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 (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

TRẦN VĂN HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KÍCH THƢỚC
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

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2019


Công trình được hoàn thành tại:
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng

Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS Nguyễn Mạnh Tƣờng
PGS. TS Nguyễn Thế Nghiêm

Phản biện 1: GS.TS Đỗ Quang Kháng
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Phản biện 2: PGS. TS Đặng Việt Hƣng
Đại học Bách khoa Hà Nội

Phản biện 3: PGS.TS Ninh Đức Hà
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện
họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Vào hồi:….giờ…….ngày…….tháng……. năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của luận án
Ăn mòn kim loại là vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất lớn cho
nền kinh tế quốc dân cũng như trong lĩnh vực quân sự. Trên thế giới có
khoảng một phần ba trọng 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 giảm thiệt hại kinh tế và an ninhquốc 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 chiến đấu của
quân đội. Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm như nước ta, tác động của ăn
mòn kim loại ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ, làm suy giảm
độ bền, độ tin 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 từ nhiều 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 cũ thải ra gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, bảo quản
bằng dầu, mỡ truyền thống thông thường tiêu hao nhiều vật tư dẫn đến tăng
chi phí, do phương pháp bảo quản này đòi hỏi độ dày màng dầu, mỡ lớn.

Do vậy, hướng nghiên cứu chế tạo màng phủ mỏng 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 đề công nghệ
bảo quản cũng như giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường. Trong những năm
gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học và công nghệ đã khám phá
một loại thù hình mới của cacbon, đó là vật liệu cacbon cấu trúc nano. Loại
vật liệu này có cấu trúc tinh thể độc đáo, sở hữu nhiều tính chất vật l , hóa
học và cơ học ưu việt. Chính vì vậy, vật liệu cacbon cấu trúc nano là đối
tượng được tập trung nghiên cứu mạnh mẽ trên cả hai phương diện khoa
học cơ bản và khoa học ứng dụng. Vì vậy, 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. Các nghiên cứu vật liệu
cấu trúc nano đang được quan tâm trong nhiều lĩnh vực như điện 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
cứu phát triển [20], [21], [23]. Một số nghiên cứu về phụ gia trên cơ sở ống
nano cacbon (CNT) và graphen biến tính, có khả năng bảo vệ bề mặt kim
loại hiệu quả. Các hợp chất graphen và CNT được biết đến như phụ gia ức
chế ăn mòn kim loại dạng màng phủ [24-26]. Các hợp chất này đang nhận
được nhiều sự quan tâm nghiên cứu nhằm thay thế các phụ gia truyền
thống. Trong nội dung luận án, trọng tâm là nghiên cứu biến tính CNT,


graphen và khảo sát sự tương hợp của phụ gia khi phân tán trong dầu, mỡ,
polyme nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn kim loại của màng
phủ.
2. Mục đích, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu chính của luận án
* Mục đích, nhiệm vụ:
- Tổng hợp và biến tính CNT và graphen với axit stearic làm phụ
gia chống oxy hóa, chống ăn mòn kim loại.

- Lựa chọn các chất tạo màng trên cơ sở dầu, mỡ, polyme và khảo
sát khả năng phân tán của phụ gia trong các chất tạo màng.
- Lựa chọn phương pháp chế tạo màng phủ bảo quản kim loại
- Khảo xát các chỉ tiêu kỹ thuật của màng phủ bảo quản kim loại.
- Thử nghiệm đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại của
màng bảo quản.
* Nội dung nghiên cứu chính:
- Biến tính CNT và graphen và khảo sát cấu trúc của vật liệu nhằm
mục đích tăng cường khả năng phân tán trong dầu, mỡ, polyme.
- Nghiên cứu khảo sát khả năng tương hợp của phụ gia biến tính
trong các chất tạo màng.
- Lựa chọn phương pháp thích hợp cho chế tạo màng phủ trên cơ
sở dầu, mỡ, polyme cho khảo sát khả năng chống ăn mòn.
- Nghiên cứu, khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại của
màng phủ.
3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án
Nội dung nghiên cứu và kết quả đạt được của luận án mở ra hướng
nghiên cứu 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 của chuyên nghành hóa học hữu cơ và chủ
động chế tạo các vật liệu bảo quản trong nước nhằm nâng cao hiệu quả bảo
vệ VKTBKTQS, giảm chi phí và thân thiện môi trườn
- Sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trên thị trường, ổn định đó là vật liệu
CNT, 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.
- Tổng hợp được phụ gia CNT và graphen biến tính axit stearic bằng
phương pháp nghiền, phụ gia GO-Amin bằng phương pháp thủy nhiệt.
- Ứng dụng phụ gia nano cacbon và graphen biến tính vào chế tạo các màng
phủ dầu, mỡ, polyme bảo quản kim loại.

