BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH KHOÁNG SÉT BẰNG 8 HYDROXYQUINOLINE ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 6 1. Lí do chọn chuyên đề thực tập 1 2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp thực hiện chuyên đề thực tập 1 3. Mục tiêu và nội dung của chuyên đề 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP 3 1. Sơ lược lịch sử 3 2. Chức năng và nhiệm vụ 3 3. Tổ chức của viện 4 4.Tiềm lực 5 4.1 Nhân lực 5 4.2 Cơ sở vật chất 5 5. Một số kết quả chính 5 5.1. Các công trình đã công bố 5 5.2. Các kết quả ứng dụng sản xuất 6 5.3. Đào tạo 6 5.4 Hợp tác quốc tế 7 2. Giới thiệu về Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ chống ăn mòn. 7 2.1. Các thành viên trong phòng 7 2.2. Lãnh đạo phòng qua các thời kỳ: 7 2.3. Lĩnh vực nghiên cứu, hoạt động 7 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP 9 1. Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại 9 1.1. Ăn mòn kim loại 9 1.1.1. Khái niệm ăn mòn kim loại 9 1.1.2. Nguyên nhân gây ăn mòn kim loại 9 1.1.3. Phân loại ăn mòn kim loại 9 1.2. Các phương pháp chống ăn mòn kim loại 11 2. Khái quát về sơn 12 2.1. Khái quát lịch sử ra đời của sơn 12 2.2. Định nghĩa về sơn. 13 2.3. Qúa trình khô của sơn. 13 2.4. Các thành phần chính của sơn. 13 2.4.1. Chất tạo màng 13 2.4.2. Bột màu 14 2.4.3. Bột phụ trợ (bột độn) 15 2.4.4. Dung môi 15 3. Khoáng sét (clay) 16 3.1. Giới thiệu chung. 16 3.2. Cấu trúc và phân loại khoáng sét. 16 3.3. Sự thay thế và sự tích điện trong mạng lưới của khoáng sét. 16 3.4. Tính chất 17 3.4.1. Tính trương nở 17 3.4.2. Tính trao đổi ion 17 3.4.3. Tính hấp phụ 17 3.5 . Ứng dụng 18 4. 8HYDOXYQUINOLINE 18 4.1. Công thức, cấu tạo 18 4.2. Ứng dụng của 8HQ trong việc bảo vệ kim loại, chống ăn mòn. 18 5. Thực nghiệm và kết quả 19 5.1. Tổng hợp clay8HQ ở pH=7 19 5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 20 5.3. Quy trình đo phổ UVVIS xác định hàm lượng 8HQ giải phóng trong các môi trường ăn mòn. 22 5.3.1. Môi trường nước cất 22 5.3.2. Trong môi trường NaCl 0,1M 24 5.3.3. Môi trường NaCl 0,5M 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG



BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH KHOÁNG SÉT BẰNG 8 HYDROXYQUINOLINE ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG

Địa điểm thực tập : Viện kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam Giảng viên hướng dẫn : Th.S Bùi Thị Thư

Đơn vị công tác : Khoa Môi Trường - Đại học Tài nguyên

và Môi trường Hà Nội Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Trịnh Anh Trúc

Đơn vị công tác : Viện kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam Sinh viên thực hiện : Toàn Văn Thái

Hà Nội - 2016

LỜI CẢM ƠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG



BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH KHOÁNG SÉT BẰNG 8 HYDROXYQUINOLINE ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG

Địa điểm thực tập : Viện kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Trịnh Anh Trúc

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Th.S Bùi Thị Thư Toàn Văn Thái

Cán bộ hướng dẫn

PGS.TS Trịnh Anh Trúc

Hà Nội - 2016

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực tập tại Phòng nghiên cứu sơn bảo vệ- Viện kỹ thuật nhiệtđới, em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm thực tế không những về kiến thức chuyênngành và còn về tinh thần trách nhiệm cao trong công việc

Để có kiến thức và kết quả thực tế ngày hôm nay, trước hết em xin gửi lời cảm

ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa Môi Trường – Đại học Tài Nguyên và

Môi Trường Hà Nội, đặc biệt là Th.S Bùi Thị Thư đã giảng dạy và trang bị những

kiến thức cơ bản, đồng thời tận tình hướng dẫn em trong quá tình thực tập

Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Anh Trúc và

các anh, chị trong phòng nghiên cứu sơn bảo vệ- Viện kỹ thuật nhiệt đới đã quan vàtạo điều kiện giúp đỡ tốt cho em trong quá trình học tập và làm việc Em cũng xin gửilời cảm ơn tới ban lãnh đạo viện đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đợtthực tập này

