Nghiên cứu chế tạo màng mỏng kích thước micromet trên cơ sở các sản phẩm dầu mỏ để bảo vệ vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự

Do vậy, hướng nghiên cứu chế tạo màng phủmỏng trên cơ sở dầu, mỡ, polyme kết hợp với phụ gia nano có hoạt tính cao chống ăn mòn kim loại, trong đó có vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự để

TRẦN VĂN HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KÍCH THƯỚC MICROMET TRÊN CƠ SỞ CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ ĐỂ BẢO VỆ

VŨ KHÍ TRANG BỊ KỸ THUẬT QUÂN SỰ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2019

TRẦN VĂN HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KÍCH THƯỚC MICROMET TRÊN CƠ SỞ CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ ĐỂ BẢO VỆ

VŨ KHÍ TRANG BỊ KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 9 44 01 14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS TS Nguyễn Mạnh Tường

2 PGS TS Nguyễn Thế Nghiêm

Hà Nội – 2019

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các tài liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019

Nghiên cứu sinh

Trần Văn Hiền

LỜI CẢM ƠN

Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng Nghiên cứu sinh xin được chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tường và PGS TS Nguyễn Thế Nghiêm đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án.

NCS tỏ lòng biết ơn đối với các Thầy, Cô giáo trong và ngoài Quân đội, đặc biệt là các Thầy giáo, các chuyên gia của Viện Khoa học và Công nghệ quân sự đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.

Trân trọng cảm ơn các đồng chí lãnh đạo, thủ trưởng Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Phòng Đào tạo/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Hóa học – Vật liệu, các Nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ NCS hoàn thành bản luận án này.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019

Nghiên cứu sinh

Trần Văn Hiền

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii

DANH MỤC CÁC BẢNG xii

M U 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Ăn mòn và chống ăn mòn kim loại 5

1.1.1 Ăn mòn kim loại 5

1.1.2 Chống ăn mòn kim loại: 6

1.2 Các phương pháp bảo quản kim loại bằng màng phủ 7

1.2.1 Màng phủ bảo quản trên cơ sở dầu gốc khoáng 7

1.2.2 Màng phủ bảo quản kim loại trên cơ sở mỡ 8

1.2.3 Màng bảo quản trên cơ sở polyme có chất ức chế ăn mòn kim loại 12

1.3 Một số phụ gia chống ăn mòn, bảo vệ kim loại thông dụng 13

1.3.1 Phụ gia chống oxi hóa… 14

1.3.2 Phụ gia chống ăn mòn… 15

1.4 Phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon và graphen biến tính 17

1.4.1 Vật liệu ống nano cacbon 20

1.4.2 Các phương pháp biến tính ống nano cacbon 22

1.4.3 Vật liệu graphen 24

1.4.4 Các phương pháp biến tính graphen 26

1.5 Các phương pháp chế tạo màng phủ 31

1.5.1 Phương pháp tạo màng bằng thiết bị phun áp lực… 31

1.5.2 Kỹ thuật tạo màng bằng phương pháp nhúng … 32

1.6 Những vấn đề nghiên cứu trong luận án … 33

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị 35

2.1.1 Nguyên vật liệu, hóa chất 35

2.1.2 Dụng cụ 38

2.1.3 Thiết bị 38

2.2 Phương pháp thực nghiệm 38

2.2.1 Biến tính ống nano cacbon bằng axit stearic 38

2.2.2 Biến tính graphen bằng axit stearic 41

2.2.3 Tổng hợp biến tính graphen oxit bằng dedocyl amin (C12H25NH2) 43

2.3 Các kỹ thuật phân tích, đánh giá cấu trúc vật liệu 44

2.3.1 Xác định cấu trúc của vật liệu 44

2.3.2 Nghiên cứu công nghệ chế tạo màng phủ bảo quản 46

2.4 Chế tạo chất tạo màng dầu, mỡ, polyme với phụ gia biến tính 47

2.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của chất tạo màng (dầu, mỡ, polyme) 50

2.5.1 Xác định trị số axit theo TCVN 2695:2008… 50

2.5.2 xác định độ nhớt động học theo TCVN 3171:2011 50

2.5.3 Phương pháp xác nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ theo TCVN 2097:07… 51

2.5.4 Xác định độ bền oxi hóa theo ASTM D 942-02 52

2.5.5 Phương pháp xác định độ bám dính theo tiêu chuẩn TCVN 2079: 1993… 52

2.5.6 Phương pháp xác định độ bền uốn TCVN 2099:2007 53

2.6 Kỹ thuật đánh giá tính năng bảo quản của màng phủ 53

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

3.1 Kết quả tổng hợp phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon và graphen 56

3.1.1 Kết quả tổng hợp phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon (CNT-SA) 56

3.1.2 Kết quả tổng hợp phụ gia trên cơ sở graphen biến tính (GO-SA) 62

3.1.3 Phụ gia trên cơ sở graphen oxit biến tính amin hóa 67

3.2 Kết quả khảo sát vật liệu và lớp phủ bảo quản 71

3.2.1 Kết quả khảo sát phụ gia CNT-SA với chất tạo màng dầu CS100 71

3.2.2 Khả năng bảo vệ kim loại của màng dầu CS100/CNT-SA 75

3.3 Kết quả khảo sát phụ gia GO-SA với chất tạo màng dầu SN150 82

3.3.1 Khảo sát sự tương hợp của phụ gia GO-SA với dầu SN150 82

3.3.2 Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ kim loại của màng dầu SN150/GO-SA 85

3.4 Kết quả đánh giá tính năng phụ gia GO-Amin với dầu HD50 91

3.4.1 Kết quả khảo sát sự tương hợp của phụ gia GO-Amin với dầu HD50 91

3.4.2 Kết quả khảo sát một số tính năng của dầu khi pha phụ gia GO-Amin 92

3.5 Kết quả khảo sát mỡ hydrocacbon với phụ gia CNT-SA và GO-SA 95

3.5.1 Khảo sát khả năng tương hợp của phụ gia với mỡ hydrocacbon 95

3.5.2 Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ của màng phủ trên mỡ hydrocacbon 97

3.6 Kết quả khảo sát phụ gia CNT-SA với chất tạo màng PVA 102

3.6.1 Đánh giá sự tương hợp của phụ gia CNT-SA với PVA 103

3.6.2 Kết quả khảo sát các tính chất của màng PVA 105

3.6.3 Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ kim loại của màng phủ PVA 108

3.7 Kết quả thử nghiệm thực trong điều kiện thực tế 111

3.7.1 Kết quả thử nghiệm trong điều kiện khắc nghiệt 111

3.7.2 Kết quả thử nghiệm thực tế bảo quản vật tư, vũ khí trang bị quân sự 113

KẾT LUẬN 117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Ã CÔNG BỐ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Độ nhớt động họcThép cacbonGraphen oxitGraphen biến tính với axit stearicGraphen biến tính với aminTiêu chuẩn quốc gia NgaHợp cách

Hiệu quả bảo vệDầu động cơPhổ hồng ngoạiHằng số

Khối lượngNitrit dixiclohexylaminCực đại

(micromet) Đơn vị độ dày màngCực tiểu

Ống nano cacbon đơn lớpPolyvinyl ancol

Mỡ bảo quản hydrocacbonGốc tự do

Ống nano cacbon đa lớpThời gian chảy, [s]

Trị số axitTrị số kiềm tổngTiêu chuẩn Việt NamPhân tích nhiệt trọng lượngChất ức chế bay hơi

Độ nhớt động học

Vũ khí trang bị kỹ thuậtPhổ nhiễu xạ tia X

Độ dày màng ướtKhối lượng mẫu [mmg]

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1: Bảo quản khí tài quân sự bằng màng mỡ hydrocacbon 9

Hình 1.2: Bảo quản súng bộ binh bằng màng polyme có chất ức chế ăn mòn 12

Hình 1.3: Sự hình thành lớp màng bảo vệ lên bề mặt kim loại 15

Hình 1.4: Số công trình công bố về CNT và graphen trong 10 năm gần đây 18

Hình 1.5: Sự phân bố của các công trình công bố liên quan đến hai vật liệu CNT và graphen trên thế giới. 18

Hình 1.6: Mô tả cấu trúc của SWCNT và MWCNT 21

Hình 1.7 Một số nhóm chức được biến tính 23

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý biến tính vật liệu CNT 23

Hình 1.9: Quá trình biến tính CNT với amin. 23

Hình 1.10: Biến tính CNT bằng chất lỏng ion 24

Hình 1.11 Graphen hiện hữu với mặt lồi lõm của không gian 3 chiều. 25

Hình 1.12: Sơ đồ tổng hợp GO bằng phương pháp Hummer 27

Hình 1.13 So sánh sản phẩm và hiệu suất của các mẫu GO khác nhau 28

Hình 1.14 Cơ chế hình thành GO từ graphit 29

Hình 1.15: Quá trình biến tính graphen bằng chất lỏng ion và tác dụng chống mài mòn của phụ gia GO- Chất lỏng ion. 31

