Luận án Nghiên cứu độ bền môi trường của các màng sơn phủ trên cơ sở flopolyme và polyuretan trong điều kiện nhiệt đới

70 Chöông 4 ÑOÄ BEÀN THÔØI TIEÁT MAØNG SÔN 4.1. Ñaët vaán ñeà Thoâng thöôøng ñoä beàn cuûa maøng sôn ñöôïc xem xeùt döôùi goùc ñoä khaû naêng chòu thôøi tieát cuûa lôùp phuû ngoaøi vaø khaû naêng choáng aên moøn kim loaïi döôùi maøng sôn. Ñoái vôùi vuøng khí haäu nhieät ñôùi, caû hai khaû naêng ñoù ñeàu coù taàm quan troïng ñaëc bieät vaø lieân quan maät thieát vôùi nhau. Vì vaäy, vieäc tìm kieám caùc heä sôn phuû ñaùp öùng caùc yeâu caàu neâu treân luoân ñöôïc söï quan taâm cuûa caùc nhaø nghieân cöùu trong lónh vöïc baûo veä kim loïai. Maøng sôn phuû ngoaøi treân cô sôû polyuretan vaø flopolyme ñoùng raén nguoäi ñöôïc xem laø coù ñoä beàn thôøi tieát cao, khi keát hôïp vôùi caùc heä sôn choáng aên moøn toát coù theå keùo daøi tuoåi thoï coâng trình leân nhieàu naêm. Trong hai loaïi maøng sôn treân, sôn flopolyme ñoùng raén nguoäi coù ñoä beàn raát cao: chòu nhieät, chòu hoùa chaát vaø chòu thôøi tieát…. nhôø lieân keát beàn vöõng giöõa nguyeân töû cacbon vaø nguyeân töû flo trong caáu truùc cuûa phaân töû. Treân theá giôùi hieän coù nhieàu haõng saûn xuaát sôn flopolyme ñoùng raén nguoäi nhö Dai Nippon Toryo [83], Asahi Glass (Nhaät Baûn) [100], Pigment (Nga) [18]... Theo thoâng tin cuûa haõng Pigment, heä sôn “Pigma Viniftor” treân cô sôû copolyme hoùa floolefin vôùi caùc vinyl este coù khaû naêng chòu tia töû ngoaïi raát cao vaø ñöôïc döï baùo tuoåi thoï tôùi 20 -25 naêm trong moâi tröôøng khaéc nghieät. Heä lôùp phuû chöùa ba lôùp “Pigma Viniftor” vaø moät lôùp loùt sôn epoxy EP-0236C ñaûm baûo tuoåi thoï khoâng döôùi 30 naêm [18]. Heä sôn treân cô sôû flopolyme cuõng ñöôïc ñeà caäp tôùi trong moät loaït taøi lieäu khaùc [118], [126], [130]… Do sôn flopolyme ñoùng raén nguoäi laø moät loaïi vaät lieäu töông ñoái môùi vaø coù nhieàu tính naêng öu vieät so vôùi nhöõng loaïi sôn khaùc neân vieäc khaûo saùt ñoä beàn cuûa maøng sôn naøy trong caùc moâi tröôøng khaùc nhau, ñaëc bieät trong moâi tröôøng nhieät id1112000 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - 71 ñôùi, laø heát söùc caàn thieát ñeå ñöa ra keát luaän ñaùng tin caäy veà khaû naêng öùng duïng vaø thöông maïi. Tuy ñaõ coù moät vaøi thoâng tin veà thöû nghieäm ñoä beàn [45], [46], [83], [118], nhöng ñoù môùi chæ laø keát quaû böôùc ñaàu mang tính quan traéc, chöa ñi saâu vaøo baûn chaát quaù trình phaù huûy. Moät soá keát quaû khaûo saùt hoùa lyù vaø ñieän hoùa khaùc ñoái vôùi sôn flopolyme ñaõ böôùc ñaàu coá gaéng lyù giaûi veà ñoä beàn khí haäu cuûa maøng [18], [83], [101], [102]. Vieäc tieáp tuïc ñi saâu nghieân cöùu ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn flopolyme vaø polyuretan thoâng qua thöû nghieäm töï nhieân daøi haïn laø heát söùc caàn thieát, nhaèm ñaùnh giaù möùc ñoä suy giaûm vaø khaû naêng söû duïng cuûa caùc heä sôn coù tuoåi thoï cao naøy trong ñieàu kieän nhieät ñôùi. Moät soá vaán ñeà khoa hoïc khaùc nhö quy luaät taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng, cô cheá vaø möùc ñoä cuûa quaù trình phaù huûy trong ñieàu kieän moâi tröôøng töï nhieân cuõng ñöôïc ñaët ra ñeå giaûi quyeát. 4.2. So saùnh ñoä beàn thôøi tieát cuûa caùc maøng sôn 4.2.1. Aûnh höôûng cuûa chaát taïo maøng ñeán ñoä beàn thôøi tieát Thöû nghieäm so saùnh ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn polyuretan vaø flopolyme ñoùng raén nguoäi vôùi caùc heä sôn coù maøng phuû ngoaøi laø cao su clo hoùa, alkyd vaø epoxy ñaõ ñöôïc tieán haønh taïi ba traïm phôi maãu TPHCM, Nha Trang (trong thôøi gian 6 naêm) vaø Hueá (trong thôøi gian 3 naêm). Moät soá tính naêng cô lyù ban ñaàu cuûa maøng sôn chöùa hai loaïi pigment ñöôïc trình baøy treân baûng 4.1. Trong baûng naøy chæ lieät keâ caùc thoâng soá tính naêng cô lyù (ngoaïi tröø ñoä boùng) ñoái vôùi maãu chöùa pigment maøu traéng. Coù theå nhaän thaáy caùc tính naêng ban ñaàu cuûa maøng polyuretan vaø flopolyme ñoùng raén nguoäi nhö ñoä baùm dính, ñoä beàn va ñaäp, ñoä cöùng, ñoä beàn uoán laø töông ñoái toát. Ñaëc bieät, caùc maøng naøy ñeàu coù ñoä boùng raát cao tröôùc khi thöû nghieäm, raát phuø hôïp cho muïc ñích laøm lôùp phuû trang trí vaø baûo veä beân ngoaøi. 