Trong quá trình thực tập và làm báo cáo, do vốn kiến thức chưa sâu và cònthiếu nhiều kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những sai sót Em rất mongđược những ý kiến đóng góp của Thầy Cô để em có thể hoàn thiện bản báo cáo này tốthơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 4 năm 2016

Sinh Viên

Toàn Văn Thái

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 6

1 Lí do chọn chuyên đề thực tập 1

2 Đối tượng, phạm vi và phương pháp thực hiện chuyên đề thực tập 1

3 Mục tiêu và nội dung của chuyên đề 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP 3

1 Sơ lược lịch sử 3

2 Chức năng và nhiệm vụ 3

3 Tổ chức của viện 4

4.Tiềm lực 5

4.1 Nhân lực 5

4.2 Cơ sở vật chất 5

5 Một số kết quả chính 5

5.1 Các công trình đã công bố 5

5.2 Các kết quả ứng dụng sản xuất 6

5.3 Đào tạo 6

5.4 Hợp tác quốc tế 7

2 Giới thiệu về Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ chống ăn mòn 7

2.1 Các thành viên trong phòng 7

2.2 Lãnh đạo phòng qua các thời kỳ: 7

2.3 Lĩnh vực nghiên cứu, hoạt động 7

CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP 9

1 Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại 9

1.1 Ăn mòn kim loại 9

1.1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại 9

1.1.2 Nguyên nhân gây ăn mòn kim loại 9

1.1.3 Phân loại ăn mòn kim loại 9

1.2 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại 11

2 Khái quát về sơn 12

2.1 Khái quát lịch sử ra đời của sơn 12

2.2 Định nghĩa về sơn 13

2.3 Qúa trình khô của sơn 13

2.4 Các thành phần chính của sơn 13

2.4.1 Chất tạo màng 13

2.4.2 Bột màu 14

2.4.3 Bột phụ trợ (bột độn) 15

2.4.4 Dung môi 15

3 Khoáng sét (clay) 16

3.1 Giới thiệu chung 16

3.2 Cấu trúc và phân loại khoáng sét 16

3.3 Sự thay thế và sự tích điện trong mạng lưới của khoáng sét 16

3.4 Tính chất 17

3.4.1 Tính trương nở 17

3.4.2 Tính trao đổi ion 17

3.4.3 Tính hấp phụ 17

3.5 Ứng dụng 18

4 8-HYDOXYQUINOLINE 18

4.1 Công thức, cấu tạo 18

4.2 Ứng dụng của 8-HQ trong việc bảo vệ kim loại, chống ăn mòn 18

5 Thực nghiệm và kết quả 19

5.1 Tổng hợp clay-8HQ ở pH=7 19

5.2 Phương pháp phổ hồng ngoại IR 20

5.3 Quy trình đo phổ UV-VIS xác định hàm lượng 8-HQ giải phóng trong các môi trường ăn mòn 22

5.3.1 Môi trường nước cất 22

5.3.2 Trong môi trường NaCl 0,1M 24

5.3.3 Môi trường NaCl 0,5M 25

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: a) Đơn vị cấu trúc tứ diện b) Đơn vị cấu trúc bát diện 16

Hình 2: Mạng tứ diện 16

Hình 3: Cấu trúc của 8-hydroxyquinoline 18

Hình 4: Cấu trúc tautome của 8-HQ 18

Hình 5 Sơ đồ tổng hợp khoáng sét (clay) biến tính 8HQ 20

Hình 5.2 Clay-8HQ biến tính 20

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn chuyên đề thực tập

Vấn đề chống ăn mòn kim loại hiện nay có ý nghĩa rất quan trọng và mang tínhthời sự vì tổn thất về kinh tế do ăn mòn là rất lớn và luôn tăng lên Ở các nước côngnghiệ phát triển, người ta ước tính thiệt hại do ăn mòn chiếm khoảng 4,2 % tổng sảnphẩm quốc dân Thiệt hại sẽ còn lớn hơn nếu tính cả chi phí cho việc bảo dưỡng, thaythế vật liệu Hậu quả của ăn mòn là gây ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái.Ở Việt Nam, do khí hậu nóng ẩm, thiệt hại do ăn mòn còn có thể lớn hơn Tiến bộ kĩthuật đòi hỏi cao về vật liệu khi áp dụng các công nghệ và quá trình mới Công nhệ vũtrụ và tên lửa, kĩ thuật hạt nhân, công nghiệp hóa học, hóa dầu, khai thác vũ khí, cácnhà máy năng lượng đòi hỏi có các loại thép và hợp kim bền Không có các vật liệubền ăn mòn hay phương pháp bảo vệ khỏi ăn mòn sẽ kìm hãm sự phát triển của cáclĩnh vực kinh tế hay nói cách khác sự ăn mòn kim loại kìm hãm sự phát triển tiến bộ kĩthuật Trong các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại, phương pháp sơn phủ vẫnđược sử dụng nhiều nhất do hiệu quả cao và giá thành thấp Những năm gần đây, côngnghiệp sản xuất vật liệu sơn rất phát triển Việc nghiên cứu tìm ra các loại sơn có khảnăng bảo vệ chống ăn mòn kim loại cao được rất nhiều phòng thí nghiệm và nhiều nhàkhoa học quan tâm Việc sử dụng các pipment ức chế ăn mòn trên cơ sở các muối kimloại nặng (cromat hoặc chì) đem lại hiệu quả ức chế ăn mòn cao nhưng lại gây ô nhiễmmôi trường Điều này thúc đẩy các nhà khoa học tìm ra các loại pigment thay thế và sự