Hình 1.16: Sơ đồ mô hình quá trình phun tạo màng 32

Hình 1.17: Tạo màng bằng phương pháp nhúng 33

Hình 2.1: (a)Làm ướt CNT bằng H2O và làm sạch bằng HCl (b) 39

Hình 2.2: Quá trình oxi hóa CNT 39

Hình 2.3: Quá trình biến tính CNT-O bằng axit stearic 40

Hình 2.4: Sơ đồ quá trình biến tính ống nano cacbon 40

Hình 2.5: Cấu trúc graphen và GO 41

Hình 2.6: Phản ứng biến tính GO bằng axit stearic 42

Hình 2.7: Khả năng phân tán của GO- SA trong dầu 42

Hình 2.8: Sơ đồ quá trình biến tính GO-SA 43

Hình 2.9: Sơ đồ quá trình biến tính GO-Amin 44

Hình 2.10: Màn hình hiển thị kính hiển vi kỹ thuật số 46

Hình 2.11: Quy trình các bước trong công nghệ chế tạo màng 47

Hình 2.12: Sơ đồ quy trình chế tạo mỡ hydrocacbon 49

Hình 2.13: Thiết bị đo độ dày màng mỏng theo tiêu chuẩn TCVN 9760:2013 52

Hình 2.14: Mẫu thử nghiệm đo độ bám dính và bảng phân loại kết quả 52

Hình 2.15: Thiết bị đo độ bền uốn của màng mỏng 53

Hình 2.16: Mẫu thử nghiệm đo độ bền uốn của màng mỏng 53

Hình 2.17: Mẫu trước thử ăn mòn (a) và thiết bị đo ăn mòn nhiệt ẩm (b) 53

Hình 2.18: Thiết bị thử nghiệm mù muối Erichsen, LB Đức 53

Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của vật liệu CNT 56

Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của vật liêu CNT-O 56

Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của vật liệu CNT-SA 57

Hình 3.4: Giản đồ XRD của mẫu CNT, CNT-O, CNT-SA 58

Hình 3.5: Giản đồ XRD của axít stearic (SA)[65] 59

Hình 3.6: Giản đồ phân tích nhiệt TGA của ống nanocacbon 59

Hình 3.7: Giản đồ phân tích nhiệt TGA của CNT oxy hóa 60

Hình 3.8: Giản đồ phân tích nhiệt của CNT-SA 60

Hình 3.9: Ảnh SEM hình thái học bề mặt của CNT (a) hoạt hóa, CNT sau khi hoạt hóa CNT-O (b) và vật liệu CNT-O sau biến tính CNT-SA (c) 61

Hình 3.10: Sự phân tán của CNT (a) và CNT-O (b) trong nước 62

Hình 3.11: Phổ hồng ngoại của graphit (a) và graphen oxit (GO)(b) 63

Hình 3.12: Phổ hồng ngoại của GO-SA 64

Hình 3.13: Giản đồ XRD của graphite, GO và GO-SA 65

Hình 3.14: Giản đồ phân tích nhiệt TGA của graphit và GO 65

Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiệt TGA của GO-SA 66

Hình 3.16: Ảnh SEM hình thái học của graphit(a), graphen oxit(b), và GO-SA(c).67 Hình 3.17: Phổ hồng ngoại của GO-Amin 68

Hình 3.18: Phân tích nhiệt TGA của GO-Amin 69

Hình 3.19: Giản đồ XRD của mẫu GO-Amin 70

Hình 3.20: Ảnh chụp SEM của mẫu GO sau khi biến tính amin 70

Hình 3.21: Sự phân tán của phụ gia CNT-SA trong dầu gốc CS100 71

Hình 3.22: Bề mặt phân bố phụ gia CNT-SA nồng độ 0,15% và 0,20%KL 74

Hình 3.23: Đồ thị đường cong Tafel của màng dầu CS100/CNT-SA trên điện cực đồng 75

Hình 3.24: Đồ thị sự thay đổi hiệu quả bảo vệ trên điện cực đồng 76

Hình 3.25: Đồ thị đường cong Tafel đo trên điện cực sắt của màng dầu CS100/ CNT-SA 77

Hình 3.26: Đồ thị sự thay đổi hiệu quả bảo vệ kim loại trên điện cực sắt 77

Hình 3.27: Đồ thị đường cong Tafel của màng dầu CS100/CNT-SA trên điện cực nhôm 78

Hình 3.28: Đồ thị sự thay đổi của hiệu quả bảo vệ kim loại 78

Hình 3.29: Dầu SN150 sau khi phân tán phụ gia GO-SA ở các nồng độ 0,04%; 0,06%; 0,08%; 0,10%; 0,15%; 0,20% KL 82

Hình 3.30: Kết quả khảo sát sự bố phụ gia trên bề mặt kim loại 85

Hình 3.31: Đồ thị đường cong Tafel của màng dầu SN150/GO-SA trên điện cực đồng 86

Hình 3.32: Đồ thị sự thay đổi hiệu quả bảo vệ trên điện cực đồng 86

Hình 3.33: Đồ thị đường cong Tafel của màng dầu SN150/GO-SA trên điện cực sắt .87

Hình 3.34: Đồ thị sự thay đổi hiệu quả bảo vệ trên điện cực sắt 87

Hình 3.35: Đồ thị đường cong Tafel của màng dầu SN150 /GO-SA trên điện cực nhôm 88

Hình 3.36: Đồ thị sự thay đổi hiệu quả bảo vệ trên điện cực nhôm 89

Hình 3.37: Dầu HD50 trước và sau khi pha phụ gia ở các nồng độ khác nhau 91

Hình 3.38: Đường cong Tafel: a- điện cực đồng; b-điện cực thép 94

Hình 3.39: Mẫu thử nghiệm ăn mòn kim loại: 95

Hình 3.40: Đường cong Tafel của điện cực sắt của màng mỡ 97

Hình 3.41: Đường cong Tafel trên điện cực đồng của màng mỡ 98

Hình 3.42: Đường Tafel trên điện cực nhôm với phụ gia CNT-SA và GO-SA ở

nồng độ 0,15%, 0,2%KL 99

Hình 3.43: Mẫu khảo sát sự tương hợp của phụ gia CNT-SA với PVA 103

Hình 3.44: Sự thay đổi độ nhớt theo nồng độ phụ gia 104

Hình 3.45: Mẫu nhôm thử nghiệm đo độ bền uốn của màng mỏng 107

Hình 3.46: Đường congTafel của màng PVA trên điện cực đồng 108

Hình 3.47: Đường cong Tafel của màng PVA trên điện cực nhôm 109

Hình 3.48: Bề mặt phân bố phụ gia CNT-SA trong màng PVA 110

Hình 3.49: Các mẫu kim loại trong môi trường thử nghiệm 111

Hình 3.50: Các mẫu kim loại sau khi thử nghiệm mức khắc nhiệt 3 112

Hình 3.51: Vỏ đạn 37 mm phủ màng dầu với phụ gia CNT-SA và GO-SA 115

Hình 3.52: Vỏ đạn 37 mm và chi tiết súng AK được phủ màng PVA/CNT-SA 115

Hình 3.53: Vỏ đạn pháo 37 mm phủ màng dầu, mỡ và màng không pha phụ gia sau 18 tháng thử nghiệm 116

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của dầu gốc khoáng 8

Bảng 1.2: Các tính chất của mỡ bảo quản trên cơ sở hydrocacbon 9

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ xà phòng kim loại 10

Bảng 1.4: Phân loại mỡ xà phòng kim loại theo chất làm đặc 11

Bảng 1.5: Số liệu thẩm thấu hơi nước của một số loại màng 13

Bảng 1.6 Tính chất của SWCNT và MWCNT 22

Bảng 1.7: Tính chất vật lý của graphen ở nhiệt độ phòng 25

Bảng 1.8: Bảng tổng hợp các phương pháp chế tạo GO 29

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu CS100 35

Bảng 2.2: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu SN150 35

Bảng 2.3: Một số tính chất của PVA 36

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu HD50 37

Bảng 2.5: Mẫu GO biến tính amin khi thay đổi nhiệt độ 43

Bảng 3.1: Phổ IR của CNT, CNT- OH và CNT-SA 58

Bảng 3.2: Kết quả phổ IR của graphen, GO và GO-SA 64

Bảng 3.3: Phổ IR của GO và GO-Amin 68

Bảng 3.4: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu CS100 sau khi pha phụ gia CNT-SA 72