- Đưa vật liệu có cấu trúc nano vào ứng dụng bảo quản vũ khí trang bị kỹ
thuật quân sự


4. Bố cục luận án
Luận án ngoài phần mở đầu, danh mục tài liệu tham khảo, luận án
gồm 3 chương, chương 1 Tổng quan; Chương 2 Thực nghiệm và các
phương pháp nghiên cứu; Chương 3 Kết quả và thảo luận.
NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày về lý thuyết ăn mòn, cơ chế ăn mòn kim loại và
các phương pháp chống ăn mòn kim loại, giới thiệu các phụ gia chống ăn
mòn trên cơ sở các chập chất phenol, sunfonat, amin, imin…Ứng dụng phu
gia CNT và graphen trong dầu, mỡ bôi trơn chống ăn mòn kim loại. Nêu
bản chất khoa học của phụ gia CNT và graphen biến tính trong các chất
lỏng dầu, mỡ và polyme. Tổng hợp các phương pháp biến tính vật liệu.
Tổng quan đặt cơ sở khoa học và định hướng cho việc thực hiện nội dung
nghiên cứu để đạt được mục tiêu của luận án.
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ, thiết bị
2.1.1. Nguyên vật liệu, hóa chất
Nguyên vật liệu hoá chất gồm: Dầu gốc CS100, độ nhớt ở 100oC
10, 8 cSt; khối lượng riêng ở 15oC là 0,884; điểm chớp cháy cốc hở 263oC.
Dầu SN150 độ nhớt ở 100oC, 5,08 cSt, Khối lương riêng 0,880; trị số axit
0,32 mmgKOH/g; hàm lượng cạn 0,021%. Vật liệu Polyvinyl ancol (PVA),
Singapore, dạng bột, tỉ trọng 1,29, nhiệt độ thủy phân ở >200oC; độ cứng
shore 30. Dầu động cơ HD50, độ nhớt ở 100oC 17,4cSt; điểm chớp cháy
cốc hở 250oC; Trị số kiềm 3,5 mmgKOH/g. Axit sunfuric (H2SO4), (PA)
Trung Quốc; Axit nitric (HNO3), (PA) Trung Quốc; KMnO4, Việt Nam;
Dodecyl Amin (C12H25NH2), (PA) Trung Quốc; Axit clohydric (HCl), (PA)

Trung Quốc; Axit stearic, (PA) Trung Quốc; Cồn 90o,(Cồn công nghệp),
Việt Nam; Ống nano cacbon (CNT); Việt Nam, có đường kính ống từ 20
đến 40 nm; Graphit, dạng vẩy, độ sạch 99,5%, Đức; Axeton 99%, xăng
dung môi; Toluen.
2.1.2. Dụng cụ, Thiết bị thực hiện phản ứng
- Dụng cụ biến tính ống nano cacbon và graphen, bình cầu 3 cổ
500ml, ống đong 100ml, sinh hàn, phễu lọc, bình tam giác, nhiệt kế 100oC,
200oC, cân phân tích. Thiết bị nghiền bi, máy khuấy, thiết bị siêu âm, tủ sấy
nhiệt, máy ly tâm, thiết bị gia nhiệt cảm biến tự động và khuấy từ.
2.2. Các phƣơng pháp tổng hợp và khảo sát phụ gia CNT và graphen
2.2.1. Biến tính ống nanocacbon bằng axit stearic


Giai đoạn1: Làm sạch CNT bằng 100ml HCl 5 ở nhiệt độ 60oC đến 70oC
trong thời gian 2 giờ và sấy khô ở nhiệt độ 80oC trong 4 đến 6 giờ.
Giai đoạn 2: Oxy hóa bằng hỗn hợp axit HNO3 và H2SO4 với tỉ lệ thể tích
là 1: 3, tiến hành phản ứng ở nhiệt độ 90oC, thời gian 2,5 giờ.
Giai đoạn 3: Biến tính CNT-O bằng axit stearic, tỷ lệ giữa CNT-O với
axit stearic là (1:1). Tốc độ nghiền 500 vòng/phút với thời gian 20 giờ.
2.2.2. Biến tính graphen bằng axit stearic
Quá trình biến tính gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: oxy hoá graphit.
Sử dụng graphit và chất oxy hóa NaNO3, H2SO4 và KMnO4. Phản ứng ở
nhiệt độ 40°C. thời gian 2 giờ.
+ Giai đoạn 2: biến tính GO bằng SA tỷ lệ 1:1,5 thời gian 22 giờ.
2.2.3. Tổng hợp biến tính graphen oxit bằng dedocxyt amin
Quá trình biến tính GO- Amin điều kiện nhiệt độ 160, thời gian 3 giờ.
2.3. Các kỹ thuật đánh giá, đo đạc cấu trúc vật liệu
2.3.1. Xác định cấu trúc của vật liệu
Các phương pháp sử dụng: IR, X-ray, TGA, SEM.
2.3.2. Nghiên cứu công nghệ chế tạo màng phủ bảo quản