72 Baûng 4.1. Moät soá tính naêng cô lyù ban ñaàu cuûa caùc maøng sôn Trò soá ño ñöôïc TT Tính naêng Epoxy Alkyd Cao su clo hoùa Poly- uretan Flo- polyme Traéng 97,2 70,6 76,1 91,7 84,8 1 Ñoä boùng ban ñaàu, GU Naâu 95 72,5 71,7 88,4 80,7 2 Ñoä baùm dính, ñieåm 1 1 1 1 1 3 Ñoä beàn uoán, mm 1 1 1 1 1 4 Ñoä beàn va ñaäp, kg.cm > 50 > 50 > 50 > 50 > 50 5 Ñoä cöùng (thuûy tinh: 100) 30 - - 30 29 Keát quaû thöû nghieäm ñoä beàn thôøi tieát caùc maãu sôn ñöôïc trình baøy trong hình 4.1 - 4.3 thoâng qua chæ tieâu ñöôïc löïa choïn laø ñoä boùng maøng sôn. Ngoaøi ra, caùc chæ tieâu beà maët khaùc theo ISO 4628 cuõng ñöôïc quan traéc ñònh kyø. Quan saùt cho thaáy caùc maãu polyuretan vaø flopolyme ñeàu khoâng nöùt neû, khoâng phoàng roäp, khoâng bong troùc, chöa aên moøn sau 6 naêm thöû nghieäm. Sau 5 naêm thöû nghieäm ôû TPHCM vaø 6 naêm ôû Nha Trang maãu polyuretan baét ñaàu bò phaán hoùa, trong khi ôû maãu flopolyme vaãn chöa xuaát hieän hieän töôïng naøy (xem phuï luïc 4.1 - 4.3). Ñoä boùng caû hai loaïi maøng sôn naøy ñöôïc baûo toàn toát hôn haún caùc maãu sôn alkyd, epoxy vaø cao su clo hoùa. Neáu nhö ba loaïi maøng sôn ñoái chöùng haàu nhö maát hoaøn toaøn ñoä boùng (baûo toàn ñoä boùng < 20%) keøm theo phaán hoùa sau 12 thaùng thöû nghieäm, thì flopolyme vaø polyuretan vaãn giöõ ñöôïc tính naêng beà maët oån ñònh trong thôøi gian naøy. Tuy nhieân, khi keùo daøi thöû nghieäm thì bieåu hieän cuûa maøng sôn flopolyme vaø polyuretan baét ñaàu khaùc nhau. Beà maët flopolyme khoâng coù daáu hieäu phaán hoùa vaø ñoä boùng vaãn khaù cao sau 72 thaùng, trong khi maøng polyuretan coù daáu hieäu phaán hoùa ôû sau 60 - 72 thaùng (caáp ñoä 1÷2 theo ISO 4628) vaø ñoä boùng giaûm ñoät ngoät, chæ ñaït ñoä baûo toàn 20% sau khoaûng 24-36 thaùng thöû nghieäm. 73 Bôûi leõ caùc tính naêng beà maët nhö phaán hoùa, bong roäp vaø aên moøn ñoái vôùi hai maøng sôn naøy coøn ôû möùc cho pheùp, neân baûo toàn ñoä boùng coù theå ñöôïc löïa choïn laøm chæ tieâu ñaùnh giaù möùc ñoä hö haïi cuûa maøng sôn trong giai ñoaïn ñaàu. Roõ raøng, 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-A1 HU-C1 HU-U1 HU-E1 HU-F1 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-A2 HU-C2 HU-U2 HU-E2 HU-F2 A B Hình 4.3. Bieán thieân baûo toàn ñoä boùng theo thôøi gian taïi Hueá (A- pigment traéng TiO2; B- pigment naâu Fe2O3) 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-A1 SG-C1 SG-U1 SG-E1 SG-F1 Hình 4.1. Bieán thieân baûo toàn ñoä boùng theo thôøi gian taïi TPHCM (A- pigment traéng TiO2; B- pigment naâu Fe2O3) A B 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-A2 SG-C2 SG-E2 SG-F2 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g NT-A2 NT-C2 NT-U2 NT-E2 NT-F2 Hình 4.2. Bieán thieân baûo toàn ñoä boùng theo thôøi gian taïi Nha Trang (A- pigment traéng TiO2; B- pigment naâu Fe2O3) B 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g NT-A1 NT-C1 NT-U1 NT-E1 NT-F1 A 74 trong hai heä sôn thöû nghieäm thì heä treân cô sôû flopolyme theå hieän ñoä beàn thôøi tieát toát hôn heä polyuretan. Quy luaät naøy theå hieän roõ ôû caû ba traïm thöû nghieäm ôû ba vuøng khí haäu khaùc nhau ñoái vôùi caû hai heä pigment. Toùm laïi, khi thôøi gian thöû nghieäm keùo daøi, ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn phuû ngoaøi giaûm theo thöù töï: Flopolyme > polyuretan > alkyd ~ cao su clo hoùa ~ epoxy Söï cheânh leäch ñoä beàn thôøi tieát cuûa ba loaïi maãu alkyd, cao su clo hoùa vaø epoxy (duøng ñeå so saùnh) laø khoâng lôùn khi tieán haønh thöû nghieäm daøi haïn. 4.2.2. Aûnh höôûng cuûa pigment ñeán ñoä beàn thôøi tieát Aûnh höôûng cuûa pigment ñeán ñoä beàn thôøi tieát cuûa 5 heä maøng sôn phuû ngoaøi böôùc ñaàu ñaõ ñöôïc khaûo saùt trong taøi lieäu [45] vôùi 3 naêm tieán haønh thöû nghieäm trong ñieàu kieän khí quyeån Haø Noäi vaø Baõi Chaùy (Quaûng Ninh). Keát quaû sô boä cho thaáy maøng sôn chöùa pigment maøu naâu theå hieän ñoä beàn thôøi tieát cao hôn maøng sôn chöùa pigment maøu traéng taïi caû hai ñòa ñieåm neâu treân. Hình 4.4 - 4.6 bieåu thò söï so saùnh baûo toàn ñoä boùng giöõa caùc maøng sôn vôùi hai loaïi pigment khaùc nhau trong quaù trình thöû nghieäm taïi TPHCM, Nha Trang vaø Hueá. Coù theå nhaän thaáy ôû haàu heát ñòa ñieåm thöû nghieäm khoâng coù söï sai bieät ñaùng keå giöõa baûo toàn ñoä boùng cuûa maøng sôn vôùi hai loaïi pigment ñoái vôùi caùc maãu coù ñoä beàn thôøi tieát thaáp nhö alkyd, cao su clo hoùa hay epoxy. Ñieàu töông töï cuõng xaûy ra vôùi polyuretan. Tuy nhieân, ñoái vôùi maøng flopolyme thì maãu chöùa pigment naâu cho thaáy söï baûo toàn ñoä boùng toát hôn haún trong suoát quaù trình 6 naêm thöû nghieäm ôû Nha Trang vaø TPHCM. ÔÛ Hueá tuy chæ thöû 3 naêm nhöng söï khaùc bieät naøy heát söùc roõ raøng. Ñieàu naøy theå hieän taùc ñoäng traùi ngöôïc cuûa pigment TiO2 ñeán ñoä beàn maøng sôn - giaûm ñoä beàn do taêng toác ñoä suy bieán giaùn tieáp thoâng qua phaûn öùng xuùc taùc quang hoùa vaø taêng tính naêng naøy nhôø vieäc giaûm toác ñoä suy bieán tröïc tieáp. 