Bảng 3.5: Khả năng chống oxi hóa của dầu khi pha phụ gia CNT-SA 73

Bảng 3.6: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ và độ nhớt tới độ dày màng dầu 73

Bảng 3.7: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực đồng của màng dầu SC100/CNT-SA 76

Bảng 3.8: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực sắt của màng dầu SC100/CNT-SA 77

Bảng 3.9: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực nhôm của màng dầu SC100/CNT-SA 78

Bảng 3.10: Kết quả thử nghiệm ăn mòn tấm đồng của màng dầu CS100/CNT-SA79 Bảng 3.11: Kết quả khảo sát bằng phương pháp gia tốc ăn mòn nhiệt ẩm của màng dầu CS100 với phụ gia CNT-SA 80

Bảng 3.12: Kết quả khảo sát gia tốc ăn mòn của màng dầu CS100/CNT-SA trongmôi trường nước biển (3% NaCl) 81

Bảng 3.13: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu SN150 khi pha phụ gia GO-SA ở các nồng

độ khác nhau. 83Bảng 3.14: Khả năng chống oxi hóa của dầu CS150/GO-SA 84

Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ nhớt đến độ dày của màng phủ 85Bảng 3.16: Hiệu quả bảo vệ kim loại trên điện cực đồng của dầu SN150/GO-SA 86

Bảng 3.17: Hiệu quả bảo vệ kim loại trên điện cực sắt của dầu SN150/GO-SA 88

Bảng 3.18: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực nhôm của dầu SN150/GO-SA 89

Bảng 3.19: Kết quả đánh giá khả năng bảo vệ của màng dầu SN150/GO-SA ở cácnồng độ khác nhau trên mẫu thép CT3, đồng (Cu) và mẫu nhôm (Al) 90

Bảng 3.20: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu HD50 khi pha phụ gia GO-Amin 92

Bảng 3.21: Kết quả tải trọng hàn dính của dầu HD50 có pha phụ gia GO-Amin 93

Bảng 3.22: Hiệu quả bảo vệ kim loại của màng dầu HD50/GO-Amin 94

Bảng 3.23: Kết quả khả năng bảo vệ kim loại của dầu HD50 với phụ gia GO-Amin 94

Bảng 3.24: Các Chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ hydrocacbon trước và sau phụ khi phântán CNT-SA và GO-SA 0,15%; 0,2% 96

Bảng 3.25: Kết quả khảo sát độ dày màng bằng phương pháp khối lượng 96

Bảng 3.26: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực sắt của màng mỡ với phụ gia CNT-SA vàGO-SA ở nồng độ 0,15%, 0,2%KL 98

Bảng 3.27: Hiệu quả bảo vệ ăn mòn điện cực đồng của màng mỡ với phụ gia

CNT-SA và GO-CNT-SA ở nồng độ 0,15%, 0,2%KL 99Bảng 3.28: Hiệu quả bảo vệ trên điện cực nhôm của màng mỡ với phụ gia CNT-SA

Bảng 3.32: Kết quả độ nhớt biểu kiến của dung dịch PVA với phụ gia CNT-SA 104

Bảng 3.33: Kết quả khảo sát độ dày màng PVA khi pha phụ gia CNT-SA ở nồng độ 0,01 đến

0,2% 105

Bảng 3.34: Kết quả đo độ bám dính của màng PVA 106

Bảng 3.35: Kết quả đo độ bền uốn của màng PVA/CNT-SA 107

Bảng 3.36: Hiệu quả bảo vệ của màng PVA/CNT-SA trên điện cực đồng 109

Bảng 3.37: Hiệu quả bảo vệ của màng PVA/CNT-SA trên điện cực nhôm 110

Bảng 3.38: Kết quả khả năng chống ăn mòn của màng dầu CS100/CNT-SA và màng dầu SN150/GO-SA trong điều kiện khắc nghiệt 112

Bảng 3.39: Kết quả khả năng bảo vệ của mỡ ở các nồng độ phụ gia CNT-SA và GO-SA trong điều kiện khắc nghiệt 113

M U

Ăn mòn kim loại là vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất lớn cho nền kinh tếquốc dân cũng như trong lĩnh vực quân sự Trên thế giới có khoảng một phần batrọng lượng kim loại hàng năm bị ăn mòn, phá hủy Tác hại do ăn mòn kim loại gây

ra là rất lớn, gồm tác hại trực tiếp và gián tiếp Vì thế, chống ăn mòn kim loại là vấn

đề đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu áp dụng để làm giảmthiệt hại kinh tế và an ninh quốc phòng Đặc biệt trong lĩnh vực quân sự, các vũ khí,khí tài kỹ thuật cần được bảo vệ nghiêm ngặt, để đảm bảo nhiệm vụ sẵn sàng chiếnđấu của quân đội Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm như nước ta, tác động của ănmòn kim loại ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ, làm suy giảm độ bền, độtin cậy của vũ khí, thiết bị kỹ thuật quân sự

Hiện nay, quân đội được trang bị một lượng lớn vật tư, khí tài quân sự có từnhiều năm trước, các khí tài chủ yếu được bảo quản bằng dầu, mỡ truyền thống.Trong quá trình sử dụng, sau mỗi chu kỳ bảo quản thì một lượng lớn dầu, mỡ cũthải ra gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, bảo quản bằng dầu, mỡ truyền thốngthông thường tiêu hao nhiều vật tư dẫn đến tăng chi phí, do phương pháp bảo quảnnày đòi hỏi độ dày màng dầu, mỡ lớn Do vậy, hướng nghiên cứu chế tạo màng phủmỏng trên cơ sở dầu, mỡ, polyme kết hợp với phụ gia nano có hoạt tính cao chống

ăn mòn kim loại, trong đó có vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự để giải quyết vấn đềcông nghệ bảo quản cũng như giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường Trong những nămgần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học và công nghệ đã khám phá một loạithù hình mới của cacbon, đó là vật liệu cacbon cấu trúc nano (CNT) Loại vật liệunày có cấu trúc tinh thể độc đáo, sở hữu nhiều tính chất vật l , hóa học và cơ học ưuviệt Chính vì vậy, vật liệu cacbon cấu trúc nano là đối tượng được tập trung nghiêncứu mạnh mẽ trên cả hai phương diện khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng Vìvậy, trong thời gian gần đây vật liệu CNT với cấu trúc định hướng đã thu hút được

sự quan tâm rất lớn của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực chế tạo và ứng dụng Cácnghiên cứu vật liệu cấu trúc nano đang được quan tâm trong nhiều lĩnh vực nhưđiện tử, y tế [19], xử l môi trường và sử dụng chúng trong dầu, mỡ bôi trơn, nhằm

điều chỉnh độ ma sát, giảm mài mòn trong hệ thống máy móc đã được nghiên cứuphát triển [20], [21], [23] Một số nghiên cứu về phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon

và graphen biến tính, có khả năng bảo vệ bề mặt kim loại hiệu quả Các hợp chấtgraphen và ống nano cacbon được biết đến như phụ gia ức chế ăn mòn kim loạidạng màng phủ [24-26] Các hợp chất này đang nhận được nhiều sự quan tâmnghiên cứu nhằm thay thế các phụ gia truyền thống Trong nội dung luận án, trọngtâm là nghiên cứu biến tính ống nano cacbon, graphen và khảo sát sự tương hợp củaphụ gia khi phân tán trong dầu, mỡ, polyme nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ chống

ăn mòn kim loại của màng phủ

Đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng kích thước micromet trên cơ sở các sản phẩm dầu mỏ để bảo vệ vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự”.

Mục tiêu nghiên cứu: biến tính ống nano cacbon, graphen và nghiên cứu ứngdụng làm phụ gia trong dầu, mỡ, polyme để chế tạo màng phủ bảo quản chống ănmòn kim loại, mở ra một ứng dụng mới cho bảo quản vũ khí trong lĩnh vực quân sự

Để thực hiện mục tiêu trên, nội dung chính luận án thực hiện các vấn đề sau:

1 Biến tính ống nano cacbon, graphen và khảo sát cấu trúc của vật liệu nhằmmục đích tăng cường khả năng phân tán trong dầu, mỡ, polyme, sử dụng làm phụgia;

2 Nghiên cứu sự tương hợp của phụ gia nano cacbon và graphen biến tínhvới chất tạo màng trên cơ sở dầu, mỡ, polyme và nghiên cứu phương pháp chế tạomàng phủ bảo quản kim loại;

3 Nghiên cứu, đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại của màngphủ bằng các phép đo trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực tế bảo quản vật

tư VKTBKTQS

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

Nội dung nghiên cứu và kết quả đạt được của luận án mở ra hướng nghiêncứu mới về ứng dụng của vật liệu tiên tiến có cấu trúc nano làm phụ gia cho dầu,

mỡ, polyme để chế tạo màng phủ bảo quản kim loại Kết quả luận án góp phần phát

triển chuyên ngành hóa học hữu cơ và chủ động chế tạo các vật liệu bảo quản trongnước nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ VKTBKTQS, giảm chi phí và thân thiện vớimôi trường.

- Sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trên thị trường, ổn định đó là vật liệu ốngnanocacbon, vật liệu graphit, dầu gốc khoáng, dầu động cơ và polyme;

- Ứng dụng phụ gia nano cacbon, graphen biến tính vào chế tạo màng phủ bảo quản VKTBKTQS

Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án:

Để thực hiện các nội dung trong luận án, ngoài các phương pháp tổng hợphữu cơ thông thường như đun hồi lưu, khuấy trộn hỗn hợp phản ứng, siêu âm, táchchiết Các phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu: phương pháp phân tích phổhồng ngoại IR, XRD, phân tích nhiệt TGA và chụp hình bề mặt vật liệu bằng kínhhiển vi điện tử quét (SEM) Ngoài ra, luận án sử dụng các phương pháp phân tíchđánh giá tính năng kỹ thuật của màng phủ như: các tính chất hóa l của chất tạomàng và các phương pháp đánh giá khả năng bảo vệ kim loại của màng phủ

Bố cục của luận án bao gồm:

Phần mở đầu và 03 chương (chương 1, 2, 3), kết luận, tài liệu tham khảo

Phần mở đầu: Tính cấp thiết của đề tài luận án, giới thiệu khái quát về mục tiêu,

nội dung và phương pháp tiếp cận nghiên cứu, nghĩa khoa học, tính thực tiễn vàgiới thiệu bố cục nội dung luận án

Chương 1: Tổng quan về ăn mòn và chống ăn mòn kim loại, các phương

pháp bảo quản kim loại bằng các loại màng phủ, giới thiệu các loại phụ gia chống

ăn mòn, chống oxy hóa, các phương pháp chế tạo màng Tổng hợp đánh giá về tìnhhình nghiên cứu ứng dụng của vật liệu ống nano cacbon và graphen trong và ngoàinước

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu: Quá trình tổng hợp

phụ gia, các phương pháp khảo sát cấu trúc vật liệu, phương pháp chế tạo màng.Các phương pháp phân tích chỉ tiêu kỹ thuật của chất tạo màng và đánh giá tính

năng kỹ thuật của màng phủ bảo quản kim loại trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực tế bảo quản VKTBKTQS.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Kết quả nghiên cứu biến tính ống nano cacbon, graphen và khảo sát cấu trúc của vật liệu

- Kết quả khảo sát các chỉ tiêu hóa l của chất tạo màng trên cơ sở dầu, mỡ, polyme trước và sau khi phân tán phụ gia

- Kết quả khảo sát tính năng chống ăn mòn kim loại của màng

- Đánh giá khả năng bảo quản thực tế vật tư kỹ thuật quân sự

Kết luận của luận án: là những kết quả nghiên cứu chính trong nội dung

nghiên cứu đạt được, những điểm đóng góp mới và đề xuất hướng nghiên cứu tiếptheo của luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Ăn mòn và chống ăn mòn kim loại

1.1.1 Các nội dung về mòn kim loại

- Ăn mòn kim loại: quá trình phá huỷ kim loại do các tác nhân hóa học củamôi trường hoặc tác dụng điện hóa giữa kim loại và môi trường gây ra Quá trình ănmòn kim loại bị ảnh hưởng rất lớn bởi cấu tạo của kim loại Phân loại ăn mòn bằngnhiều cách khác nhau phụ thuộc vào môi trường, dạng và cơ chế ăn mòn [1], [2]

Phân loại theo môi trường:

- Ăn mòn trong khí: oxi, khí sunfua, khí H2S ,

- Ăn mòn trong không khí: ăn mòn trong không khí ướt, ăn mòn trong khôngkhí ẩm, ăn mòn trong không khí khô;

- Ăn mòn trong đất;

- Ăn mòn trong chất lỏng: kiềm, axit, muối;

Phân loại theo cơ chế ăn mòn:

Theo nghĩa tương đối, sự phá huỷ kim loại do tác nhân hóa học của môi trường gây ăn mòn diễn ra theo hai cơ chế: ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

- Ăn mòn hoá học: sự phá huỷ kim loại bởi phản ứng hoá học dị thể khi bềmặt kim loại tiếp xúc với môi trường gây ăn mòn, khi đó kim loại bị chuyển thànhion kim loại đi vào môi trường trong cùng một giai đoạn

- Ăn mòn điện hoá: sự phá huỷ kim loại bởi các quá trình tương tác của môitrường ăn mòn với bề mặt kim loại theo cơ chế điện hoá Quá trình phá huỷ kim loạitheo cơ chế này không phải xảy ra trong một giai đoạn mà nó thường xuyên baogồm nhiều giai đoạn và tại nhiều vị trí khác nhau trên bề mặt kim loại (ví dụ, ănmòn trong các môi trường hoá chất, ăn mòn trong môi trường biển) Ăn mòn điệnhoá phá huỷ kim loại tuân theo những quy luật của điện hoá Hiện tượng thụ độngkim loại trong dung dịch điện li ở một điện thế đủ dương sẽ xảy ra phản ứng anotnhư sau:

xMe + yH2O → MexOy + 2yH+ + 2ye

-Phản ứng oxi hoá tạo lên trên kim loại một lớp oxit chặt sít, lớp này sẽ ngăncách kim loại với môi trường ăn mòn Độ dày của lớp này có thể thay đổi từ một lớpphân tử đến vài ngàn Å Thường các điện cực kim oxit loại này bị ăn mòn với tốc độrất nhỏ, khi đó nó được xem là ở trạng thái thụ động [1], [2].

1.1.2 Chống ăn mòn kim loại

Hiện nay có rất nhiều phương pháp chống ăn mòn, bảo vệ kim loại, có thểphân loại thành các loại sau đây:

- Chọn và chế tạo vật liệu có độ bền chống ăn mòn cao làm việc trong nhữngmôi trường ăn mòn

- Chống ăn mòn và bảo vệ kim loại bằng chất ức chế ăn mòn Để hạn chế sựtác động từ môi trường, có thể ngăn cách tác động của môi trường với kim loại bằngcách cải tạo môi trường, loại bỏ các cấu tử gây ăn mòn Ngoài ra, có thể sử dụngcác phụ gia chất ức chế ăn mòn, các phụ gia ức chế ăn mòn thường sử dụng một liềulượng nhỏ đưa vào môi trường để có thể ức chế các quá trình ăn mòn

Tác dụng ức chế là do:

+ Hấp phụ phân tử chất ức chế hữu cơ lên bề mặt kim loại;

+ Thụ động hoá bề mặt kim loại;

+ Tạo lớp kết tủa muối lên bề mặt, ngăn oxi có thể tiếp cận kim loại;

+ Loại bỏ tác nhân ăn mòn (oxi hoà tan);

+ Các chất ức chế làm giảm tốc độ ăn mòn nếu cho một lượng nhỏ, có thểđược phân ra làm hai loại: chất ức chế thụ động và chất ức chế hỗn hợp không thụđộng

+ Chống ăn mòn và bảo vệ kim loại bằng điện cực catot và anot;

- Bảo vệ catot là bảo vệ catot bằng anot hy sinh và phương pháp bảo vệ catotbằng dòng điện ngoài;

- Bảo vệ anot: nguyên tắc của phương pháp bảo vệ anot là phân cực kim loạicần bảo vệ bằng cách chuyển nó về phía điện thế dương hơn, khi đó thế của kimloại sẽ bị dịch chuyển vào vùng thế của trạng thái thụ động

- Bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn bằng các lớp màng phủ Phương pháp nàynhằm cô lập kim loại khỏi môi trường xâm thực Lớp ngăn cách như vậy thườngbằng vật liệu bền ăn mòn, có thể phân loại các lớp phủ như sau [3]:

+ Lớp phủ bằng kim loại nóng chảy

+ Lớp phủ phi kim loại, vô cơ (các loại sơn vô cơ)

+ Lớp phủ hữu cơ (các loại sơn hữu cơ)

+ Các màng phủ trên cơ sở dầu mỏ (dầu, mỡ, …)

1.2 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại bằng màng phủ

1.2.1 Màng phủ bảo quản trên cơ sở dầu gốc khoáng

Dầu gốc khoáng là phân đoạn dầu thu được khi chưng cất từ các phân đoạnnặng dầu thô chưa pha bất cứ phụ gia nào Dầu gốc khoáng có chứa các loạihydrocacbon: parafin mạch thẳng và mạnh nhánh, hydrocacbon no đơn và đa vòng(naphten) có cấu trúc xyclohexan gắn với mạch nhánh parafin