dụng các chất ức chế an mòn trong sơn lót Với đề tài“Nghiên cứu biến tính khoáng

sét bằng 8-hydroxyquinoline sử dụng trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn thân thiện môi trường” báo cáo của em nhằm tổng hợp và phân tích cấu trúc, tính chất của

clay-8-HQ biến tính hữu cơ ứng dụng làm chất ức chế ăn mòn trong lớp phủ bảo vệ

2 Đối tượng, phạm vi và phương pháp thực hiện chuyên đề thực tập

- Đối tượng thực hiện: Nghiên cứu biến tính khoáng sét bằng

8-hydroxyquinoline trong lớp phủ chống ăn mòn thân thiện môi trường ( thay thế chì vàcromat có tác nhân gây ung thư bằng 8-hydroxyquinoline )

- Phạm vi thực hiện:

+ Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm – Phòng nghiên cứu sơn bảo vệ - Viện

Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

+ Thời gian thực hiện: từ ngày 18/01/2016 đến ngày 10/04/2016.

- Phương pháp thực hiện:

+ Phương pháp tổng quan tài liệu.

+ Các phương pháp tổng trở điện hóa để nghiên cứu đánh giá khả năng bảo vệ

chống ăn mòn

+ Các phương pháp phân tích hiện đại để phân tích cấu trúc của vật liệu:

 Phương pháp phổ hồng ngoại

 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)

 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD)

 Phương pháp quang phổ UV -Vis

+ Phương pháp thu thập số liệu, xử lí kết quả.

3 Mục tiêu và nội dung của chuyên đề

- Mục tiêu: Chế tạo thành công vật liệu bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả thân

thiện môi trường ( thay thế chì và cromat độc hại bằng 8-hydroxyquinoline )

- Nội dung:

+ Thực trạng: Vấn đề ăn mòn phá hủy vật liệu trong môi trường là một vấn đề hết sức phưc tạp Do vậy, việc nghiên cứu đưa ra biện pháp bảo vệ chống ăn mòn xâm thực một cách có hiệu quả cho các công trình phải được dựa trên cơ sở của các kết quảnghiên cứu cụ thể về mức độ xâm thực của môi trường, như tác động của khí hậu, môi trường nước biển và môi trường không khí Do vậy việc nghiên cứu phương pháp bảo

vệ chống ăn mòn nhằm nâng cao tuổi thọ cho các công trình của quốc gia có nền kinh

tế phát triển đều được ứng dụng các công nghệ chống ăn mòn phù hợp

+ Phương hướng giải pháp: Trong các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại,phương pháp sơn phủ vẫn được sử dụng nhiều nhất do hiệu quả cao và giá thành thấp Những năm gần đây, công nghiệp sản xuất vật liệu sơn rất phát triển Việc nghiên cứu tìm ra các loại sơn có khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại cao được rất nhiều phòng thí nghiệm và nhiều nhà khoa học quan tâm Việc sử dụng các pipment ức chế

ăn mòn trên cơ sở các muối kim loại nặng (cromat hoặc chì) đem lại hiệu quả ức chế

ăn mòn cao nhưng lại gây ô nhiễm môi trường Điều này thúc đẩy các nhà khoa học tìm ra các loại pigment thay thế và sự dụng các chất ức chế ăn mòn trong sơn lót

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP

GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI

Địa chỉ : Số 18- Hoàng Quốc Việt- Cầu Giấy- Hà Nội

Điện thoại:(+84)(4) 38360538, 38361322

Fax: (+84)(4) 387564696

Email: itt@vnd.vast.ac.vn, vienktnd@itt.ac.vn

1 Sơ lược lịch sử

 Viện kỹ thuật nhiệt đới (KTNĐ) được thành lập theo quyết định số 248/CPngày 08/08/1890 của thủ tướng chính phủ, trực thuộc Viện Khoa Học Việt Nam(nay

là Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) Viện trưởng đầu tiên làGS.TSKH Vũ Đình Cự

