên cơ sở nhựa epoxy. Đặc điểm chung. Tổng quan về nhựa epoxy. Ph n loại v c ng dụng củ sơn epo.

Tổng quan về vật liệu gi cường nanocacbon. Khái quát về vật liệu cacbon và nanocacbon. Graphen và graphen oxit (GO). Hệ kết hợp cấu trúc (1D và 2D) của CNTs và graphen.

Tổng quan tình hình nghiên cứu liên qu n đến biến tính nanocacbon và ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu nanocomposite. 36 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM. Nguyên liệu và hóa chất. Thiết bị và dụng cụ nghiên cứu.

Quy trình thực nghiệm và nội dung nghiên cứu. Phương pháp thực nghiệm. Phương pháp biến tính oxy hóa CNTs. Tổng hợp GO từ graphit.

Phương pháp ph n tán NC v o nhựa epoxy. 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phương pháp gi c ng tạo mẫu màng phủ nhựa. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu các đặc trưng của vật liệu NC. Phương pháp ph n tích tính chất nhiệt của màng phủ nhựa epoxy. Phương pháp ác định các đặc trưng tính chất của màng phủ. Phương pháp kiểm tra tính chất cơ lý của màng phủ.

Phương pháp kiểm tr độ bền m i trường và bảo vệ chống ăn mòn của màng phủ. Nghiên cứu các đặc trưng sản phẩm biến tính CNTs bằng phương pháp o hó 58 3. Kết quả nghiên cứu bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Kết quả nghiên cứu bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD).

Kết quả nghiên cứu bằng kính hiển vi điển tử quét (SEM) và kính hiển vi điển tử truyền qua (HR-TEM). Nghiên cứu đánh giá sự cải thiện tính phân tán củ CNTs trước và sau biến tính trong các m i trường. 63 TIỂU KẾT LUẬN 1. Nghiên cứu các đặc trưng của sản phẩm GO tổng hợp bằng phương pháp o hóa graphit.

Kết quả nghiên cứu bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Kết quả nghiên cứu bằng phổ nhiễu xạ tia X. Kết quả nghiên cứu bằng kính hiển vi điển tử quét (SEM). Nghiên cứu khảo sát ổn định phân tán trong các m i trường của graphen và GO.

69 TIỂU KẾT LUẬN 2. Nghiên cứu cấu trúc của hệ kết hợp NC biến tính (O-CNTs + GO). Kết quả nghiên cứu bằng phổ XPS. Kết quả nghiên cứu bằng SEM.

74 TIỂU KẾT LUẬN 3. Nghiên cứu ác định chế độ phân tán NC vào nhựa epoxy bằng siêu âm. CNTs và O-CNTs. Graphen và GO.

Hệ kết hợp của (CNTs + graphen) và ((O-CNTs + GO)). 78 TIỂU KẾT LUẬN 4. 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu ảnh hưởng củ NC đến điều kiện đóng rắn màng phủ epoxy.

Nghiên cứu ác định điều kiện đóng rắn đối với màng phủ epoxy. Nghiên cứu ảnh hưởng NC đến quá trình đóng rắn màng phủ epoxy. 84 TIỂU KẾT LUẬN 5. Nghiên cứu cấu trúc của màng phủ nhựa nanocomposite NC/epoxy.

Kết quả nghiên cứu bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Kết quả nghiên cứu bằng SEM. 91 TIỂU KẾT LUẬN 6. Nghiên cứu ảnh hưởng NC đến tính chất nhiệt của màng phủ epoxy.

Kết quả khảo sát bằng phân tích nhiệt vi sai (DSC). Kết quả khảo sát bằng phân tích nhiệt trọng lượng (TGA-DTA). Kết quả nghiên cứu bằng phương pháp đo hệ số dẫn nhiệt. 99 TIỂU KẾT LUẬN 7.