75 Ñoái vôùi chaát taïo maøng flopolyme vai troø phaù huûy maøng sôn cuûa yeáu toá moâi tröôøng (UV) do ñoä beàn vöõng cuûa caùc maét xích chöùa F neân suy bieán tröïc tieáp laø raát thaáp (phaûn öùng daïng (1.10) vaø (1.11) chöông 1), trong khi ñoù vai troø xuùc taùc quang hoùa gaây suy bieán quang hoùa cao hôn (phaûn öùng daïng (1.6) – (1.8) chöông 1), daãn ñeán caùn caân cuûa hieäu öùng toång theå nghieâng veà phía maãu chöùa pigment coù khaû naêng xuùc taùc quang hoùa cao hôn, keát quaû laø maãu chöùa TiO2 coù ñoä beàn thôøi tieát keùm hôn. Phaûn öùng suy bieán cuûa maøng flopolyme chuû yeáu xaûy ra vôùi caùc lieân keát trong nhoùm izoxianat trong chaát ñoùng raén vaø seõ ñöôïc xem xeùt kyõ hôn trong muïc 4.3.2. Ñoái vôùi caùc phaân töû chaát taïo maøng coù ñoä beàn thôøi tieát khoâng cao (nhö epoxy, alkyd, cao su clo hoùa, thaäm chí caû polyuretan) do möùc ñoä suy bieán tröïc tieáp cao neân hieäu öùng cuûa TiO2 khoâng theå hieän roõ. Trong soá caùc heä maøng sôn neâu treân, thoâng thöôøng epoxy khoâng ñöôïc khuyeán caùo duøng ñeå phuû ngoaøi vì söï laõo hoùa nhanh choùng cuûa noù döôùi taùc ñoäng Alkyd 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-A1 SG-A2 Cao su clo hoùa 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-C1 SG-C2 Epoxy 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-E1 SG-E2 Flopolyme 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-F1 SG-F2 Hình 4.4. Aûnh höôûng cuûa pigment ñeán ñoä boùng maøng taïi TPHCM 76 Alkyd 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-A1 NT-A2 Cao su clo hoùa 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-C1 NT-C2 Polyuretan 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-U1 NT-U2 Epoxy 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-E1 NT-E2 Flopolyme 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-F1 NT-F2Hình 4.5. Aûnh höôûng pigment ñeán baûo toàn ñoä boùng maøng sôn taïi Nha Trang cuûa moâi tröôøng. Vì vaäy, heä sôn epoxy thöôøng ñöôïc bieán tính ñeå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu veà trang trí. Nhöõng nghieân cöùu bieán tính hoùa hoïc chaát naøy gaàn ñaây cho keát quaû khaû quan hôn, söï baûo toàn ñoä boùng coù theå giöõ ôû möùc treân 20% sau 30 thaùng trong vuøng nhieät ñôùi [66]. Treân moät soá ñoà thò ôû vuøng ñoä baûo toàn ñoä boùng thaáp (thöôøng laø vuøng  20%) coù bieåu hieän maãu pigment traéng suy bieán ít hôn. Tuy nhieân, caàn löu yù raèng neáu baûo toàn ñoä boùng chæ coøn döôùi 20% (thôøi ñieåm maøng sôn ñöôïc cho laø baét ñaàu maát tính trang trí), vieäc so saùnh ñoä boùng mang ít yù nghóa. Vì vaäy, nhöõng soá lieäu theå hieän söï khaùc bieät veà baûo toàn ñoä boùng naèm trong vuøng naøy noùi chung raát khoù xeùt ñoaùn. 77 Alkyd 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-A1 HU-A2 Cao su clo hoùa 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-C1 HU-C2 Polyuretan 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-U1 HU-U2 Epoxy 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-E1 HU-E2 Flopolyme 95 96 97 98 99 100 0 10 20 30 40 Thôøi gian (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-F1 HU-F2 Hình 4.6. Aûnh höôûng cuûa pigment ñeán baûo toàn ñoä boùng maøng sôn taïi Hueá 4.2.3. Ñoäng hoïc quaù trình suy bieán beà maët vaø döï baùo tuoåi thoï Ñoäng hoïc quaù trình suy bieán beà maët caùc lôùp sôn phuû trong ñieàu kieäân moâi tröôøng nhieät ñôùi coøn ít ñöôïc ñeà caäp trong taøi lieäu. Vieäc ñaùnh giaù ñoä beàn moâi tröôøng cuûa maøng sôn chæ döïa treân cô sôû caùc thoâng tin cho tröôùc – thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chaát taïo maøng, baûn chaát pigment vaø caùc hôïp phaàn khaùc, cuõng nhö theo caùc tính naêng ban ñaàu cuûa maøng sôn – laø heát söùc phöùc taïp, bôûi leõ trong quaù trình söû duïng seõ xaûy ra söï thay ñoåi tính naêng theo thôøi gian, trong khi cho ñeán nay vaãn chöa thieát laäp ñöôïc moät caùch ñôn trò moái quan heä giöõa töøng tính naêng vôùi ñoä beàn maøng sôn. Quaù trình suy bieán quang hoùa laïi phuï thuoäc raát nhieàu vaøo caùc bieán soá cuûa moâi tröôøng thay ñoåi. 78 Cho ñeán nay, phöông phaùp khaû dó nhaát ñeå thieát laäp ñöôïc ñoäng hoïc quaù trình, taïo tieàn ñeà cho vieäc döï baùo suy bieán ñoä beàn laø tieán haønh phaân tích thoáng keâ keát quaû thöû nghieäm maøng sôn phôi ôû caùc traïm thöû nghieäm khaùc nhau vaø taäp hôïp caùc bieåu ñoà thay ñoåi ñoä beàn thôøi tieát thoâng qua caùc tính chaát trang trí (chæ tieâu baûo toàn ñoä boùng chaúng haïn) vaø khaû naêng baûo veä (thoâng qua moät thoâng soá naøo ñoù veà aên moøn, chaúng haïn thôøi ñieåm xuaát hieän veát gæ) cuûa maøng sôn phuï thuoäc vaøo thôøi gian phôi maãu. Töø ñoù, cho pheùp tìm ra khoaûng thôøi gian thöû nghieäm ñaëc tröng töông öùng vôùi caùc giaù trò tôùi haïn cuûa tình traïng