 Từ năm 1933, Viện KTNĐ là một trong 17 viện nghiên cứu thuộc Trung tâmKhoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia theo nghị định 24/CP ngày 22/05/1993 củaChính phủ và quyết định số 57/KHCNQG- QĐ ngày 23/06/1993 của giám đốc Trungtâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia

 Từ năm 2004 viện KTNĐ là một trong 18 viện nghiên cứu của Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam theo nghị định số 27/2004 NĐ-CP ngày 16/01/2004của chính phủ và quyết định số 01/2004 QĐ- KHCNVN ngày 15/02/2004 của chủ tịchViện Hàn lâm học và Công nghệ Việt Nam

 Theo nghị định số 62/2008 NĐ-CP của chính phủ, từ năm 2008 Viện KTNĐ

là một trong 24 viện nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2 Chức năng và nhiệm vụ

 Chức năng: Viện Kỹ thuật nhiệt đới có chức năng nghiên cứu khoa học, triểnkhai và phát triển công nghệ thuộc lĩnh vực kỹ thuật nhiệt đới.

 Nhiệm vụ:

Nghiên cứu và tìm ra các yếu tố ảnh hưởng tới vật liệu, thiết bị, công trình củađiều kiện môi trường nhiệt đới ẩm Việt Nam (nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ ), xây dựngngân hàng dữ liệu về điều kiện môi trường theo quan điểm an mòn và bảo vệ vật liệu

Nghiên cứu quy luật và động học, cơ chế quá trình tác động của điều kiện môitrường nhiệt đới Việt Nam đến vật liệu, thiết bị, công trình để đưa ra các giải phápcông nghệ bảo vệ vật liệu, thiết bị, công trình và bảo vệ môi trường

Nghiên cứu thích ứng và nghiên cứu công nghệ chế tạo các vật liệu, linh kiệnthiết bị phù hợp với việc sử dụng trong điều kiện nhiệt đới Việt Nam

Chuyển giao công nghệ hoặc sản xuất các sản phẩm, đưa các kết quả nghiêncứu ứng dụng vào sản xuất, tư vấn, tổ chức phối hợp với các cơ sở nghiên cứu, sảnxuất, kinh doanh, tiêu dùng tỏng nước để triển khai ứng dụng các thành tựu nghiêncứu, phát triển các kỹ thuật nhiệt đới trong và ngoài nước vào thực tiễn Việt Nam

Nghiên cứu xây dựng các công nghệ bảo vệ chống ăn mòn, chống lão hóa,suy giảm vật liệu, thiết bị, công trình làm việc trong điều kiện môi trường nhiệt đớiViệt Nam

Xây dựng, biên soạn các tiêu chuẩn đánh giá, thử nghiệm, sử dụng vật liệu,linh kiện thiết bị trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm

Tổ chức hợp tác quốc tế và đào tạo sau đại học, đào tạo cán bộ kỹ thuật tronglĩnh vực kỹ thuật nhiệt đới

Xây dựng cơ sơ vật chất để tiến hành nghiên cứu khoa học và triển khai các

ứn dụng công nghệ tiên tiến thuộc lĩnh vực nghiên cứu của Viện

Quản lý đội ngũ cán bộ, cơ sở vật chất và tài sản của viện KTNĐ

Giám định chất lượng các loại vật liệu, thiết bị kỹ thuật sử dụng trong môitrường khí hậu nhiệt đới

3 Tổ chức của viện

 Lãnh đạo viện:

Viện trưởng: GS.TS Thái Hoàng

Phó viện trưởng: PGS.TS Đinh Thị Mai Thanh

 Hội đồng khoa học: là tổ chức tư vấn cho viện trưởng về khoa học do chủ tịchViện Hàn lâm học và Công nghệ Việt Nam bổ nhiệm

 Phòng quản lý tổng hợp: 9 phòng chuyên môn và đối tượng nghiên cứu pháttriển:

Phòng Ăn mòn và bảo vệ kim loại: Kim loại, hợp kim, vật liệu bảo vệ vô cơ,vật liệu bảo vệ kim loại bằng phương pháp điện hóa

Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại: Chất dẻo, vật liệu polyme trộn hợp vàcompozit, phân hủy, ổn định chống lão hóa polyme.