Phương pháp chế tạo màng được thực hiện kết hợp giữa phương
pháp vật lý và hóa học (phương pháp phun và phương pháp nhúng nóng)
2.4. Chế tạo chất tạo màng dầu, mỡ, polyme với phụ gia biến tính
- Màng trên cơ sở dầu gốc CS100 với phụ gia CNT-SA
Phụ gia CNT/SA được phân tán trong dầu CS100 ở các nồng độ
0,04%; 0,06%; 0,08%; 0,10%; 0,15%, 0,2% KL. Quá trình phân tán bằng
siêu âm kết hợp khuấy trộn ở nhiệt độ 70oC. Sử dụng phương pháp nhúng
hoặc phun tạo màng trên bề mặt vật liệu kim loại.
- Màng trên cơ sở dầu SN150 với phụ gia GO-SA
Dầu gốc SN150 với các nồng độ: 0,04%; 0,06%; 0,08%; 0,10%;
0,15%, 0,2%KL. Quá trình phân tán bằng siêu âm kết hợp khuấy trộn.
-Màng phủ trên cơ sở mỡ PVK với phụ gia
Mỡ hydrocacbon chế tạo từ chất làm đặc parafin 17%KL, xerezin
5%KL, petrolactum 25%KL, dầu CS100 60%KL, phụ gia phân tán nhiệt độ
90oC đến 100oC với hàm lượng CNT-SA và GO-SA 0,15%; 0,2%KL.
- Chế tạo màng phủ Polyvinyl ancohol với phụ gia GO-SA (PVA/GO-SA)
Hòa tan PVA trong nước ở nồng độ 15%KL, phân tán phụ gia
GO-SA với các nồng độ 0,01%; 0,02%; 0,04%; 0,06%; 0,08%; 0,10%, và


0.20%. Màng phủ được tạo bằng phương pháp phun áp lực, các lớp phủ
PVA sau thời gian làm khô từ 2,5 đến 3 giờ.
- Nghiên cứu khả năng chống mài mòn, chống gỉ của phụ gia GO-Amin
Nghiên cứu pha chế phu gia GO-Amin trong dầu HD50 với các
nồng 0,10%, 0,20%, 0,30%. Phụ gia GO-Amin sau phân tán trong dầu
HD50 có độ ổn định tốt, mầu đen đồng nhất.
2.5. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của chất tạo màng
- Xác định trị số axit theo TCVN 2695:2008
- Xác định độ nhớt động học theo TCVN 3171:2011
* Độ nhớt động học xác định bằng nhớt kế mao quản:

- Độ nhớt động học được xác định theo công thức: v = k.t
* Độ nhớt biểu kiến bằng phễu đo theo tiêu chuẩn TCVN 4859:2013
- Phương pháp xác định nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ theo TCVN 2697-07
- Xác định độ bền oxi hóa theo tiêu chuẩn ASTM D942-02
2.6. Kỹ thuật đánh giá tính chất của màng phủ bảo quản
2.6.1. Độ dày màng (µm).
a. Đo độ dày màng ướt bằng phương pháp tính toán theo TCVN
9760:2013
Độ dày màng ướt, tw, tính bằng micromet, được tính theo công thức:
tw 

m  mo
A.