maøng [127]. Hình 4.7 – 4.9 theå hieän moái quan heä giöõa baûo toàn ñoä boùng caùc maøng sôn vaø logarit thôøi gian thöû nghieäm töï nhieân (lg) taïi ñòa ñieåm TPHCM, Nha Trang vaø Hueá. Caùc soá lieäu ôû TPHCM vaø Nha Trang laø keát quaû cuûa 6 naêm phôi maãu, coøn ôû Hueá laø 3 naêm. Do thôøi gian thöû nghieäm ngaén neân keát quaû ôû Hueá ñöôïc xöû lyù mang tính minh hoïa. Böôùc ñaàu coù theå thaáy raèng bieán thieân tính naêng ñoä beàn thôøi tieát thoâng qua baûo toàn ñoä boùng tuaân theo quy luaät ba giai ñoaïn: ôû giai ñoaïn ñaàu tính naêng naøy cuûa maøng sôn ít thay ñoåi, tieáp theo ñoä boùng baét ñaàu suy giaûm vaø cuoái cuøng laø khi ñoä boùng giaûm xuoáng möùc thaáp (thöôøng chæ coøn döôùi 20%), maøng sôn maát khaû naêng trang trí. Quy luaät naøy cuõng ñöôïc thoâng baùo trong taøi lieäu [127] vôùi moät vaøi keát quaû thöû nghieäm ñoái vôùi maøng sôn alkyd ôû vuøng oân ñôùi. Nhö vaäy, coù theå nhaän thaáy trong quaù trình suy bieán ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn treân ñoà thò coù hai ñieåm uoán ñaùng chuù yù: thôøi ñieåm baét ñaàu maát ñoä boùng 1 vaø thôøi ñieåm toån thaát ñoä boùng xuoáng tôùi möùc maát khaû naêng trang trí 2 (khi baûo toàn ñoä boùng chæ coøn döôùi 20%). Giöõa hai ñaïi löôïng naøy coù quan heä nhaát ñònh: 1 caøng nhoû thì 2 caøng thaáp. 79 Trong baûng 4.2 laø toång hôïp caùc giaù trò lg1 vaø lg2 ñoái vôùi toaøn boä caùc heä sôn khaûo saùt. Coù theå nhaän thaáy raèng giaù trò lg1 luoân luoân nhoû hôn lg2 vaø coù quan heä phuï thuoäc sau khi xöû lyù. TP. Hoà Chí Minh 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-A1 SG-C1 SG-U1 SG-E1 SG-F1 TP. Hoà Chí Minh 0 20 40 60 80 100 120 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) SG-A1 SG-C1 SG-E1 SG-F1 lg(thaùng) lg(thaùng) A B Hình 4.7. Phuï thuoäc baûo toàn ñoä boùng vaøo logarit thôøi gian thöû nghieäm taïi TPHCM (A- maãu pigment traéng, B- maãu pigment naâu) Nha Trang 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) NT-A1 NT-C1 NT-U1 NT-E1 NT-F1 Nha Trang 0 20 40 60 80 100 120 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g % ) NT-A2 NT-C2 NT-U2 NT-E2 NT-F2 lg(thaùng) lg(thaùng) Hình 4.8. Phuï thuoäc baûo toàn ñoä boùng vaøo logarit thôøi gian thöû nghieäm taïi Nha Trang (A- maãu pigment traéng, B- maãu pigment naâu) A B Hueá 0 20 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 2 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-A1 HU-C1 HU-U1 HU-E1 HU-F1 Hueá 0 20 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 2 lgT (thaùng) B aûo to àn ño ä b oùn g (% ) HU-A2 HU-C2 HU-U2 HU-E2 HU-F2 lg(thaùng) lg(thaùng) Hình 4.9. Phuï thuoäc baûo toàn ñoä boùng vaøo logarit thôøi gian thöû nghieäm taïi Hueá (A- maãu pigment traéng, B- maãu pigment naâu) A B 80 Baûng 4.2. Toång hôïp caùc giaù trò n ñoái vôùi caùc heä sôn khaûo saùt Loaïi sôn Thôøi ñieåm Trò soá lgi (thaùng) lg1 0,373 0,397 0,407 0,464 0,464 0,472 Alkyd lg2 0,894 1,1140 1,175 1,175 1,239 1,321 lg1 0,329 0,445 0,445 0,447 0,447 0,464 Cao su clo hoùa lg2 1,105 1,106 1,099 1,175 1,203 1,242 lg1 0,345 0,347 0,347 0,347 0,347 0,433 Epoxy lg2 0,882 0,885 0,885 0,885 0,885 0,933 lg1 0,944 0,955 0,966 0,979 1,366 - Poly- uretan lg2 1,553 1,555 1,802 1,892 2,530 - lg1 1,125 1,232 1,366 1,396 * * Flo- polyme lg2 1,892 1,977 2,251 2,295 * * Ghi chuù: * maãu coøn toát, chöa thöû nghieäm ñeán thôøi ñieåm 2. Treân cô sôû caùc soá lieäu treân ñoái vôùi töøng loaïi sôn coù theå sô boä thieát laäp söï phuï thuoäc giöõa lg vaø lg1 daïng lg = algb, cuï theå nhö sau: - Sôn epoxy: lg 0,561 lg0,689 (R2 = 0,999). - Sôn alkyd: lg 1,699 lg0,456 (R2 = 0,603). - Sôn cao su clo hoùa: lg 0,869 lg0,815 (R2 = 0,866). - Sôn polyuretan: lg 2,209 lg0,314 (R2 = 0,902). - Sôn flopolyme: lg 1,563 lg0,104 (R2 = 0,967). Khi ñuû soá lieäu thoáng keâ coù theå caûi thieän haøm phuï thuoäc vaø söû duïng haøm naøy ñeå döï baùo ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn. Bôûi leõ 1 thöôøng ngaén hôn 2 nhieàu neân chæ caàn tieán haønh thöû nghieäm vaø quan traéc thôøi ñieåm 1 khi ñoä boùng baét ñaàu giaûm töø ñoù tính ñöôïc giaù trò 2. 