Phòng Vật liệu cao su và dầu nhựa thiên nhiên: Vật liệu bảo vệ trang trí hữu

cơ, các hợp chất có nguồn gốc sinh học sử dụng trong vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ

Phòng Vật liệu gồm Kỹ thuật và Điện cao áp: Linh kiện và thiết bị điện

Phòng Kỹ thuật điện tử: Linh kiện và thiết bị điện tử

Phòng Nghiên cứu ứng dụng và triển khai công nghệ: Nghiên cứu ứng dụngcông nghệ và các giải pháp kỹ thuật xử lý chống ô nhiễm và bảo vệ môi trường

Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ: Nghiên cứu phát triển các lớp phủ bảo vệ, cácchất ức chế ăn mòn kim loại

Phòng Dữ liệu, thử nghiệm nhiệt đới và môi trường: Khí hậu kỹ thuật, các thửnghiệm gia tốc, lớp phủ bảo vệ kim loại bằng phương pháp phun nhiệt

Phòng Vi phân tích: Cấu trúc vật liệu (kính hiển vi điện tử quét), vật liệu cao

4.2 Cơ sở vật chất

 Diện tích: tổng diện tích các phòng thí nghiệm ở khu Nghĩa Đô là 1650m2( nhà A2 và A13) và diện tích khu sản xuất thử nghiệm Tam Hiệp là 180m2

 Các trang thiết bị chính:

 Các trang thiết bị nghiên cứu cấu trúc

 Thiết bị đo điện hóa

 Thiết bị đánh giá tính chất của polyme, lớp phủ

 Thiết bị triển khai

 Các thiết bị thử nghiệm gia tốc

 Các trạm thử nghiệm

5 Một số kết quả chính

5.1 Các công trình đã công bố

Tính đến nay đã có trên 500 bài báo, báo cáo khoa học được công bố trên cáctạp chí, hội nghị khoa học trong và ngoài nước thuộc lĩnh vực: ăn mòn, suy giảm và ổnđịnh vật liệu, thiết bị, vật liệu bảo vệ hữu cơ, vật liệu bảo vệ vô cơ, kỹ thuật điện vàđiện tử cùng các lĩnh vực khác

5.2 Các kết quả ứng dụng sản xuất

 Vật liệu bảo vệ, trang trí kim loại

Lớp mạ điện phân Zn-Ni, Ni- Cr ứng dụng trong sản xuất ô tô, xe máy.

Lớp phủ kim loại phục hồi trục động cơ

 Các lớp phủ bảo vệ hữu cơ chất lượng cao trên cơ sở các kim loại nhựa tổnghợp, cao su và dầu nhựa thiên nhiên biến tính được sử dụng để sơn tàu biển ở QuảngNinh, tổng công ty xăng dầu Việt Nam, bộ năng lượng, bộ giao thông vận tải, ngành

đồ hộp xuất khẩu như:

Sơn và vật liệu compozit bảo vệ và chống ăn mòn đặc chủng, bền trong môitrường biển, bền tạp chất xăng dầu, bền hóa chất

Sơn đặc chủng bền môi trường nhiệt đới như sơn phản nhiệt mặt trời, sơnphản quang, sơn phân luồng đường chịu mài mòn

Vecni đồ hộp cho rau quả, thịt

Sơn emay điện tử và sơn tẩm cách điện chịu nhiệt cấp A, E, B, F

 Vật liệu polyme và vật liệu trộn hợp (blend) trên cơ sở cao su thiên nhiên sửdụng trong giao thông vận tải đường sắt, đường biển và trong đời sống như:

Quy trình công nghệ tạo mút xốp PUR

Vật liệu blend cao su nhựa nhiệt dẻo dùng làm đệm đường ray cho giao thôngvận tải đường sắt

Đệm chống va đập tàu biển

 Các chất phụ gia

Chất ổn định ND-2101 và ND-2013

Chất ổn định và hóa dẻo trên cơ sở dầu thực vật epoxy hóa

 Chi tiết, thiết bị, linh kiện, điện và điện tử: van chống sét ZnO cấp điện áp 22kV và 35kV, nguồn cao áp cho thiết bị laze và các loại đèn khí, thiết bị cho cáctrường dạy nghề

6- Các lĩnh vực khác: tập bản đồ khí hậu kỹ thuật, bộ số liệu về ăn mòn kim loại

và hợp kim trên lãnh thổ Việt Nam, quy trình chống mốc cho mây tre đan xuất khẩu

Đã gửi đi đào tạo và đào tạo được 2 tiến sĩ khoa học, 40 tiến sĩ chuyên ngành và

60 thạc sĩ Hiện nay có trên 30 nghiên cứu sinh đang thực hiện luận án tiến sĩ ở ViệnKTNĐ

Đã và đang thực hiện có hiệu quả việc kết hợp đào tạo, hướng dẫn sinh viên cáctrường đại học, cao đẳng nghiên cứu khoa học, thực tập và làm khóa luận tốt nghiệp