(2.1)
b. Phương pháp 4A – Chênh lệch về độ dày màng TCVN 9760:2013
Sử dụng trắc vi kế hoặc dụng cụ đo kiểu đồng hồ đo độ dày màng.
Độ dày màng là chênh lệch giữa tổng độ dày (nền + màng) và độ dày nền.
2.6.2. Phƣơng pháp xác định độ bám dính theo TCVN 2097:1993
2.6.3. Phƣơng pháp xác định độ bền uốn TCVN 2099:2007.
2.7. Kỹ thuật đánh giá tính năng bảo quản của màng phủ
a. Phương pháp đo đường cong phân cực xác định hiệu quả bảo vệ kim
loại: Hiệu quả bảo vệ được tính theo công thức.


b. Khảo sát khả năng chống ăn mòn bằng phương pháp thử ăn mòn tấm
đồng theo ASTM D130.
Thử nghiệm ăn mòn tấm đồng tiến hành ở nhiệt độ 100oC trong 3h,
lấy mẫu thử và so màu với bảng chuẩn để kiểm tra độ ăn mòn.
c. Phương pháp thử nghiệm gia tốc ăn mòn theo GOST 9054 -75

Phương pháp thử nghiệm gia tốc ăn mon thực hiện trong môi
trường nước biển 3% NaCl, nhiệt độ 55 đến 60oC, độ ẩm 95 đến 100% .
d. Phương pháp thử nghiện điều kiện khắc nghiệt theo TCVN2697-07
Phương pháp thử nghiệm độ bền khắc nghiệt tiến hành gồm 04 chu
kỳ phun (1 chu kỳ =24 giờ) trong mỗi chu kỳ phun sương liên tục trong 2
giờ, sau đó lưu trữ bảo quản ẩm từ 22 giờ - 24 giờ. Sau 4 chu kỳ phun
sương muối là giai đoạn bảo quản 3 ngày trong điều kiện khí quyển tiêu
chuẩn thử nghiệm ở 23 đến 25oC độ ẩm từ 45 đến 55%.
e. Thử nghiệm thực tế bảo quản vũ khí kỹ thuật quân sự
Phương pháp thử nghiệm thực hiện trong điều kiện môi trường tự
nhiên giống trong thực tế kho bảo quản vật tư, vũ khí kỹ thuật quân sự.
Mẫu thử là vỏ đạn pháo 37 mm và chi tiết hộp tiếp đạn súng AK, màng phủ
thử nghiệm là màng dầu CS100, SN150, mỡ hydrocacbon và màng polyme
có pha phụ gia. Phương pháp thử nghiệm thực tế, nhằm xây dựng quy trình
công nghệ bảo quản với từng loại vật tư vũ khí kỹ thuật đồng thời đưa ra
các điều kiện về môi trường bảo quản đối với các màng chế tạo trong nội
dung nghiên cứu của luận án.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả tổng hợp phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon và graphen
3.1.1. Kết quả tổng hợp phụ gia trên cơ sở ống nano cacbon (CNT-SA)
a. Kết quả chụp phổ IR: Phổ IR đã cho các đỉnh đặc trưng ở các vùng của
vật liệu CNT, CNT-O và CNT-SA. liên kết -OH trong cacboxyl (-COOH)
tại đỉnh 3404,88 cm-1, đỉnh 1713,46 cm-1 của CNT- O ứng với liên kết C=
O [13], [14]. IR của CNT-SA xuất hiện đỉnh 1714 cm-1, các liên kết OH và
liên kết C=C tại 2918cm-1 và 1588cm-1. Các peak đặc trưng của SA ở 2924
cm-1, 2866 cm-1, 1312 cm-1, 953 cm-1. Tại 1493 cm-1 đặc trưng cho nhóm COO-[13], [15], [47].
b. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X
Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu CNT có đỉnh peak góc 2θ = 26,1o và
42,7o. Trên giản đồ CNT-O góc 2θ được mở rộng chân peak [65]. Trên
CNT-SA có ba đỉnh = 20,8o, 21,6o và 24,2o tương ứng với các góc nhiễu xạ

của axit stearic. Cường độ píc đặc trưng của CNT-SA tại góc 2θ =20,6o.


c. Tính chất nhiệt của ống nano cacbon biến tính (TGA)
Kết quả giản đồ hình 3.6 cho thấy nhiệt độ >500oC vật liệu bắt đầu
phân hủy và mạnh nhất hơn 619oC. Hình 3.7 ở 100oC là sự giải hấp hơi
nước, ở >200oC kéo dài đến trên 300oC là phân hủy các nhóm chức trên bề
mặt CNT. Hình 3.8 của CNT-SA nhiệt độ 111oC là sự giải hấp hơi nước, ở
150 -350oC (giảm 32% KL) là phân hủy nhóm chức trong axit stearic.
TG /%

TG /%

DTG /(%/min)

DTG /(%/min)
[1]

100.00

100.00

0.00

0.80

Mass Change: -10.82 %
Mass Change: -9.20 %

0.60

95.00

Peak: 452.2 °C, -0.34 %/min

-0.50

Peak: 279.0 °C, -0.46 %/min

95.00
0.40

90.00
-1.00

Mass Change: -6.31 %
[1]
[1]