Dầu gốc khoáng thường được dùng để pha chế ra các loại dầu thương phẩmnhư dầu động cơ, dầu máy công nghiệp và dầu chuyển động bánh răng Tuy nhiên,

về đặc tính chống ăn mòn của dầu còn hạn chế, để tăng khả năng chống ăn mòn kimloại cho dầu thì cần bổ sung các chất phụ gia chống oxi hóa, chống gỉ Các tính chấthóa lý của dầu tùy thuộc vào dầu gốc khoáng cơ sở gồm: parafinic, naphtenic,aromatic [4], [5] Dầu gốc khoáng gồm có các nhóm sau:

a Nhóm hydrocacbon naphten-parafin

Nhóm có vòng naphten chứa các nhánh ankyl hoặc iso-ankyl chiếm khoảng

40 đến 80%, số nguyên tử cacbon từ 20 đến 70, tùy thuộc loại dầu mỏ Ngoài ra,còn có các hydrocacbon dạng parafin và iso-parafin với hàm lượng không lớn, sốnguyên tử cacbon < 20, loại nhóm này có tính ổn định hóa học tốt, chỉ số độ nhớtnhỏ… phù hợp để chế tạo mỡ [5]

b Nhóm hydrocacbon thơm và naphten thơm

Nhóm hydrocacbon thơm bao gồm đồng đẳng của benzen, naphtalen, vòngthơm và naphten Các hydrocacbon này dễ bị oxi hóa tạo ra các hợp chất keo, nhựa,đồng thời có chỉ số độ nhớt cao, độ ổn định hóa học thay đổi trong quá trình sửdụng ở nhiệt độ cao [4], [5]

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của dầu gốc khoáng [4]

6 Hydrocacbon nhiều vòng với các chất phi hydrocacbon 8,0

Một số các tính chất của dầu gốc không đáp ứng tính năng bảo quản cho tất

cả các loại thiết bị, động cơ Điều này liên quan đến thực tế dầu khoáng được chưngcất từ dầu thô có thành phần hoá học giống nhau làm hạn chế các tính năng bảoquản kim loại Do vậy, để cải thiện khả năng chống ăn mòn kim loại của dầu này thìcần bổ sung một số phụ gia như: diphenylamin, phụ gia sunfonat, dầu nitro hóa [5]

1.2.2 Màng phủ bảo quản kim loại trên cơ sở mỡ

Mỡ là một hệ gel được tạo thành từ 2 pha, pha phân tán (tác nhân làm đặchay tác nhân gel hóa), môi trường phân tán (dầu, pha lỏng) Ngoài hai thành phầnnày, trong thành phần của mỡ còn có phụ gia, chất độn nhằm cải thiện một số tínhchất của mỡ, hay tạo mỡ có các tính năng đặc biệt Tùy vào nguồn gốc môi trườngphân tán và tác nhân gel hóa là xà phòng mà phân biệt mỡ hydrocacbon hay mỡ trên

cơ sở xà phòng [5]

a Màng phủ bảo quản trên cơ sở mỡ hydrocacbon

Mỡ hydrocacbon chế tạo trên cơ sở các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ gồmdầu khoáng, parafin, petrolactum, xerezin với các phụ gia chống ăn mòn, chống oxihóa, phụ gia chống vi sinh vật… Mỡ có khả năng bảo vệ kim loại ở dạng màng phủ,

có độ bền oxi hóa, bền nước tốt, nhiệt độ nhỏ giọt từ 55 đến 80oC, trị số axit nhỏhơn 1 (bảng 1.2) Mỡ hydrocacbon được sử dụng để bảo vệ kim loại bằng phươngpháp nhúng nóng hoặc phun nóng trên bề mặt kim loại [5]

Bảng 1.2: Các tính chất của mỡ bảo quản trên cơ sở hydrocacbon

6 Hàm lượng tạp chất cơ học, % khối lượng, không lớn hơn 0,07

Hình 1.1: Bảo quản khí tài quân sự bằng màng mỡ hydrocacbon.

Sử dụng màng bảo quản trên cơ sở mỡ hydrocacbon kết hợp phụ gia chống

ăn mòn kim loại có hiệu quả tốt đối với các vật tư, chi tiết máy, phụ tùng kim loại,trong điều kiện niêm cất trung và dài hạn Chu kỳ bảo quản từ 3 đến 5 năm [5]

Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới thông thường mỡ hydrocacbon bảo quảnđược 2 đến 3 năm Trước đây, người ta cho rằng mỡ chỉ có tác dụng ngăn cản cơhọc, không cho bề mặt kim loại tiếp xúc với ẩm và các tác nhân ăn mòn Ngày nay,các tính chất bảo vệ của mỡ phụ thuộc vào bản chất hóa học và vào cấu trúc của nó.Các mỡ bảo quản cần phải trơ với bề mặt kim loại nó bảo vệ, bền nước, bền với môitrường, có độ bền nhiệt cao, nhiệt độ sử dụng cao, có độ ổn định keo cần thiết

b Màng phủ bảo quản trên cơ sở mỡ xà phòng kim loại.

Mỡ xà phòng kim loại được tạo thành từ 2 pha: pha phân tán (tác nhân làmđặc), môi trường phân tán (dầu, pha lỏng) Pha phân tán trên cơ sở là các xà phòng

kim loại như Li, Ca, Al, Br của các axit béo tổng hợp hoặc dầu thực vật đã đượclàm sạch Mỡ xà phòng có thể kết hợp với các chất làm đặc trên cơ sở các sản phẩmdầu mỏ như parapin, petrolatum, xerezin và các phụ gia chống ăn mòn, chống gỉ,chống vi sinh vật Môi trường phân tán là dầu khoáng hoặc dầu công nghiệp có độnhớt trung bình từ 10 đến 15 cSt Mỡ có khả năng bảo vệ kim loại, có độ bền oxihóa cao, độ xuyên kim ở 25oC đạt 200-320 mm, nhiệt độ sử dụng, nhiệt độ nhỏ giọt

từ 80oC đến 200oC cao hơn so với mỡ hydrocacbon Các chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ

xà phòng kim loại được thể hiện trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ xà phòng kim loại [5]

4 Hàm lượng kiềm, axít tan trong nước, mg KOH/g, không lớn hơn 0,05

6 Hàm lượng tạp chất cơ học, % khối lượng, không lớn hơn 0,1

Các chức năng chính của xà phòng kim loại:

- Chức năng bịt kín: dùng để bịt kín trong các trường hợp cần lắp ren các ống

dẫn chất lỏng hay khí, cho các khớp nối đường ống, các đệm nắp máy, các khe hởgiữa các bộ phận hoặc mối nối có ren

- Chức năng bảo vệ, chống ăn mòn kim loại: mỡ được dùng để bảo vệ kim

loại khỏi các loại ăn mòn như: ăn mòn điện hóa (do nước), ăn mòn hóa học (do khí,hơi axit, kiềm…) và các loại ăn mòn khác (ánh sáng, nhiệt độ…)

Đối với từng loại mỡ, dựa vào khả năng chống ăn mòn kim loại mà có mục đích sử dụng khác nhau đáp ứng được các ứng dụng sau:

- Đóng vai trò bịt kín để ngăn chặn sự xâm nhập của bụi bẩn và nước;

- Tạo ra sự bôi trơn toàn bộ để giảm ma sát, chống được ăn mòn;

- Tránh được sự thay đổi về cấu trúc hay duy trì điều kiện làm việc cơ học tạicác ổ trục trong thời gian kéo dài

Mỡ bảo quản trên cơ sở xà phòng kim loại được dùng ở những nơi đòi hỏichất bôi trơn phải giữ nguyên được trạng thái cấu trúc ban đầu Khi sử dụng để bảo

vệ máy móc, động cơ, và các sản phẩm kim loại khác ở ngoài trời cũng như trongkho Do sự thay đổi nhanh của nhiệt độ và độ ẩm không khí, nên bề mặt kim loạixuất hiện sự ngưng tụ ẩm, gây ăn mòn Ngoài ra còn có các tác nhân ăn mòn tồn tạitrong khí quyển hoặc trong các môi trường khác gây ăn mòn hóa học Vì vậy, tínhchất chống ăn mòn kim loại là một trong những tính chất quan trọng của mỡ bảoquản - làm việc [18] Tùy vào mục đính sử dụng trong các trường hợp cụ thể, mỡ xàphòng kim loại được phân loại theo ion kim loại của muối axit béo để sử dụng chobảo quản trong các điều kiện thích hợp như bảng 1.4 dưới đây

Bảng 1.4: Phân loại mỡ xà phòng kim loại theo chất làm đặc [4].