Nghiên cứu ảnh hưởng NC đến tính chất cơ lý của màng phủ epoxy. Nghiên cứu ảnh hưởng NC đến độ bền ăn mòn của màng phủ epoxy. Khảo sát độ bền trong các m i trường dựa vào sự th đổi khối lượng109 3. Khảo sát độ bền bảo vệ chống ăn mòn bằng phương pháp mù muối.

112 TIỂU KẾT LUẬN 8. 115 KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. 117 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ. 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

121 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt CNTs Carbon nanotubes Ống nanocacbon O-CNTs Oxidated Carbon nanotubes Ống nanocacbon oxy hóa DSC Differential Scanning Calorimetry Ph n tích nhiệt vi s i quét FTIR Fourier Transformation Infrared Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier GO Graphene oxide Graphen oxit GTO Graphite oxide Graphit oxit High resolution Transmission Kính hiển vi điện tử tru ền qu HR-TEM Electron Microscopy độ ph n giải c o MWCNTs Multi-Walled Carbon Nanotubes Ống n nno c cbon đ tường NC Nanocarbon Nanocacbon SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TGA Thermal Gravimetric Analysis Ph n tích nhiệt trọng lượng Tg Glass Transition Temperature Nhiệt độ hó thủ tinh Td Degradation Temperature Nhiệt độ ph n hủ XRD X-ray Diffraction Phổ nhiễu ạ ti X XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy Phổ qu ng điện tử tia X LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Thống kê và dự báo nhu cầu về sơn n no chức năng to n cầu. Phân tích dữ liệu phổ FTIR củ CNTs trước và sau biến tính. Phân tích dữ liệu phổ FTIR của graphit và GO.

Định lượng tỷ lệ nguyên tử C và O trên bề mặt các mẫu. H m lượng các nhóm chức C-C, C-OH , C=O và O=C-OH trên bề mặt các mẫu ác định từ phố XPS C1s với các tính chất tương ứng. H m lượng các nhóm chức O=C-OH, O=C và OH-C tính trên các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt các mẫu ác định từ phổ XPS C1s. Kết quả khảo sát chế độ siêu m đối với CNTs và O-CNTs.

Kết quả khảo sát chế độ siêu m đối với graphen và GO. Kết quả khảo sát chế độ siêu m đối với hệ kết hợp. Phân tích dữ liệu giản đồ DSC. Phân tích giản đồ DSC các mẫu màng nanocomposite trên Hình 3.

Các thông số phân tích từ giản đồ DSC của các mẫu. Các thông số phân tích trên giản đồ TGA của các mẫu. Hệ số dẫn nhiệt của các mẫu nanocomposite. Hệ số dẫn nhiệt của màng phủ hệ kết hợp NC/epoxy với các tỷ lệ khối lượng khác nhau.

Tính chất cơ lý của các mẫu màng phủ nanocomposite NC/epoxy. Kết quả khảo sát độ bền phun sương muối của màng phủ nhựa .112 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Các loại cấu trúc củ n noc cbon: kim cương ( ), fullerene (b), fulleren đ lớp (c), ống n no c cbon đơn tường (d), ống n no c cbon tường đ i (e), ống n no c cbon đ tường (f) và graphen (g). Số bài báo công bố liên qu n đến nghiên cứu CNTs.

(a) Tấm graphen; (b) Tấm graphen cuộn thành ống nanocacbon. Các phương pháp biến tính chức hóa CNTs. Các phương pháp o hó CNTs với các tác nhân khác nhau. Thành phần % nhóm chức oxy với các tác nhân oxy hóa khác nhau.

Cấu trúc mạng tinh thể cacbon trong cấu trúc nanocacbon. Thống kê bài báo về gr phen đã c ng bố mỗi năm. Sơ đồ quá trình tổng hợp GTO, GO v gr phen đi từ graphit. Các phương pháp o hó gr phit.

Cơ chế phản ứng củ phương pháp Hummers. Ảnh hưởng điều kiện oxy hó theo phương pháp Hummers. Cấu trúc đề xuất của GO bởi các nhà nghiên cứu khác nhau. Cơ chế quá trình tổng hợp GO từ gr phit theo phương pháp Tour.

Hệ kết hợp của CNTs và graphen. Số bài báo công bố về CNTs trong ứng dụng nanocomposite. Số nghiên cứu công bố về graphen trong ứng dụng nanocomposite. Đường khuếch tán chất ăn mòn qu m ng phủ NC/epoxy.

Sơ đồ quy trình thực nghiệm nghiên cứu. Phản ứng tổng quát oxy hóa CNTs tạo O-CNTs. Sơ đồ thực nghiệm biến tính CNTs bằng phương pháp oxy hóa. Sơ đồ tổng hợp GO đi từ gr phit theo phương pháp Tour biến đổi.

Các trạng thái phân tán của NC trong polyme. Quy trình gia công tạo mẫu màng phủ nhựa NC/epoxy trên bề mặt thép 50 Hình 3. Phổ FTIR của CNTs và O-CNTs. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của CNTs và O-CNTs.

Ảnh SEM của CNTs (a) và O-CNTs (b). Ảnh HR-TEM của CNTs (a1 và a2) và O-CNTs (b1 và b2). Kết quả khảo sát ổn định phân tán của CNTs và O-CNTs. Phổ FTIR của graphit và graphen oxit (GO).

Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của graphit và graphen oxit. Ảnh SEM của graphit (a), graphen (b) và GO (c). Kết quả khảo sát ổn định phân tán của graphen và GO .69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii Hình 3. Kết quả phân tích XPS của các mẫu vật liệu NC.

Kết quả tách pic C1s của các mẫu vật liệu NC. Kết quả tách pic O1s của các mẫu vật liệu NC. Ảnh SEM của các mẫu: O-CNTs (a); GO (b) và (O-CNTs + GO) (c). Giản đồ DSC của mẫu Epo đóng rắn ở các điều kiện khác nhau.

Giản đồ DSC của các mẫu NC/epo đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ phòng/7 ngày: (a) epoxy; (b) CNTs/epoxy; (c). Giản đồ DSC của các mẫu NC/epo đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ phòng/7 ngày và sấy ở 80 oC trong 4h. Sự tương tác liên kết của O-CNTs với nhựa epoxy. Sự tương tác liên kết của GO với nhựa epoxy.

Sự tương tác của hệ kết hợp O-CNTs và GO với nhựa epoxy. Mô hình phân tán của NC trong màng phủ nhựa epoxy [122]. Phổ FTIR của màng phủ: epoxy; CNTs/epoxy và O-CNTs/epoxy. Phổ FTIR của màng phủ: epoxy; graphen/epoxy và GO/epoxy.

Phổ FTIR của màng phủ: epoxy; (CNTs + graphen)/epoxy và (O-CNTs + GO)/epoxy. Ảnh SEM của các mẫu: Epoxy (a); CNTs/Epoxy (b); O-CNTs/epoxy (c); graphen/epoxy (d);GO/epoxy (e). Ảnh SEM của các mẫu: (CNTs + graphen)/epoxy (a1, a2) và (O-CNTs + GO)/epoxy (b1, b2). Cấu trúc liên kết hệ kết hợp (O-CNTs + GO) với nhựa epoxy.

Giản đồ TGA-DTA của: epoxy; CNTs/epoxy; O-CNTs/epoxy. Giản đồ TGA-DTA của: epoxy; graphen/epoxy; GO/epoxy. Giản đồ TGA-DTA của: epoxy; (CNTs + graphen)/epoxy và (O-CNTs + GO)/epoxy. Ảnh hưởng củ NC đến hệ số dẫn nhiệt của màng phủ epoxy.

Ảnh hưởng của cấu trúc NC nguyên bản (a) và NC có mặt nhóm chức (b) đến hệ số dẫn nhiệt của màng phủ epoxy .