0.20

85.00

90.00

-1.50

0.00

80.00

Peak: 619.8 °C, -0.24 %/min

-0.20

85.00

Mass Change: -12.74 %
75.00

[1] CNT (N2.10.1000).dsv
TG
DTG

[1] CNT-O (N2.10.1000).dsv
TG
DTG

-0.40

[1]

-2.50

70.00

80.00
100.0

200.0

300.0

400.0

500.0
600.0
Temperature /°C

700.0

800.0

NETZSCH STA 409 PC/PG File : C:\Users\TUAN_ANH\Desktop\11.10.17\CNT (N2.10.1000).dsv
Phong TN VL QS
Material :
Al2O3
CNT (N2.10.1000)
Correction file :
N2.10.1000.bsv
11.10.2017 10:47:51
Temp.Cal./Sens. Files : Tcalzero.tcx /
Phong TN VL QS
Range :
30/10.0(K/min)/1000
Mr. Doan
Sample car./TC :
TG HIGH RG 4 / S
CNT (N2.10.1000), 5.868 mg
Mode/type of meas. :
TG / Sample + Correction

100.0

900.0

200.0

300.0

400.0

500.0
600.0
Temperature /°C

700.0

800.0

900.0

Main 2017-08-18 15:43 User: TUAN_ANH

Main 2017-10-12 12:08 User: TUAN_ANH

Instrument :
Project :
Identity :
Date/time :
Laboratory :

Operator :
Sample :

-2.00

Peak: 81.0 °C, -1.87 %/min

Segments :
1/1
Crucible :
DTA/TG crucible Al2O3
Atmosphere :
---/--- / N2/20 / N2/--TG corr./m. range : 820/30000 mg

Instrument :
Project :
Identity :
Date/time :
Laboratory :
Operator :
Sample :

NETZSCH STA 409 PC/PG File : C:\Users\TUAN_ANH\Desktop\Thang - NLDM\CNT-O (N2.10.1000).dsv
Phong TN VL QS
Material :
Al2O3
CNT-O (N2.10.1000)
Correction file :
N2.10.1000.bsv
18.08.2017 8:23:22

Temp.Cal./Sens. Files : Tcalzero.tcx /
Phong TN VL QS
Range :
30/10.0(K/min)/1000
Mr. Doan
Sample car./TC :
TG HIGH RG 4 / S
CNT-O (N2.10.1000), 17.088 mg
Mode/type of meas. :
TG / Sample + Correction

Segments :
1/1
Crucible :
DTA/TG crucible Al2O3
Atmosphere :
---/--- / N2/20 / N2/--TG corr./m. range : 820/30000 mg

Hình 3.6: Giản đồ TGA của CNT; Hình 3.7: CNT –O; Hình 3.8: CNT-SA
d. Kết quả chụp hình thái học (SEM).
Hình thái học (SEM) của vật liệu CNT(a) ban đầu và vật liệu sau
khi hoạt hóa CNT-O (b) và sau biến tính CNT-SA(c).
a

b

c

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

Trên hình 3.9(a) SEM của vật liệu CNT ban đầu các sợi nằm tách biệt,
với CNT sau hoạt hóa thành CNT-O (hình 3,9b) chiều dài có sự co cụm lại,
đường kính nhỏ hơn. Ảnh SEM của CNT-SA (hình 3.9c) có đường kính
ống lớn hơn là do được gắn thêm nhóm ankyl lên ống nano cacbon.
3.1.2. Tổng hợp phụ gia trên cơ sở graphen biến tính (GO-SA)
a. Kết quả phổ IR: IR xác định sự tồn tại các nhóm chức graphen oxit
(GO), các đỉnh tại 2930 cm-1của –OH , tại 1221 cm-1 của C-O. Tại đỉnh
1719 cm-1 là C= O, tại 3419 cm-1 là CH [14], [82]. IR của GO-SA xuất
hiện đỉnh 1719,68 cm-1 của C=O, tại 1070,13 cm-1 đặc trưng cho nhóm
chức CO của este, tại 2851,36 cm-1 là nhóm CH3 và CH2 trong phân tử SA
[14], [85].


b. Kết quả XRD: Giản đồ phổ nhiễu xạ của graphit có peak đặc trưng tại 2θ
= 26,5o. Sau khi oxy hóa cường độ peak giảm, ở GO-SA xuất hiện 2 peak ở
2θ = 11o và 1 peak nhỏ hơn.
c. Tính chất nhiệt của vật liệu graphit, GO và GO-SA đã được nghiên cứu
bằng phép đo TGA.
TG /%