Đặc tínhLoại mỡ

trúc nướcmax, oC

1.2.3 Màng bảo quản trên cơ sở polyme có chất ức chế ăn mòn kim loại

Màng polyme có chứa chất ức chế bay hơi bảo quản kim loại thường được sửdụng để bao gói các vật tư kim loại trong không gian kín Các phụ gia ức chế ănmòn kim loại được sử dụng cho chế tạo màng là các hợp chất hữu cơ, các muốiamin (dẫn xuất béo hoặc dị vòng), với nồng độ chất ức chế khác nhau, tùy thuộc vàoyêu cầu sử dụng để bảo quản kim loại theo thời gian, chu kỳ bảo quản Màng cóchứa chất ức chế chống ăn mòn kim loại được chế tạo bằng công nghệ thổi màngtrên thiết bị thổi gia nhiệt Các chất ức chế đưa vào chế tạo màng ở dạng bột cónhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ nóng chảy của polyme và dễ dàng phân tántrong vật liệu polyme Khi sử dụng màng polyme bảo quản, các chất ức chế bay hơihấp phụ trên bề mặt kim loại ngăn cản quá trình tiếp xúc của các tác nhân gây ănmòn Việc sử dụng màng polyme bảo quản có nghĩa rất lớn đối với các trang bị vũkhí trong điều kiện sẵn sàng chiến đấu, vì khi cần sử dụng, chỉ cần bóc lớp màng ra

là có thể sử dụng được ngay Hình 1.2 thể hiện súng bộ binh được bảo quản bằngmàng polyme có chất ức chế bay hơi

Hình1.2: Bảo quản súng bộ binh bằng màng polyme có chất ức chế ăn mòn Bên

cạnh màng bảo quản polyme có chất ức chế bay hơi, một số màng cũng được sử

dụng để bảo quản kim loại, vật tư vũ khí quân sự như: màng giấy tẩmparafin, màng giấy tẩm chất ức chế bay hơi

Trong quá trình sử dụng, việc lựa chọn màng thích hợp với điều kiện thựctiễn có nghĩa quan trọng trong bảo quản, bảo dưỡng các trang thiết bị quân sự Đặcbiệt với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, chênh lệch nhiều tại các vùng miền ở nước

ta, các vật liệu và công nghệ sử dụng bảo quản cần được lựa chọn phù hợp Vớivùng khí hậu có độ ẩm thấp thì nên sử dụng màng có hệ số thẩm thấu thấp để

hạn chế hơi ẩm nhanh thâm nhập vào không gian bảo quản, với vùng biển đảo sửdụng màng vừa thẩm thấu thấp vừa có độ bền cơ l cao Dựa trên tính chất như độdày màng, hệ số thẩm thấu có thể chọn lựa loại màng cho thích hợp với các sảnphẩm cần chế tạo, nhất là các loại màng trên cơ sở polyme mà ngày nay có thể dễdàng chế tạo được trong nước.

Bảng 1.5: Số liệu thẩm thấu hơi nước của một số loại màng [6]

1.3 Một số phụ gia chống ăn mòn, bảo vệ kim loại thông dụng

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, là các thành phần đượcthêm vào các chất bôi trơn như: dầu mỡ, chất lỏng chuyên dụng để nâng cao cáctính chất riêng biệt cho sản phẩm cuối cùng Thường mỗi loại phụ gia được dùng ởnồng độ từ 0,001 đến 5% KL Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp một phụ gia có thểđược đưa vào ở khoảng nồng độ dao động từ vài phần triệu đến trên 10% [4]

Trong quá trình sử dụng dầu, mỡ dễ bị biến chất làm giảm phẩm chất, chấtlượng Các phụ gia được sử dụng để ngăn chặn các quá trình vật l , hoá học xảy ralàm giảm chất lượng của dầu mỡ Các chức năng chính của phụ gia là:

- Làm tăng độ bền oxi hoá;

- Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác của kim loại trong quá trình oxi hoá;

- Chống ăn mòn, chống gỉ;

- Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật;

- Làm cho dầu, mỡ có khả năng bám dính tốt

1.3.1 Phụ gia chống oxi hóa

Hầu hết các hợp phần của dầu mỡ, trong quá trình sử dụng đều tác dụng vớioxi tạo thành các hợp chất chứa oxi làm mất tính năng của dầu, mỡ Khả năng bềnoxi hoá của các hợp chất hydrocacbon tăng theo thứ tự: hydrocacbon không no <hợp chất dị vòng < hydrocacbon thơm < naphten < parafin Sự oxi hoá làm giảmkhả năng bôi trơn của dầu nhờn, làm dầu dễ bị hư hỏng, tạo ra các hợp chất khácgây ăn mòn máy móc Quá trình oxi hóa xảy ra nhanh hơn khi có mặt các kim loạichuyển tiếp như Cu, Fe, Ni do các ion kim loại đóng vai trò xúc tác cho quá trìnhkhơi mào của phản ứng hóa học và phát triển mạch [4]

Cơ chế oxi hóa dầu, mỡ xảy ra theo 3 bước: khơi mào mạch, phát triển mạch

và kết thúc mạch

Phát triển mạch: R*

+O2 → ROO*ROO* + RH → ROOH+R*Kết thúc mạch: ROO*

+ ROO* → ROOR + O2

Sự tự oxi hóa dầu ở dạng gốc tự do phản ứng với O2 và mất đi một nguyên tửhydro nó sẽ tạo thành các gốc tự do trong bước khơi mào Quá trình oxi hóa có thểxảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao và có ánh sáng Các nguyên tử hydro gần liên kếtđôi, đặc biệt là các nguyên tử H gần kề hai liên kết đôi rất dễ bị loại đi, các gốcalkyl (R*) phản ứng với O2 để hình thành gốc peroxy (ROO*) Phản ứng giữa ankyl

và O2 xảy ra rất nhanh trong điều kiện khí quyển Do vậy, để ngăn cản phản ứngtrong quá trình oxi hóa các thành phần của dầu cần thêm các chất có khả năng hạnchế sinh ra các gốc tự do Một số chất chống oxi hóa được sử dụng trong thời gianqua và được sử dụng trong dầu, mỡ bôi trơn, bảo quản như:

- Các hợp chất lưu huỳnh;- Các hợp chất lưu huỳnh - nitơ;

- Các hợp chất photpho;- Các hợp chất lưu huỳnh - photpho;

- Các hợp chất amin thơm; - Các dẫn xuất của phenol; -

Các hợp chất hữu cơ; - Các hợp chất cơ kim

Dựa vào cơ chế của phản ứng oxi hóa để chia các phụ gia theo cơ chế tácdụng của chúng Đó là phụ gia ức chế quá trình oxi hóa theo cơ chế gốc.

Phụ gia ức chế theo cơ chế gốc là các chất có khả năng tác dụng với các gốc

tự do tạo sản phẩm bền, ngăn chặn giai đoạn phát triển mạch Phụ gia loại này cũngđược xem như các chất chống oxi hóa sơ cấp Cơ chế của chúng là nhường mộtnguyên tử H qua các phản ứng với gốc ankyl peoxit làm gián đoạn cơ chế phát triểnmạch của quá trình oxi hóa dầu [4]

R*+ InhH → RH + Inh*Inh*+ R* → InhR (bền)Các chất ức chế tự nhiên (có chứa S, N) hoặc một số hợp chất trung gianchứa oxi có thể giảm sự tạo gốc tự do Các hợp chất làm gián đoạn cơ chế gốc dâychuyền bằng cách loại bỏ các gốc hoặc phân hủy các peroxyt được gọi là chất ứcchế oxi hóa hay các chất chống oxi hóa

1.3.2 Phụ gia chống ăn mòn

Khi oxi (hay các tác nhân ăn mòn khác) và hơi ẩm tác động đồng thời lên bềmặt kim loại dẫn đến ăn mòn Để hạn chế tác động của tác nhân ăn mòn, có thểngăn cản sự tiếp xúc với bề mặt kim loại bằng các lớp màng bảo vệ với phụ giachống ăn mòn Các chất ức chế vật l là các phân tử có nhánh ankyl mạch dài cónhóm phân cực hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo lớp màng kỵ nước Lớp màng nàyngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của hơi nước từ không khí ẩm hoặc từ oxi lên bề mặtkim loại hình 1.3 là sự hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại [26]

Hình 1.3: Sự hình thành lớp màng bảo vệ lên bề mặt kim loại.