81 Töø caùc soá lieäu thöû nghieäm töï nhieân treân ñaây moät phöông phaùp döï baùo ñoä beàn thôøi tieát khaùc döïa treân thöû nghieäm gia toác theo ASTM G53 (keát hôïp chieáu UV, nhieät ñoä vaø ñoä aåm) cuõng ñöôïc kieåm tra. Treân hình 4.10 laø keát quaû thöû nghieäm gia toác caùc maãu sôn theo ASTM G 53 [45]. Song song ñoái vôùi töøng loïai maøng sôn döïng ñoà thò toån hao ñoä boùng (ñaïi löôïng ngöôïc vôùi baûo toàn ñoä boùng) trong ñieàu kieän thöû nghieäm töï nhieân (töông töï caùc ñoà thò 4.1 – 4.3 vôùi truïc tung laø % toån hao) vaø so saùnh moác thôøi gian cuøng möùc ñoä toån hao ôû hai phöông phaùp thöû nghieäm, töø ñoù tìm ñöôïc haøm phuï thuoäc giöõa thôøi gian thöû nghieäm töï nhieân o vaø thôøi gian thöû nghieäm gia toác a. Laáy soá lieäu thöû nghieäm töï nhieân ôû TPHCM ñeå kieåm tra thì haøm daïng soá muõ ( mao K  ) ñaõ thieát laäp ñöôïc ñoái vôùi caùc maøng sôn ñoä beàn thaáp nhö epoxy (K=0,449 vaø m=0,899 vôùi R2=0,983) vaø alkyd (K=0,342 vaø m=0,867 vôùi R2=0,961) [102]. Ñoái vôùi caùc maøng sôn khaùc khoâng thieát laäp ñöôïc haøm phuï thuoäc giöõao vaøa. Nhö vaäy, coù theå caàn ñöa theâm caùc yeáu toá taùc ñoäng khaùc ngoaøi nhieät ñoä, ñoä aåm vaø UV vaøo ASTM G53 cho phuø hôïp vôùi thöïc teá vuøng nhieät ñôùi. 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Thôøi gian gia toác (chu kyø) To ån ha o ño ä b oùn g (% ) A1 A2 E1 E2 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Thôøi gian gia toác (chu kyø) To ån ha o ño ä b oùn g (% ) C1 C2 U1 U2 F1 F2 Hình 4.10. Bieán thieân toån hao ñoä boùng - thôøi gian thöû nghieäm gia toác theo ASTM G 53 (kyù hieäu theo baûng 2.1) 82 4.2.4. Aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñeán ñoä beàn thôøi tieát maøng sôn Coù theå nhaän thaáy raèng ñòa ñieåm thöû nghieäm aûnh höôûng ñaùng keå ñeán söï suy giaûm ñoä boùng. Ñieàu ñoù chöùng toû caùc yeáu toá moâi tröôøng - khí haäu taùc ñoäng maïnh meõ ñeán quaù trình laõo hoùa cuûa maøng. Treân baûng 4.3 laø so saùnh baûo toàn ñoä boùng cuûa hai loaïi maøng sôn polyuretan vaø flopolyme ôû caùc ñòa ñieåm vôùi ñieàu kieän moâi tröôøng khaùc nhau sau nhöõng quaõng thôøi gian thöû nghieäm khaùc nhau. Ngoaøi soá lieäu cuûa caùc ñòa ñieåm coù trong sô ñoà thöû nghieäm, moät soá döõ lieäu cuûa caùc ñòa ñieåm khaùc cuõng ñöôïc ñöa vaøo ñeå so saùnh. Taát caû caùc maãu sôn ñeàu cuøng ñöôïc cheá taïo nhö nhau. Keát quaû naøy cho thaáy möùc ñoä laõo hoùa cuûa maøng polyuretan, loaïi sôn ñöôïc xem laø coù ñoä beàn thôøi tieát toát ñöôïc söû duïng roäng raõi hieän nay, nhanh hôn maøng flopolyme raát nhieàu. Laáy ñòa ñieåm TPHCM vaø Nha Trang laøm ví duï, coù theå thaáy sôn flopolyme vaãn baûo toàn ñoä boùng treân 50% sau 5 naêm thöû nghieäm, trong khi ñoái vôùi maøng sôn polyuretan, chæ soá naøy ñaõ giaûm xuoáng döôùi möùc 50% chæ sau 3 naêm thöû nghieäm. Quy luaät laõo hoùa cuûa maøng sôn polyuretan thay ñoåi theo thôøi gian thöû nghieäm, tuy vaäy khoâng khaùc nhau nhieàu laém. Chuùng ta bieát raèng, quaù trình laõo hoùa phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá moâi tröôøng, tröôùc heát laø böùc xaï maët trôøi, oxy, ñoä aåm vaø nhieät ñoä. Moät loaït yeáu toá vaät lyù vaø hoùa hoïc khaùc nhö chu kyø nhieät, taïp chaát trong khí quyeån... cuõng coù theå aûnh höôûng tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp ñeán quaù trình treân [88]. Keát quaû ôû baûng 4.3 cho thaáy trong cuøng moät khu vöïc (coù toïa ñoä vaø cao ñoä töông ñoái gaàn nhau) thì ñoä beàn thôøi tieát maøng sôn ôû vuøng coù khí haäu bieån vôùi haøm löôïng muoái cao (Baõi Chaùy, Nha Trang, Okinawa) nhoû hôn so vôùi vuøng coù haøm löôïng muoái thaáp hôn (Haø Noäi, Hueá, TPHCM, Omaezaki). Moät soá taùc giaû cuõng nhaän ñöôïc keát quaû töông töï [45], [46], tuy vaäy vaãn chöa chöùng minh söï aûnh 83 höôûng tröïc tieáp cuûa haøm löôïng muoái. Coù theå thoâng soá naøy ñoùng goùp vaøo quaù trình toån hao ñoä boùng ôû hai phöông dieän: caùc haït muoái gaây maøi moøn cô hoïc beà maët maøng [112] vaø giöõ aåm giaùn tieáp laøm suy bieán hoùa hoïc maøng sôn [98]. Baûng 4.3. So saùnh baûo toàn ñoä boùng maøng sôn theo thôøi gian thöû nghieäm Baûo toàn ñoä boùng sau 2 naêm (%) Baûo toàn ñoä boùng sau 3 naêm (%) Baûo toàn ñoä boùng sau 6 naêm (%) Ñòa ñieåm Maøu maãu Flo- polyme Poly- uretan Flo- polyme Poly- uretan Flo- polyme Poly- uretan Traéng 96,18 61,09 95,72 40,02 - - Hueá Naâu 100 83,89 99,88 66,24 - - Traéng 84,29 40,02 60,59 19,04 23,62 5,92 Nha Trang Naâu 86,74 40,20 77,52 9,12 35,74 10,88 Traéng 94,48 73,28 74,86 27,2 27,11 12,31 TP. HCM Naâu 96,38 - 87,83 - 53,53 - Haø Noäi* Traéng 69,62 65,30 57,14 48,30 - - Baõi Chaùy* Traéng 50 30 45 30 - - Okinawa* Traéng 100 68 100 40 100 10 Omaezaki* Traéng 99 39 98 10 95 10 Ghi chuù: * Caùc soá lieäu laáy töø [45], [101]. Söï suy giaûm nhanh cuûa caû hai loaïi maøng sôn ôû Nha Trang, TPHCM chuû yeáu do böùc xaï theå hieän qua thôøi gian naéng daøi hôn (töông öùng 1797 h/naêm vaø 2023 h/naêm so vôùi 1624 h/naêm ôû Haø Noäi) keát hôïp vôùi thôøi gian löu aåm cao. Haøm löôïng oâ nhieãm caùc khí nhö NO2, SO2 cao (ví duï: noàng ñoä SO2 laø 34 -93 g/m3 ôû TPHCM so vôùi 0,8 g/m3 ôû Hueá , 1,7 ôû Nha Trang hay 8,7 g/m3 ôû Haø Noäi [27], [45]) cuõng laøm taêng söï suy bieán do oxy hoùa quang hoùa [88], [94]. 