5.4 Hợp tác quốc tế

 Có quan hệ hợp tác khoa hoc công nghệ với UNDP và với nhiều cơ quan,trường đại học của nhiều nước trên thế giới như: Pháp, Nga, Đức, Bỉ, Nhật Bản, HànQuốc, Thái Lan …

 Là đối tác chính của Việt Nam trong chương trình hợp tác giữa CNRS Pháp

và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam về ăn mòn và bảo vệ vật liệu

2 Giới thiệu về Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ chống ăn mòn.

2.1 Các thành viên trong phòng

Phòng có 07 thành viên, trong đó có 02 Phó giáo sư; 01 tiến sĩ; 03 thạc sĩ và 01

 PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng

 Ths Nguyễn Thùy Dương, NCV

 Ths Nguyễn Anh Sơn, NCV

 Ths Thái Thu Thủy, NCV

 Cn Vũ Kế Oánh, NCV

2.2 Lãnh đạo phòng qua các thời kỳ:

 Trưởng phòng: PGS TS Bùi Thị An, nguyên Viện Trưởng

 Trưởng phòng: PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng

 Phó Trưởng phòng: TS Lê Trọng Hậu

2.3 Lĩnh vực nghiên cứu, hoạt động

 Xử lí bề mặt kim loại: Nghiên cứu xử lí bề mặt thép trước khi sơn bằng cáchợp chất không độc hại, thân thiện môi trường

 Phụ gia cấu trúc nano: Nghiên cứu chế tạo phụ gia nano để gia cường các tínhchất cơ lý, các tính chất đặc biệt, các phụ gia nano mang ức chế ăn mòn Chế tạo vànghiên cứu cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của các lớp phủ polyme nanocompozit

 Polyme dẫn: Tổng hợp và ứn dụng polymedẫn trong bảo vệ chống ăn mòn

2.4 Cơ sở vật chất

Các thiết bị nghiên cứu:

 Máy đo tổng trở AUTOLAB P30

 Máy li tâm tốc độ cao 11000 vòng/phút Hettich (Đức)

 Máy trộn lắc 3 chiều

 Máy tạo màng li tâm

 Máy mài mẫu

 Hệ thiết bị xác định tính chất cơ lí của lớp phủ: máy đo độ cứng, độ bền vađập, độ bám dính, độ rỗ, độ phấn hóa của màng sơn

 Tủ thử nghiệm mù muối

 Tủ thử nghiệm nóng ẩm tử ngoại ATLAS UVCON UC-327-2

 Trạm phơi mẫu Quảng Ninh

 Trạm phơi mẫu Nha Trang

CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP

1 Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại

1.1 Ăn mòn kim loại

1.1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại là quá trình phá huỷ kim loại dưới tác dụng của môi trường xung quanh để chuyển kim loại sang dạng bền vững hơn (hợp chất).Về mặt danh pháp

thì từ ăn mòn được dịch từ từ ngữ “corosion”, nó được bắt nguồn từ từ ngữ La Tinh

“corodère” có nghĩa là sự gặm nhấm làm hao mòn dần.

Phương trình mô tả hiện tượng ăn mòn kim loại trong các môi trường có dạng như sau: M – ne → Mn+

Trong đó: M là kim loại, n là số electron trong nguyên tử kim loại bị mất đi khi

bị oxi hoá tạo thành ion kim loại Mn+ Ion kim loại sau đó có thể tồn tại ở dạng tự do trong dung dịch hoặc có thể bị kết tủa dưới dạng hydroxit hay oxit tuỳ theo điều kiện môi trường

1.1.2 Nguyên nhân gây ăn mòn kim loại

Ăn mòn là một phản ứng điện hóa gồm ba bước Oxy tự do trong nước tiếp xúc với bề mặt kim loại tại một điểm (gọi là cathode) phản ứng với nước Ở một điểm kháctrên bề mặt kim loại (gọi là anode), phản ứng oxy hóa của kim loại xảy ra giải phóng

ra electron Sự kết hợp của electron tự do, oxy và nước tạo thành các ion hydroxit Cácion hydroxit này sau đó kết hợp với các ion kim loại, vốn đã được giải phóng tại anode

do phản ứng oxy hóa, tạo thành các hydroxit kim loại không tan Kết quả của quá trìnhnày là kim loại bị mất mát và hình thành gỉ