Chất ức chế cùng chất nền tạo lớp màng phủ trên bề mặt kim loại và tạothành lớp màng ngăn cản quá trình thấm ẩm, các tác nhân ăn mòn và oxi Các chất

ức chế vật l khác với các chất ức chế hóa học, các chất ức chế vật l là các phân tử cónhánh ankyl dài có nhóm phân cực sẽ hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo lớp dày, kỵnước Mặt khác, các chất ức chế này hoạt động như các chất nhũ hóa, chúng hoạtđộng hiệu quả nhờ cân bằng hấp phụ - giải hấp phụ

c Phụ gia chống ăn mòn trên cơ sở dầu nitro hóa

Một số phụ gia chống ăn mòn trên cơ sở dầu nitro hóa sử dụng trong dầu, mỡnhư: Dầu AKOP-1 hay P89 (phụ gia tương đương AKOP-1) Phụ gia nitro hóađược sử dụng bảo quản đa kim loại với hàm lượng 5% đến 10% trong dầu, mỡ bảoquản Các phụ gia cùng với chất tạo màng là dầu, mỡ tạo thành màng hấp phụ trên

bề mặt kim loại, ngăn cản sự tiếp xúc với các tác nhân gây ăn mòn

d Phụ gia chống ăn mòn trên cơ sở các hợp chất amin

Phụ gia chống gỉ là các hợp chất amin, imin, các chất này có khả năng hấpphụ lên bề mặt kim loại, khả năng này phụ thuộc nhiều vào cấu trúc hóa học củanhóm chức Trong quá trình bảo vệ, các amin làm thay đổi cấu trúc lớp kép, đồngthời che phủ và cản trở sự tiếp xúc của các cấu tử ăn mòn tiếp xúc trực tiếp lên kimloại Nhờ tính chất hóa học của amin có cặp điện tử tự do của N đóng vai trò nhưmột bazơ khi đó cặp điện tử tự do sẽ kết hợp với proton của axit trong dầu, mỡ hayaxit sinh ra trong quá trình sử dụng [4]

e Phụ gia ức chế bay hơi

Phụ gia ức chế bay hơi sẽ khắc phục các nhược điểm của các loại dầu, mỡbảo quản thông thường Do có tính bay hơi nên chúng hấp phụ lên các bề mặt chitiết, khe, kẽ… mà các phương pháp bảo quản khác khó tiếp cận Hơn nữa, chất ứcchế bay hơi có tác dụng lâu dài khi bảo quản trong không gian kín, trong các động

cơ, thùng chứa kín có thể tích không gian lớn, hệ thống thủy lực…

Các chất ức chế bay hơi có tác dụng bảo vệ theo nguyên lý hấp phụ vật l hayhóa học dạng phân tử hay ion hình thành trên bề mặt kim loại một lớp màng

bảo vệ Quá trình hấp phụ trên bề mặt kim loại có tác dụng kìm hãm các quá trình điện cực của phản ứng điện hóa, có thể phân thành 4 loại chất ức chế [5], [6].

- Chất ức chế anot: kìm hãm quá trình anot, ion hóa kim loại;

- Chất ức chế catot: kìm hãm quá trình catot, khử oxy;

- Chất ức chế hỗn hợp: kìm hãm cả 2 quá trình anot và catot;

- Chất ức chế tăng phản ứng catot: thụ động bề mặt kim loại

Các phụ gia ức chế bay hơi có khả năng bay hơi ở nhiệt độ thường, có khảnăng hấp phụ lên bề mặt kim loại và kìm hãm quá trình anot của phản ứng điện hóagây ăn mòn, các amin thường không ảnh hưởng tới quá trình catot (trong một sốtrường hợp amin làm tăng quá trình catot do làm giảm thế phóng điện hydro, tuynhiên điều này chỉ xảy ra ở thế khá âm, cách xa vùng thế ăn mòn kim loại) Cácnitrit amin được dùng làm chất ức chế bay hơi bảo vệ kim loại đen như: nitritdixiclohexylamin (NDA) Để tăng khả năng bảo vệ đối với kim loại màu thườngchuyển các amin sang dạng muối có khả năng thụ động đối với nhiều kim loại Chất

ức chế bay hơi như vậy gọi là chất ức chế đa năng như: nitrobenzoat amin hay imin:m-nitrobenzoat hexametylenimin; 3,5 dinitrobenzoat dixyclohexylamin [6]

Các chất ức chế ăn mòn tạo thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, cácchất này gồm các chất như axit béo Các chất này chỉ có hiệu quả bảo vệ khi có mặtcủa hơi nước hay các hợp chất phân cực khác vì trong môi trường không phân cực,các axit này là các đime không thể phản ứng với kim loại mà chuyển thànhmonome Một số phụ gia chống ăn mòn điển hình là: benzothiazol, benzotriazol,điphenylamin…

1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu vật liệu CNT, graphen biến tính và ứng dụng làm phụ gia cho chế tạo dầu mỡ bôi trơn.

Trong những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, việc phát triển của khoa học

về vật liệu đã bước vào giai đoạn mới, đặc biệt các vật liệu có kích thước nanomet

và ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo vật liệu tiên tiến phục vụ dân sinhnhư: điện tử, y tế, xử l ô nhiễm môi trường, chống mài mòn, [27-29]

Những tính chất ưu việt của CNT và graphen được quan tâm của các nhànghiên cứu trong mọi lĩnh vực Hình 1.4 cho thấy một số nghiên cứu về CNT vàgraphen trong những năm qua.

Năm 2005 số lượng công trình công bố liên quan đến ba vật liệu trên chỉ đạtkhoảng 5000 công trình, đến năm 2014 đã tăng lên 30000 công trình gấp 6 lần sovới năm 2005 Số lượng các công trình công bố về graphen tăng gấp 8 lần trongvòng 5 năm qua, năm 2010 chỉ với 2000 công trình công bố trong khi năm 2014 đãlên đến 16000 công bố cho thấy graphen đang là mối quan tâm hàng đầu trong cácvật liệu cacbon Các nước tập trung nghiên cứu về fullerene và CNT nhiều nhất làTrung Quốc, Mỹ và Nhật, trong khi đó Hàn Quốc, Mỹ và Trung Quốc lại tập trungnhiều về nghiên cứu graphen Hình 1.4 mô tả sự phân bố của các công trình công bốliên quan đến ba vật liệu: fullerene, CNT và graphen [30], [31]

Hình 1.4: Số công trình công bố về CNT và graphen trong 10 năm [30].

Hình 1.5: Sự phân bố của các công trình công bố liên quan đến hai vật liệu CNT

và graphen trên thế giới [30], [31].

Trên thế giới, các công trình công bố liên quan đến các lĩnh vực ứng dụngvật liệu trên graphen, trong năm 2014 đã có 16000 công trình công bố và khoảng

4000 sáng chế liên quan đến vật liệu graphen [32] Theo thống kê, các bài báo đăng

về vật liệu CNT và graphen trên các tạp chí chuyên ngành trong 4 năm gần đây đãtăng lên rõ rệt, như vật liệu CNT là hơn 18000 công bố Đặc biệt là vật liệu graphen

đã có hơn 58000 công bố, các sáng chế về graphen được phân bố nhiều quốc gia vàtập trung chủ yếu từ các nhà khoa học của SamSung, Viện Hàn lâm Khoa họcTrung Quốc, IBM -Mỹ

Các nghiên cứu trong nước về ứng dụng của vật liệu nano chế tạo vật liệu bôitrơn giảm ma sát: Nhóm nghiên cứu của GS.TS Phạm Hồng Khôi (Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam) đã chế tạo vật liệu tổ hợp nền cao su gia cườngCNT ứng dụng chế tạo bạc tự bôi trơn trong các thiết bị bơm nước Nhóm tác giả LêVăn Thu và các đồng nghiệp đã nghiên cứu tổng hợp ống nano cacbon với một sốhợp chất hữu cơ như 3- aminipropyl trithoxylane Các phương pháp nghiên cứu cấutrúc đã chứng minh quá trình biến tính bề mặt thành công CNT đã được gắn cácchức hữu cơ có độ linh hoạt cao để ứng dụng trong lĩnh vực khác nhau như sinhhọc, nanocomposit, năng lương mặt trời [16]

Nhóm nghiên cứu của TS Hoàng Anh Sơn đã nghiên cứu về ống nanocacbon biến tính để ứng dụng làm lớp phủ hấp thụ sóng điện từ trên cơ sở pha trộnống nano cacbon Chế tạo thành công sơn PMMA từ tính bởi phản ứng chức hóagắn các nhóm amin trên bề mặt ống CNT biến tính bởi phản ứng oxi hóa bằng hỗnhợp axit mạnh (H2SO4/ HNO3) và vật liệu composit epoxy pha trộn CNT biến tínhkhi thực nghiệm đạt hiệu quả hấp thụ sóng điện từ trên 97% Một nghiên cứu hiệuứng gia cường của ống nano đối với vật liệu polyme bởi các nhà khoa học tại ViệnHóa học đã chứng minh sự ảnh hưởng của vật liệu CNT đến tính chất cơ học và cấutrúc của polyme về khả năng gia cường Các nghiên cứu thử nghiệm về tính chất cơ

l như modul đàn hồi, độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt, độ bền cơ học và thửnghiểm bực xạ nhiệt ẩm cho thấy vật liệu tổ hợp CNT/polyme có độ bền nhiệt ẩmcao hơn, có khả năng ứng dụng trong môi trường khí hậu nhiệt đới [7]