DTG /(%/min)

100.00

[1]

Mass Change: -13.49 %

95.00

-0.50

90.00
-1.00

85.00
80.00

-1.50

75.00
-2.00

Mass Change: -34.25 %

70.00
65.00

-2.50

Peak: 92.6 °C, -2.28 %/min

60.00
-3.00

[1] GO.dsv
TG
DTG

55.00

100.0
Main

a

2015-11-06 15:51

Instrument :
Project :
Identity :
Date/time :
Laboratory :
Operator :
Sample :

Peak: 183.2 °C, -3.08 %/min
200.0

300.0

[1]

400.0
Temperature /°C

500.0

600.0

-3.50
700.0

User: TUAN_ANH

NETZSCH STA 409 PC/PG
Phong TN VL QS
GO
06.11.2015 7:55:51
Phong TN VL QS
Mr. Doan
GO, 10.652 mg

File :

F:\work\Phan tich nhiet\a Hien (NLDM)\GO.dsv
Material :
Al2O3
Correction file :
N2.10.850.bsv
Temp.Cal./Sens. Files : TCALZERO.TCX /
Range :
30/10.0(K/min)/850
Sample car./TC :
TG HIGH RG 4 / S
Mode/type of meas. :
TG / Sample + Correction

Segments :
Crucible :

Atmosphere :
TG corr./m. range :

1/1
DTA/TG crucible Al2O3
---/--- / N2/20 / N2/--820/30000 mg

b

Hình 3.14: Giản đồ phân tích nhiệt TGA của graphit (a); GO(b).
TG /%

DTG /(%/min)
[2]

Mass Change: -3.05 %

100.00

90.00

Peak: 80.1 °C, -0.53 %/min

-1.00

Mass Change: -18.65 %
Peak: 416.6 °C, -0.94 %/min
Peak: 318.9 °C, -1.68 %/min

80.00

-2.00

Mass Change: -18.56 %
70.00

-3.00

60.00
-4.00

Mass Change: -11.51 %
[2] GO-SA.dsv
TG
DTG Peak: 207.0 °C, -4.38 %/min

50.00

[2]

-5.00
100.0
Main

2015-11-06 15:56

Instrument :
Project :
Identity :
Date/time :

Laboratory :
Operator :
Sample :

200.0

300.0

400.0
Temperature /°C

500.0

600.0

700.0

User: TUAN_ANH

NETZSCH STA 409 PC/PG
Phong TN VL QS
GO-SA
05.11.2015 15:49:10
Phong TN VL QS
Mr. Doan
GO-SA, 3.598 mg

File :

F:\work\Phan tich nhiet\a Hien (NLDM)\GO-SA.dsv

Material :
Al2O3
Correction file :
N2.10.850.bsv
Temp.Cal./Sens. Files : TCALZERO.TCX /
Range :
30/10.0(K/min)/850
Sample car./TC :
TG HIGH RG 4 / S
Mode/type of meas. :
TG / Sample + Correction

Segments :
Crucible :
Atmosphere :
TG corr./m. range :

1/1
DTA/TG crucible Al2O3
---/--- / N2/20 / N2/--820/30000 mg

Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiệt TGA GO-SA.
Từ giản đồ TGA (hình 14a) của vật liệu và (hình 14b) là của GO
nhiệt độ 92 đến 150oC giảm 13%KL, là sự giải hấp thụ hơi nước trong các
lớp GO, từ 150 đến 400oC là khử nhiệt nhóm chức (-OH, C=O, COOH)
ứng với 34% KL. TGA của GO-SA (hình 15) ở nhiệt độ từ 80 đến 207oC là
do phân hủy các nhóm chức, ở 207 đến 300oC là quá trình phân hủy của
axit stearic (~18% KL).
d. Kết quả hình thái học SEM mẫu graphit, GO và GO-SA

b

a

c

Hình 3.16: SEM của graphit (a), graphen oxit (b), và GO-SA (c).
Kết quả SEM của GO (hình 3.16b) xuất hiện những nếp gãy trên bề
mặt tách lớp rõ ràng do tạo thêm các nhóm chức phân cực C=O, -OH,
COOH,với vật liệu GO-SA (hình 3.16c) cho thấy các lớp đã tách ra xa hơn
so với GO (hình 3.16b)
3.1.3. Phụ gia trên cơ sở graphen oxy biến tính amin hóa
a. Kết quả phổ IR của GO-amin: IR của GO-Amin xuất hiện đỉnh 1640cm-1 do
C=O của amit , các peak dao động tại 1430-1580 cm-1 là liên kết ở cacbon sp2
và N-H. Dao động trong dải 1190-1220 cm-1 là dao động của liên kết C-N amit.
Các peak dao động trong dải 2800-3000 cm-1 đặc trưng cho liên kết C-H (CH2- và -CH3) trong mạch ankyl từ amin [89].
b. Đặc tính phân hủy nhiệt TGA của GO-Amin.
TG /%