1.1.3 Phân loại ăn mòn kim loại

Căn cứ vào nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng người ta có thể phân chia ra các loại ăn mòn như sau:

a Phân loại theo môi trường sử dụng

Theo cách này, ăn mòn kim loại được phân theo môi trường ăn mòn tự nhiên (khí quyển, đất và nước biển) và công nghiệp (nhà máy hóa chất, hầm mỏ, dầu khí…)

b Phân loại theo đặc trưng phá huỷ

+ Ăn mòn rộng khắp: Ăn mòn rộng khắp có thể đồng đều - xảy ra với tốc độ

như nhau trên toàn bộ bề mặt kim loại hay không đồng đều - xảy ra với tốc độ khác nhau trên các vùng bề mặt kim loại khác nhau

+ Ăn mòn cục bộ: Là dạng ăn mòn mà sản phẩm ăn mòn xuất hiện tập trung ở

một số miền, thậm chí một vài điểm trên toàn bộ bề mặt kim loại, hợp kim nên không đồng nhất tạo điều kiện cho ăn mòn phát triển Tuỳ thuộc vào các đặc trưng, các dạng

ăn mòn cục bộ được chia ra thành các dạng sau:

+ Ăn mòn điểm

+ Ăn mòn lỗ (ăn mòn pitting)

+ Ăn mòn cấu trúc lựa chọn

+ Ăn mòn giữa tinh thể

+ Ăn mòn khe

+ Ăn mòn hố

+ Ăn mòn dưới bề mặt

+ Ăn mòn xuyên thủng

c Phân loại theo cơ chế ăn mòn

Ngày nay, trong một nghĩa tương đối, sự phá hủy kim loại do tác nhân hóa học của môi trường gây ra xảy ra theo hai cơ chế: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học

Ăn mòn hoá học: Là sự phá hủy kim loại bởi phản ứng hóa học dị thể khi bề

mặt kim loại tiếp xúc với môi trường gây ăn mòn, khi đó kim loại bị chuyển thành ion kim loại đi vào môi trường trong cùng một giai đoạn

Ví dụ: Các ống khói của lò cao, ống xả của động cơ nhiệt, các mái tôn của lò rèn, lò cán thép…thường xuyên ở nhiệt độ cao nên nhanh mục nát vì bị oxi của không khí oxi hóa thành các oxit kim loại:

Cu + ½O2 CuO

3Fe + 2O2 Fe3O4

Ăn mòn điện hoá: Là sự phá huỷ kim loại bởi quá trình tương tác của môi

trường ăn mòn với bề mặt kim loại theo cơ chế điện hoá Quá trình phá huỷ kim loại theo cơ chế này không phải xảy ra trong một giai đoạn mà nó thường xuyên gồm nhiềugiai đoạn và tại nhiều vị trí khác nhau trên bề mặt kim loại

Các thí dụ điển hình là ăn mòn kim loại trong khí quyển có ngưng tụ ẩm, màng điện ly trên bề mặt kim loại hay trong môi trường điện ly nước biển Ăn mòn điện hoá bao giờ cũng gắn với sự hình thành các vi pin, các vi pin này là những vi phân đoản mạch, vi catôt và vi anôt và chúng được nối trực tiếp với nhau

Quá trình anôt: M – ne → Mn+

Quá trình catôt: [Oxh] + ne → [Kh]

Chất oxy hoá ở đây thường là oxy hoặc ion hydro

Trong quá trình xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá thì trên anôt kim loại bị hoà tan để lại electron và qua dây dẫn loại 1 (nền kim loại hoặc dây dẫn kim loại) electron được di chuyển đến catôt, tại đó xảy ra các quá trình trên

Pin ăn mòn được hình thành từ các kim loại có bản chất không giống nhau (nhưtrường hợp các hợp kim) và do các tinh thể kim loại định hướng khác nhau trên cùng một bề mặt kim loại Pin nồng độ được hình thành do sự tiếp xúc của kim loại đồng

nhất với một dung dịch mà nồng độ chất oxy hoá không đồng nhất ở mọi nơi trong dung dịch.

d Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn kim loại

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn trong tháp giải nhiệt, có một số yếu

- Tổng chất rắn hòa tan TSD: nước có TSD cao thì có độ dẫn cao và cũng tạokhả năng cho phản ứng điện hóa cao Chloride (Cl- )và sulphate (SO42-) là đặc biệt dễgây ăn mòn

- Tăng trưởng của vi sinh vật: lắng đọng của các chất hữu cơ hoặc vô cơ có thểgây ra các rỗ khí và xói mòn/ăn mòn của một số hợp kim do gia tăng tính bất ổn cục

bộ Vi sinh tăng trưởng thúc đẩy cơ chế hình thành phản ứng ăn mòn và ngoài ra, sảnphẩm phụ của một số sinh vật như vi khuẩn kị khí là H2S cũng gây ra ăn mòn