Mặc dù vậy, các sáng chế này tập trung chủ yếu vào lĩnh vực điện tử vàcông nghệ vật liệu mới, đối với lĩnh vực chống ăn mòn kim loại còn rất hạn chế Do

đó tiềm năng nghiên cứu ứng dụng vật liệu CNT và graphen ứng dụng trong lĩnhvực chống ăn mòn kim loại còn mới và tính ứng dụng cao, đặc biệt trong lĩnh vựcquốc phòng

Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực đã tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển các chất phụ gia mới cho dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát, chống ăn mòn kim loại Một nhóm trong số các phụ gia có các hợp chất nano diamond, nano TiO2,CeO2, nano MoS2, CNT và graphit [33-35] Đây là một trong những phụ gia không những có khả năng giảm ma sát vừa chống mài mòn, mà còn có thể cải thiện khả năng chống oxi hóa, chống gỉ và khả năng tương thích với dầu gốc [36], [37], [40] Hơn nữa các hợp chất của chúng không bay hơi, không độc hại, thân thiện với môi trường [38] Với những ưu điểm trên, việc nghiên cứu ứng dụng phụ gia trên để chế tạo dầu bảo quản kim loại ở dạng màng phủ, đáp ứng yêu cầu trong nước có tính thực tiễn cao

Do tính ổn định phân tán của CNT không cao và thường CNT bị tách ra khỏichất lỏng sớm dẫn đến giảm hiệu quả bôi trơn và bảo quản Do đó CNT cần đượcbiến tính hóa học để phù hợp với các yêu cầu sử dụng, trên cơ sở đó cải thiện cácđặc tính làm việc cũng như kéo dài thời gian làm việc của vật liệu [41] Có một sốkhó khăn kỹ thuật về khả năng ứng dụng rộng rãi của các phụ gia nano Trước hết

về thiết bị phản ứng để thực hiện quá trình biến tính CNT và graphen là phức tạp,đòi hỏi các thiết bị phức tạp, để thực hiện phản ứng với thời gian dài (>20 giờ/ lầnphản ứng) Thứ hai, phụ gia nano khi phân tán vào chất lỏng rất khó khăn cần phải

có thiết bị như: máy khuấy tốc độ cao, thiết bị siêu âm Trong quá trình thử nghiệm,

đo đạc các tính năng của sản phẩm cần phải theo dõi độ ổn định của phụ gia Dướiđây là tính chất của vật liệu và một số phương pháp biến tính CNT và graphen ứngdụng làm phụ gia:

1.4.1 Vật liệu ống nano cacbon

CNT là một dạng thù hình của cacbon với cấu trúc tinh thể 1 chiều (1D),được chế tạo vào năm 1991 bởi Lijima và các cộng sự [42] Cấu trúc của nó như

một tấm graphen được cuộn tròn lại thành hình trụ với đường kính cỡ nanomet.CNT có những đặc điểm ưu việt về tính chất vật lý, hóa học và điện tử nên chúngđược nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau như

xử l môi trường, khí thải, công nghệ sinh học, năng lượng tái tạo, siêu tụ điện vànano composit thân thiện với môi trường Các CNT được chia làm 2 loại chính:CNT đơn lớp (SWCNT), được cấu tạo bởi một lớp duy nhất các nguyên tử cacbon

và CNT đa lớp (MWCNT), được cấu tạo bao gồm nhiều ống đơn lớp lồng vào nhau[43], [44]

Cấu trúc của SWCNT và MWCNT được mô tả ở hình 1.6

Hình 1.6: Mô tả cấu trúc của SWCNT và MWCNT.

Đường kính của CNT tùy thuộc vào từng loại ống, thông thường một CNTđơn lớp có đường kính ngoài vào khoảng 1-2 nm Còn các CNT đa lớp có đườngkính ngoài vào khoảng 2-25 nm, và đường kính trong của CNT dao động trongkhoảng 1-8 nm Cấu trúc của MWCNT bao gồm từ 2 đến 30 SWCNT có đườngkính khác nhau lồng vào nhau, khoảng cách giữa các lớp trong cùng một ống nanocacbon đa lớp từ 0,34 – 0,36 nm [9], [31]

Hiện nay, bốn phương pháp chính đã và đang được nghiên cứu sử dụng đểtổng hợp CNT bao gồm: Phương pháp hồ quang (Arc Electrique), phương pháp cắtLaser, phương pháp nghiền bi và ủ nhiệt, phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học(CVD), trong đó phương pháp CVD có nhiều ưu điểm hơn [31], [45] Bảng 1.6 một

số tính chất của CNT

1.4.2 Các phương pháp biến tính ống nano cacbon

Để tăng hiệu quả sử dụng CNT trong vật liệu, trước hết CNT phải đượchoạt hóa nhằm mục đích tăng diện tích bề mặt, sau đó tùy vào mục đích sử dụng cóthể gắn các nhóm chức năng Có nhiều phương pháp để hoạt hóa CNT, một sốnghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu hoạt hóa ống, sợi nano cacbon và kết quả diệntích bề mặt riêng của nano cacbon đã tăng lên gấp 2 - 3 lần Bản chất vật liệu CNT

là rất trơ về mặt hóa học, không tan trong bất kỳ dung môi nào kể cả trong hỗn hợpaxit Hoạt hóa CNT nhằm mục đích gắn các nhóm chức năng lên bề mặt, làm chúng

có thể dễ dàng phân tán trong dung môi, thuận lợi cho việc chế tạo vật liệu [48].Một số nhóm chức có thể gắn lên bề mặt CNT, hình 1.7

Vật liệu nano cacbon được tổng hợp trong phòng thí nghiệm theo phươngpháp nhiệt phân khí hydrocarbon sử dụng hệ xúc tác là hỗn hợp của oxit kim loại(Ni, Fe, Co, Mo) trên chất mang là MgO và Al2O3 Vật liệu nano cacbon được làmsạch trước khi tiến hành biến tính

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý biến tính vật liệu nano cacbon.

Quá trình biến tính tiến hành với hỗn hợp axit được sử dụng là HNO3,

H2SO4 với các tỉ lệ khác nhau Hỗn hợp được đưa vào bình phản ứng ở nhiệt độ 80

-90 0C Sau khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng được làm lạnh đến nhiệt độ

25oC, tách lượng axit dư và làm sạch nhiều lần bằng nước cất, lọc, sấy sản phẩm ở

Quá trình biến tính gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1 oxi hóa CNT bằng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 Giai đoạn 2 biếntính bằng etanolamin thu được sản phẩm este CNT-etylenamin Đây là phản ứngeste hóa ngay trên bề mặt CNT Kết quả thu được các chuỗi polyme trên bề mặt củaống CNT Ngoài ra, nhiều tác giả cũng sử dụng phương pháp này đối với biến tínhCNT bằng axit lactic [52], [53]

- CNT biến tính axit panmitic:

Biến tính CNT-O bằng 2,3-epoxypropoxy và etanol với tỉ lệ thể tích 1:50,hỗn hợp dung dịch trên siêu âm và khuấy trộn ở 60oC trong 6 giờ Hỗn hợp đượclọc rửa nhiều lần với etanol loại 2,3-epoxypropoxy dư Sản phẩm thu được sấy ở

60oC Để tổng hợp composite CNT/PA, một lượng CNT (CNT-O hoặc CNT-G) và

PA với tỉ lệ khối lượng 1/100 được thêm vào ethanol ở 75oC và siêu âm trong 2h,đun đuổi dung môi ở 75oC [54]

- CNT biến tính bằng chất lỏng ion:

Biến tính CNT bằng chất lỏng ion để ứng dụng làm phụ gia cho dầu bôi trơn.CNT được biến tính bằng chất lỏng ion,1- hydroxyethyl-3-hexyl imidazoliumtetrafluoro borate Kết quả cho thấy CNT sau khi biến tính phân tán tốt trong dungmôi, dầu và có khả năng chống mài mòn cao

Hình 1.10: Biến tinh CNT bằng chất lỏng ion [54].

1.4.3 Vật liệu graphen

Graphen là một mặt phẳng đơn lớp của những nguyên tử cacbon được sắpxếp chặt chẽ trong mạng tinh thể hình tổ ong 2 chiều (2D) Graphen có cấu trúc đơn