DTG /(%/min)

100.00

[3]

90.00

80.00

0.00

-0.50
Mass Change: -59.44 %

70.00

-1.00

60.00

50.00

-1.50

Peak: 282.4 °C, -2.09 %/min
[3] GO-Amin (N2.10.1000).dsv
TG
DTG

-2.00
[3]

40.00
100.0
Main

2017-10-12 12:12

Instrument :

Project :
Identity :
Date/time :
Laboratory :
Operator :
Sample :

200.0

300.0

400.0

500.0
600.0
Temperature /°C

700.0

800.0

900.0

User: TUAN_ANH

NETZSCH STA 409 PC/PG File :
Phong TN VL QS
GO-Amin (N2.10.1000)
12.10.2017 7:54:06
Phong TN VL QS

Mr. Doan
GO-Amin (N2.10.1000), 3.394 mg

C:\Users\TUAN_ANH\Desktop\11.10.17\GO-Amin (N2.10.1000).dsv
Material :
Al2O3
Correction file :
N2.10.1000.bsv
Temp.Cal./Sens. Files : Tcalzero.tcx /
Range :
30/10.0(K/min)/1000
Sample car./TC :
TG HIGH RG 4 / S
Mode/type of meas. :
TG / Sample + Correction

Segments :
Crucible :
Atmosphere :
TG corr./m. range :

1/1
DTA/TG crucible Al2O3
---/--- / N2/20 / N2/--820/30000 mg

Hình 3.19: XRD của GO-Amin.
Hình 3.18: TGA của GO-Amin.
Qua giản đồ GO-Amin cho thấy sự mất 2% trọng lượng ở 200°C, ở
250-530°C giảm > 50% là do phân hủy nhiệt của chuỗi ankyl trên liên kết
amit. Kết quả nhiễu xạ tia X trong hình 3.19 graphen có góc θ= 26,6o của

GO-Amin xuất hiện peak tại 2θ= 10o là do lực Van der Waals tương tác yếu
giữa các lớp trong graphit.
c. Kết quả hình thái học của GO-Amin: Hình ảnh SEM của GO-Amin được
tìm thấy có dạng lớp mỏng với những nếp gấp và nhiều khu vực gấp (hình


3.20a) là do quá trình gắn thêm các nhóm Ankyl lên GO đã làm mở rộng
khoảng cách giữa các lớp trong cấu trúc graphen.
a

b

Hình 3.20: Ảnh chụp SEM của GO(a) sau khi biến tính amin(b).
3.2. Kết quả khảo sát vật liệu và lớp phủ bảo quản
3.2.1. Kết quả khảo sát phụ gia CNT-SA với chất tạo màng dầu CS100
3.2.1.1. Đánh giá sự tương hợp của phụ gia với dầu CS100
Phân tán CNT-SA trong dầu gốc CS100 ở các nồng độ 0,6%;
0,10%; 0,15% và 0,20% và phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật tại bảng 3.4
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu của dầu CS100 trước và sau khi phụ gia CNT-SA
Kết quả

T
T

Chỉ tiêu

1
2
3

4

5

Phương
pháp thử

0%

0,06%

0,08%

0,1%

0,15%

0,2%

Độ nhớt ở
100oC cSt

11,3

11,38

11,67

11,86

12,24

11,65

Tỷ trọng
ở 15oC

0,884

0,886

0,889

0,891

0,893

0,896

263

262

262

262

262

262

ASTM
D92

0,035

0,036

0,038

0,038

0,039

0,039

TCVN
974:007

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

ASTM
D892

Điểm
chớp cháy
cốc hở, oC
Trị số axit
mgKOH/
g
Độ tạo
bọt ở
93,5oC

TVVN
3171
ASTM
D1298


(ml/ml)

Hàm
lượng

ASTM
6
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
nước, %V
D95
max
Kết quả khảo sát các tính chất của dầu CS100 sau khi pha phụ gia
CNT-SA tại bảng 3.4 cho thấy, các tính chất của dầu CS100 sau khi pha
phụ gia không có sự thay đổi so dầu gốc.
Bảng 3.5: Khả năng chống oxy hóa của dầu khi pha phụ gia CNT-SA
Độ ổn định oxy hóa ở các nồng độ phụ gia
CNT-SA khác nhau, thời gian; (phút)