- Vận tốc dòng chảy: khi vận tốc dòng chảy của nước cao thì làm tăng sự ănmòn do mang theo oxy vào kim loại và mang đi sản phẩm của ăn mòn với tốc độnhanh Khi vận tốc dòng chảy thấp, các chất lơ lửng lắng đọng có thể hình thành các tếbào ăn mòn cục bộ, do đó cũng làm tăng sự ăn mòn

- Nhiệt độ: mỗi khi tăng nhiệt độ từ 14-17°C thì tỷ lệ ăn mòn tăng lên gấp đôi.Trên 88°C, khi nhiệt độ tăng thêm thì có ít ảnh hưởng đến sự ăn mòn trong hệ thốngnước giải nhiệt

Một số chất gây ô nhiễm, như H2S và NH3, có thể tạo ra nước ăn mòn ngay cả khi độ cứng tổng và độ kiềm tương đối cao

1.2 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại

Để đưa ra các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại người ta phải dựa trên các nguyên nhân và cơ chế của quá trình phá hủy kim loại, do vậy có thể chia ra các phương pháp sau:

- Thay đổi tính chất của môi trường chất điện ly

- Thay đổi tính chất của vật liệu kim loại

- Cách ly vật liệu kim loại với môi trường chất điện ly

a Thay đổi tính chất của môi trường chất điện li

Để thay đổi tính chất của môi trường chất điện li, người ta loại bỏ các chất điện

li có trong môi trường hoặc đưa vào môi trường các chất làm giảm tính điện li của chất

điện li Chẳng hạn nếu oxi hoà tan trong dung dịch là nguyên nhân ăn mòn người ta đuổi oxi vào không khí hay đưa vào các chất hấp phụ đặc biệt như hidrazon hidrat, natri sunfit … Để làm giảm tính xâm thực của các dung dịch axit, muối, bazơ người ta thêm vào dung dịch các chất ức chế ăn mòn Để bảo vệ chi tiết máy chống ăn mòn khí quyển người ta dùng các chất ức chế bay hơi.

b Thay đổi tính chất của vật liệu kim loại

Để thay đổi tính chất của vật liệu kim loại người ta có thể sử dụng loại vật liệu khác có tính bền vững đối với chất điện li để thay thế cho vật liệu kim loại kém bền trong môi trường ăn mòn Việc hợp kim các kim loại cũng là một trong những phương pháp tương đối được dùng phổ biến trong hoạt động sản xuất, phương pháp này sẽ tạo

ra các loại thép mới, hợp kim mới Độ bền của vật liệu kim loại được nâng cao bằng biến đổi thành phần lên hợp kim (đưa thêm vào các nguyên tố trong hợp kim) hoặc tác động lên sự phân bố pha hoặc giảm nguy cơ nứt hoặc giòn hóa do hydro

c Cách li vật liệu kim loại với môi trường điện li

Hiện nay phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp là ngăn cách bề mặt vật liệu kim loại ra khỏi môi trường chất điện li (môi trường xâm thực) bằng lớp phủ bám dính tốt, không thấm và kín khít, độ cứng cao và điện trở thấp, không bị ăn mòn hoặc bị ăn mòn với tốc độ ăn mòn yếu hơn tốc độ ăn mòn của kim loại cần được bảo vệ, có độ bền cao Có nhiều loại lớp phủ nhưng dựa vào thực tế chúng ta có thể chia thành ba loại chính sau:

+ Lớp phủ kim loại

+ Lớp phủ phi kim loại

+ Lớp phủ hữu cơ

Nhiệm vụ cơ bản nhất của lớp phủ này là làm cô lập, cách li kim loại với môi trường chất điện li Sự có mặt của lớp phủ kim loại sẽ làm kìm hãm tốc độ của quá trình ăn mòn kim loại Làm cho kim loại kéo dài được tuổi thọ sử dụng, cũng như chất lượng cao hơn so với kim loại không phủ sơn bảo vệ

2 Khái quát về sơn

2.1 Khái quát lịch sử ra đời của sơn

Từ hàng nghìn năm trước, sơn đã được sử dụng ở các cung đình châu Á, nhưngchúng không phải sơn bảo vệ mà chỉ mang tính chất trang trí là chủ yếu Dầu được sửdụng chủ yếu là dầu thông, vecni hoặc dịch từ nhựa kiến Ở châu Âu đã sử dụng dầuthô từ thế kỷ VIII đến nay, dầu thiên nhiên dần được thay thế bằng các chất nhântạo(nhựa tổng hợp) Vào khoảng thế kỷ XVIII-XIX, hóa chất đã được bắt đầu sử dụngvào việc bảo vệ bề mặt Đầu thế kỷ XX, kỹ thuật sơn đã ra đời gắn liền với nó là sự rađời của nhựa phenolfolmandehit