84 4.3. Hình thaùi hoïc beà maët vaø caùc quaù trình hoùa hoïc, ñieän hoùa suy bieán maøng 4.3.1. So saùnh hình thaùi hoïc caùc maøng sôn Quaù trình suy bieán beà maët cuûa caùc maøng sôn thöû nghieäm ñöôïc kieåm tra baèng SEM tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm. Treân hình 4.11-4.15 laø keát quaû so saùnh aûnh SEM cuûa caùc maãu ñöôïc thöû nghieäm taïi TPHCM. SG-A1 SG-A2 Tröôùc khi thöû (x1.000) Sau 4 naêm (x1.000) Sau 6 naêm (x5.000) Hình 4.11. AÛnh SEM beà maët maøng sôn alkyd tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm 85 Treân hình 4.12 coù theå nhaän thaáy söï loä dieän cuûa pigment treân beà maët cuûa maøng sôn epoxy, ñaëc bieät ôû thôøi ñieåm sau 6 naêm thöû nghieäm. SG-E1 SG-E2 Tröôùc khi thöû (x1.000) Sau 4 naêm (x1.000) Sau 6 naêm (x5.000) Hình 4.12. AÛnh SEM beà maët maøng epoxy tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm 86 Caùc maãu alkyd, cao su clo hoùa vaø polyuretan tuy ôû tình traïng toát hôn, nhöng cuõng ñaõ bò suy bieán ñaùng keå ôû thôøi ñieåm 4 naêm. Ñieàu naøy cuõng phuø hôïp vôùi keát quaû quan traéc caùc tính naêng beà maët (xem phuï luïc 1 – phuï luïc 3). SG-C1 SG-C2 Tröôùc khi thöû (x1.000) Sau 4 naêm (x1.000) Sau 6 naêm (x5.000) Hình 4.13. AÛnh SEM beà maët maøng cao su clo hoùa tröôùc vaø sau khi thöû 87 Nhöõng hình aûnh naøy chöùng toû söï khaùc nhau roõ raøng veà möùc ñoä suy bieán beà maët cuûa caùc maøng phuû ngoaøi theo thôøi gian trong cuøng moät ñieàu kieän moâi tröôøng. Qua so saùnh vôùi tình traïng beà maët ban ñaàu coù theå thaáy maøng flopolyme raát ít bò bieán ñoåi sau thôøi gian 4 naêm thöû nghieäm. Sau 6 naêm tình traïng beà maët cuûa flopolyme baét ñaàu bò bieán ñoåi nhöng ôû möùc ñoä thaáp. Caùc maãu khaùc coù nhöõng thay ñoåi beà maët ñaùng keå ôû nhöõng möùc ñoä khaùc nhau sau 4 naêm thöû nghieäm. Coù theå thaáy ñöôïc moät lôùp nhöïa moûng bò maát ñi vaø pigment bò loä treân beà maët, töông öùng vôùi quaù trình phaán hoùa trong ñieàu kieän moâi tröôøng khí quyeån. Möùc ñoä phaán hoùa raát maïnh ôû maøng epoxy, ñoàng thôøi cuõng gaây ra söï maát ñoä boùng hoaøn toaøn treân toaøn boä beà maët. Maãu SG-U1 tröôùc khi thöû (x1.000) Sau 4 naêm (x1.000) Sau 6 naêm (x5.000) Hình 4.14. AÛnh SEM beà maët maøng polyuretan tröôùc vaø sau khi thöû 88 SG-F1 SG-F2 Tröôùc khi thöû (x1.000) Sau 4 naêm (x1.000) Sau 6 naêm (x5.000) Hình 4.15. AÛnh SEM beà maët maøng sôn flopolyme tröôùc vaø sau khi thöû 89 SG-F2 SG-C2 SG-A2 SG-E2 SG-A1 SG-F1 SG-C1 SG-U1 SG-E1 Hình 4.16. Aûnh laser 3D maãu tröôùc khi thöû nghieäm SG-F1 SG-F2 SG-A2 SG-C2 SG-E2 SG-A1 SG-E1 SG-U1 SG-C1 Hình 4.17. Aûnh laser 3D maãu sau khi thöû nghieäm 90 Beân caïnh aûnh SEM, aûnh proâphin beà maët cuõng cung caáp raát nhieàu thoâng tin veà tình traïng suy bieán cuûa maøng sôn. Hình 4.16 vaø 4.17 laø so saùnh aûnh laser 3D cuûa caùc maøng sôn tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm 4 naêm taïi ñòa ñieåm TPHCM. Deã daøng nhaän thaáy söï thay ñoåi ñaùng keå veà tình traïng beà maët cuûa caùc maãu maøng sôn epoxy, alkyd vaø cao su clo hoùa. Ñaëc bieät maãu maøng epoxy chöùa pigment traéng bò phaán hoùa raát maïnh (ñoä 5 theo ISO 4628) laøm pigment loä ra ngoaøi, ñoä nhaùm taêng raát roõ raøng. Ñeå laøm roõ hôn quaù trình suy bieán cuûa hai ñoái töôïng nghieân cöùu chính, aûnh laser tình traïng beà maët cuûa maøng sôn flopolyme vaø polyuretan chöùa pigment maøu traéng sau khi thöû nghieäm taïi TPHCM ñöôïc theå hieän chi tieát treân hình 4.18 vaø hình 4.19. Toaøn boä thoâng soá veà ñoä nhaùm cuûa caùc maãu cuõng ñöôïc xöû lyù vaø trình baøy treân baûng 4.4-4.5. AÛnh chuïp 3D vaø phoå phaân tích ñoä nhaùm cho thaáy beà maët maøng sôn flopolyme coøn khaù toát, ñoä nhaùm beà maët khoâng cao, maøng khoâng bò maát nhöïa vaø khoâng ñeå loä pigment ra ngoaøi, chöùng toû sau khi thöû nghieäm phôi maãu maøng sôn ít bò laõo hoùa. Hình 4.18. Ñoä nhaùm beà maët maøng sôn flopolyme traéng tröôùc (traùi) vaø sau (phaûi) thöû nghieäm taïi TPHCM 91 Ñoái vôùi maøng sôn polyuretan, tuy ñoä nhaùm cuõng khoâng cao, nhöng ñaõ ít nhieàu loä pigment, bieåu hieän söï laõo hoùa. Maøng polyuretan coù söï thay ñoåi khi maát ñi lôùp nhöïa moûng chöøng 1 m, trong khi ñieàu ñoù khoâng xaûy ra vôùi flopolyme sau 4 naêm phôi maãu. Caùc keát quaû treân hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi keát quaû nghieân cöùu cuøng heä maøng sôn goác flopolyme vaø polyuretan ñaõ thöïc hieän ôû caùc ñòa ñieåm khaùc [45], [83], [101], [102]. Caùc thoâng soá veà ñoä nhaùm beà maët trong baûng 4.4-4.5 cho thaáy maøng flopolyme, ñaëc bieät laø maøng chöùa pigment naâu, coù caùc trò soá raát toát so vôùi caùc maøng sôn khaùc. Trong khi caùc maøng khaùc taêng ñoä nhaùm 2–3 laàn thì maøng flopolyme chæ thay ñoåi ôû möùc <50% (laáy Rz laøm ví duï). Caàn nhaéc laïi raèng, theo quan ñieåm cuûa Braun, cuøng vôùi cöôøng ñoä hình aûnh theå hieän qua chæ soá phaûn xaï, ñoä nhaùm laø ñaëc tröng noåi baät bieåu thò ñoä boùng maøng sôn [23], [42], [51]. Nhöõng keát quaû veà hình thaùi hoïc beà maët naøy cuõng khaúng ñònh so vôùi caùc maøng sôn truyeàn thoáng khaùc, maøng sôn flopolyme ñoùng raén nguoäi chaäm suy bieán beà maët trong ñieàu kieän töï nhieân. Ñieàu naøy xaûy ra do caáu truùc hoùa hoïc ñaëc thuø cuûa phaân töû flopolyme. Hình 4.19. Ñoä nhaùm beà maët maøng sôn polyuretan traéng tröôùc (traùi) vaø sau (phaûi) thöû nghieäm taïi TPHCM 92 Baûng 4.4. So saùnh thoâng soá ñoä nhaùm maøng sôn traéng Tröôùc khi thöû nghieäm Maãu Ra, µm Ry, µm Rz, µm tp, % Sm, µm S, µm SG-A1 0,40 2,68 2,53 47,90 10,83 4,58 SG-E1 0,58 4,80 3,65 36,07 15,35 5,47 SG-C1 0,79 5,24 4,01 53,03 19,89 5,27 SG-U1 0,43 2,82 2,58 34,96 10,96 4,96 SG-F1 0,77 6,44 4,88 14,75 15,00 5,01 Sau khi thöû nghieäm Maãu Ra, µm Ry, µm Rz, µm tp, % Sm, µm S, µm SG-A1 0,88 6,94 5,98 42,87 9,39 3,76 SG-E1 1,21 9,69 8,97 37,60 9,79 3,83 SG-C1 0,92 10,21 7,58 76,37 10,78 4,19 SG-U1 0,90 7,54 6,12 35,69 11,56 4,84 SG-F1 0,95 7,70 6,53 17,24 10,80 5,18 Baûng 4.5. So saùnh thoâng soá ñoä nhaùm maøng sôn naâu Tröôùc khi thöû Maãu Ra, µm Ry, µm Rz, µm tp, % Sm, µm S, µm SG-A2 0,44 3,33 3,08 64,94 12,33 5,87 SG-E2 0,63 4,57 4,12 32,42 12,42 5,31 SG-C2 0,59 5,54 3,94 63,94 18,38 5,14 SG-U2 0,45 3,58 2,72 37,55 16,89 5,16 SG-F2 0,35 2,52 1,79 82,86 28,95 5,16 Sau khi thöû nghieäm Maãu Ra, µm Ry, µm Rz, µm tp, % Sm, µm S, µm SG-A2 1,11 10,94 8,63 38,62 11,08 3,91 SG-E2 1,09 10,55 9,22 70,51 8,27 4,00 SG-C2 1,11 9,86 7,39 61,04 13,27 3,94 SG-F2 0,48 3,50 2,63 58,74 19,46 4,88 93 4.3.2. Bieán ñoåi hoùa hoïc cuûa maøng sôn Caên cöù vaøo lyù thuyeát oxy hoùa quang hoùa, ñoä beàn vöõng cuûa maøng sôn flopolyme coù ñöôïc nhôø lieân keát raát chaët cuûa nguyeân töû flo trong maïch polyme, khoù taïo thaønh goác töï do trong quaù trình tham gia caùc phaûn öùng oxy hoùa quang hoùa vaø ñaõ ñöôïc lyù giaûi trong taøi lieäu [83], [100]. Ñoä beàn thôøi tieát cao cuûa maøng sôn flopolyme so vôùi polyuretan söû duïng trong nghieân cöùu naøy cuõng ñaõ ñöôïc khaûo saùt thoâng qua ño ñaïc quaù trình suy bieán beà maët baèng phoå FT-IR. Caû hai maøng sôn naøy ñeàu ñöôïc ñoùng raén baèng izoxianat vaø thöïc chaát cô cheá quaù trình suy bieán veà maët hoùa hoïc xaûy ra ñeàu coù theå do caùc phaûn öùng sau [83], [101]: (i) thuûy phaân lieân keát uretan (ii) thuûy phaân lieân keát este (iii) suy giaûm lieân keát metylen Baèng phöông phaùp phaân huûy gia toác trong thöû nghieäm UV-ngöng tuï, Tanabe vaø ñoàng nghieäp [83] ñaõ nhaän thaáy coù raát ít thay ñoåi trong phoå FT-IR cuûa maøng flopolyme tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm. Khoâng nhaän thaáy caùc muõi theå hieän ñoä giaûm metylen (CH2 2940 cm-1, CH2 2860 cm-1) hay taêng caùc muõi cacbonyl (1730 cm-1), alcohol vaø ete (CO 1085 cm-1) theo cô cheá (i) – (iii). Ñoái vôùi maøng polyuretan, söï khaùc bieät ñaùng keå ñaõ xuaát hieän trong phoå FT- IR tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm. Phaùt hieän thaáy roõ raøng söï giaûm haáp thu lieân keát metylen (CH2 2940 cm-1), ure (CO 1640 cm-1), amid II (NH 1530 cm-1) hay taêng söï haáp thu cuûa amin vaø alcohol (NH, OH 3400 - 3700 cm-1), cacboxylat (COO 1610 cm-1). R'NHCOOR" H2O R'NH2 + CO2 + HOR" R'COOR" H2O R'COOH + HOR" 94 Tuy nhieân, trong ñieàu kieän moâi tröôøng nhieät ñôùi nhöõng dieãn bieán naøy coù söï khaùc bieät nhaát ñònh. ÔÛ giai ñoaïn ñaàu cho tôùi 4 naêm, caùc quaù trình hoùa hoïc xaûy ra khi thöû nghieäm töï nhieân töông töï nhö trong thöû nghieäm gia toác UV-ngöng tuï. Nhöng khi tieán haønh thöû nghieäm tieáp tuïc quaù trình suy bieán baét ñaàu xaûy ra khoâng chæ vôùi polyuretan maø caû vôùi flopolyme. Trong caùc phuï luïc 4.4 - 4.6 laø phoå FT-IR cuûa caùc maãu maøng sôn tröôùc vaø khi thöû nghieäm 6 naêm trong ñieàu kieän moâi tröôøng töï nhieân. Coù söï thay ñoåi nhaát ñònh trong phoå FT-IR cuûa maøng flopolyme sau 6 naêm thöû nghieäm, tröôùc heát laø ôû nhoùm amid II. Ñieàu naøy ñoøi hoûi coù nhöõng xem xeùt laïi khi xaây döïng quy trình thöû nghieäm gia toác ñaùnh giaù tuoåi thoï maøng sôn trong ñieàu kieän moâi tröôøng nhieät ñôùi. 4.3.3. Tính chaát ñieän hoùa maøng sôn Ñoä beàn maøng sôn flopolyme cuõng ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua vieäc khaûo saùt phoå toång trôû maøng sôn tröôùc vaø sau khi ñaõ qua thöû nghieäm trong moâi tröôøng töï nhieân TPHCM. Phoå toång trôû maøng sôn (chæ goàm moät lôùp flopolyme/polyuretan vaø moät lôùp epoxy) trong dung dòch NaCl 3% cuûa maøng sôn tröôùc vaø sau thöû nghieäm ñöôïc trình baøy töông öùng treân hình 4.20 vaø hình 4.22. Thoâng soá ñieän hoùa ñöôïc xöû lyù vaø toång hôïp trong baûng 4.6. Baûng 4.6. Thoâng soá ñieän hoùa maøng sôn tröôùc vaø sau khi thöû nghieäm TT Teân maãu Ñoä daøy maøng, m Rc, .cm2 C , F 1 Maãu flopolyme tröôùc khi thöû nghieäm 84,3 3,8.104 1,75.10-10 2 Maãu flopolyme sau khi thöû nghieäm 4 naêm 84,3 1,5.104 1,21.10-10 3 Maãu polyuretan tröôùc khi thöû nghieäm 150,2 2,8.107 5,21.10-10 4 Maãu polyuretan sau khi thöû nghieäm 4 naêm 150,2 2,7.104 5,36.10-11 95 Theo baûng 4.6 coù theå nhaän thaáy ñieän trôû Rc vaø ñieän dung C maøng sôn flopolyme sau 4 naêm thöû nghieäm trong ñieàu kieän töï nhieân thay ñoåi khoâng nhieàu. Ñieàu naøy chöùng toû maøng sôn raát ít bieán ñoåi veà tính naêng vaø vaãn duy trì toát khaû naêng ngaên caûn söï xaâm nhaäp cuûa taùc nhaân xaâm thöïc. Trong khi ñoù, ñoái vôùi sôn polyuretan, ñieän trôû laïi giaûm ñeán khoaûng 1.000 laàn. Ñoä suy giaûm naøy raát phuø hôïp vôùi keát quaû chuïp hình SEM (hình 4.14 vaø 4.15) tröôùc vaø sau khi phôi maãu. Ñoä suy giaûm beà maët cuûa maãu polyuretan cao hôn so vôùi sôn flopolyme, treân beà maët xuaát hieän nhöõng vi loã xoáp vaø moät soá vò trí maïch polyme bò ñöùt, ñieàu ñoù taïo thuaän lôïi cho caùc taùc nhaân aên moøn (ion Cl-) ngaám vaøo tieáp tuïc phaù huûy maøng sôn. Keát quaû laø toång trôû cuûa maøng sôn polyuretan giaûm nhanh. Keát quaû ño toång trôû tröôùc vaø sau khi phôi maãu cuûa maøng sôn flopolyme khaù phuø hôïp vôùi moâ hình maïch töông ñöông cuûa Randle (hình 4.20 vaø 4.21). Sau 4 naêm phôi maãu, phoå Nyquist cuûa maãu sôn coù hình daïng gioáng vôùi maãu tröôùc khi phôi, chæ xuaát hieän moät cung troøn duy nhaát ñaëc tröng cho toång trôû cuûa maøng sôn, chöa xuaát hieän phaàn toång trôû khueách taùn (toång trôû Warburg), chöùng toû maøng sôn vaãn coøn toát, chöa coù hieän töôïng ngaám dung dòch vaøo maøng. Hình 4.20. Giaûn ñoà Nyquist cuûa maøng flopolyme tröôùc (a) vaø sau (b) khi phôi maãu a b 96 Cuõng vôùi khoaûng thôøi gian nhö treân thì giaûn ñoà Nyquist cuûa maøng polyuretan (hình 4.22) laïi coù nhöõng bieåu hieän khaùc: ôû vuøng taàn soá cao xuaát hieän toång trôû Warburg, bieåu thò cho söï khueách taùn. Maïch töông ñöông trong tröôøng hôïp naøy coù theå moâ phoûng nhö hình 4.23. Hình 4.22. Giaûn ñoà Nyquist cuûa polyuretan tröôùc (a) vaø sau (b) khi phôi maãu Hình 4.23. Sô ñoà maïch töông ñöông cuûa maøng sôn polyuretan Toång hôïp keát quaû nghieân cöùu phôi maãu töï nhieân vaø ño toång trôû ñieän hoùa trong moâi tröôøng NaCl 3% cuûa hai loaïi maãu sôn, coù theå nhaän thaáy raèng sôn flopolyme coù khaû naêng chòu thôøi tieát vaø choáng aên moøn toát neân raát phuø hôïp vôùi lôùp phuû trong ñieàu kieän nhieät ñôùi. Rs Rc Cc Hình 4.21. Moâ hình maïch töông ñöông cuûa maøng sôn flopolyme a b W QC RC Rs  Rc(QC [RCW]) 97 4.4. Keát luaän veà chöông 4 1. Sôn goác flopolyme ñoùng raén nguoäi vaø sôn polyuretan laø loaïi sôn phuû beà maët coù ñoä beàn thôøi tieát cao, phuø hôïp cho muïc ñích söû duïng laøm lôùp phuû ngoaøi baûo veä kim loaïi trong moâi tröôøng khí haäu khaéc nghieät. Ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn trong ñieàu kieän nhieät ñôùi bieån Nha Trang thaáp hôn trong ñieàu kieän khí quyeån ñoâ thò TPHCM. 2. Keát quaû thöû nghieäm töï nhieân trong nhieàu naêm, ôû nhieàu ñòa ñieåm cho thaáy heä sôn phuû vôùi maøng flopolyme beân ngoaøi ít bò suy giaûm tính naêng baûo veä - trang trí hôn so vôùi heä sôn polyuretan. Ñieàu naøy xaûy ra coù khaû naêng do lieân keát chaët cheõ cuûa flo nguyeân töû trong maïch polyme, ngaên caûn quaù trình taïo goác töï do trong caùc phaûn öùng quang hoùa döôùi taùc ñoäng cuûa böùc xaï cöïc tím, nhieät ñoä vaø ñoä aåm. 3. Ñoä beàn thôøi tieát cuûa maøng sôn flopolyme chöùa pigment TiO2 keùm hôn heä chöùa Fe2O3. Ñoái vôùi maøng sôn naøy vai troø taùc nhaân suy bieán do xuùc taùc quang hoùa cuûa pigment laø quyeát ñònh. 4. Ñoäng hoïc quaù trình suy bieán ñi qua ba giai ñoaïn vaø coù söï phuï thuoäc tuyeán tính giöõa lg cuûa thôøi ñieåm maát khaû naêng trang trí vaø thôøi ñieåm baét ñaàu suy giaûm tính naêng beà maët. Coù theå söû duïng phöông trình phuï thuoäc naøy ñeå döï baùo ñoä beàn thôøi tieát maøng sôn. Vieäc döï baùo ñoä beàn thôøi tieát maøng sôn döïa vaøo thöû nghieäm gia toác theo ASTM G 53 chæ phuø hôïp vôùi caùc maøng sôn coù ñoä beàn thaáp, khi suy bieán tröïc tieáp do UV, nhieät ñoä vaø ñoä aåm laø quyeát ñònh. Ñoái vôùi caùc maøng sôn khaùc caàn phaûi thay ñoåi ñieàu kieän gia toác ngoaøi caùc yeáu toá moâi tröôøng neâu treân.