Mẫu
thử
0%

0,06%

0,08%

0,1%

0,15%

0,2%

Phương
pháp thử
-

Dầu
ASTM
1330
1510
1860 2130 2540 2820
CS100
D 942-2
3.2.1.2. Kết quả khảo sát độ dày của lớp phủ dầu CS100/CNT-SA
Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ, độ nhớt đến độ dày màng cho thấy,
khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm dẫn đến độ dày màng dầu mỏng hơn.
Bảng 3.6: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ và độ nhớt tới độ dày màng dầu
Tên mẫu
Nhiệt độ
Độ nhớt
Độ dày màng
o
( C)
(cSt)
(micromet)
50
76,5
30,7
Dầu CS100/ CNT-SA
60

58,3
28,5
0,15%; 0,20%KL
70
45,6
23,3
80

31,2

19,2

3.2.2. Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ kim loại của màng dầu
CS100/CNT-SA
3.2.2.1 Kết quả khảo sát dòng ăn mòn bằng đương cong Tafel.
Khảo sát hiệu quả bảo vệ bằng đường cong Tafen trên điện cực
đồng, sắt và nhôm cho thấy: ở các mẫu dầu CS100 có nồng độ phụ gia 0,15
đến 0,20% hiệu quả bảo vệ với điện cực đồng là 54%, và 46%; với điện
cực sắt là 92 và 90%; với điện cực nhôm là 93 và 91%. Như vậy, kết quả


khảo sát bước đầu cho thấy, hiệu quả bảo vệ của màng dầu CS100 khi bổ
sung phụ gia CNT-SA đã cải thiện hiệu quả bảo vệ kim loại.
3.2.2.2. Kết quả khảo sát ăn mòn tấm đồng theo ASTM D130
Kết quả thử nghiệm ăn mòn tấm đồng của màng dầu CS100/CNTSA cho thấy, dầu gốc CS100 sau thử nghiệm ở mức 1b, với mẫu CS100 có
phụ gia thì mức đánh giá là 1a, có thể thấy khả năng bảo vệ kim loại bằng
phương pháp thử nhanh với mẫu thử đã có kết quả tốt.
3.2.2.3. Kết quả thử nghiệm khả năng bảo quản của màng trong tủ khí hậu:
Thử nghiệm gia tốc, quá trình thử nghiệm gồm 12 giờ ở điều kiện
nhiệt độ 25oC độ ẩm 95% và 12 giờ ở điều kiện 55oC độ ẩm 90% theo tiêu

chuẩn GOST 9054 -75.
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
Khả năng bảo quản kim loại
Mẫu kim loại với màng dầu CS100/
(chu kỳ, mức độ gỉ theo Re)
CNT-SA
5
10
15
20
Mẫu CT3 (0%)
Re7
Re10
Mẫu
Mẫu CT3 (0,08%)
Re2
Re5
Re9
thép
Mẫu CT3 (0,10%)
Re1
Re3
Re5
Re8
CT3
Mẫu CT3 (0,15%)
Re1
Re3
Re6

Re7
(Fe)
Mẫu CT3 (0,20%)
Re1
Re3
Re5
Re7
Mẫu Cu (0%)
Re9
Mẫu
Mẫu Cu (0,8%)
Re5
Re9
thử
Mẫu Cu (0,10%)
Re3
Re5
Re7
Re9
đồng
Mẫu Cu (0,15%)
Re2
Re4
Re5
Re7
(Cu)
Mẫu Cu (0,20%)
Re2
Re4
Re6

Re7
Mẫu Al (0%)
Re8
Mẫu
Mẫu Al (0,08%)
Re3
Re7
Re9
thử
Mẫu Al (0,10%)
Re1
Re4
Re7
Re9
nhôm
Mẫu Al (0,15%)
Re1
Re2
Re5
Re7
(Al)
Mẫu Al (0,20%)
Re1
Re3
Re5
Re7
3.3. Kết quả khảo sát phụ gia GO-SA với chất tạo màng dầu SN150
3.3.1. Khảo sát sự tƣơng hợp của phụ gia GO-SA với dầu SN150
Khảo sát sự tương hợp của phụ gia trong dầu 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.

Bảng 3.13: Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu SN150 khi pha phụ gia GO-SA
Kết quả
TT

Chỉ tiêu
0%

0,06%

0,08%

0,10%

0,15%

0,20%

Phương
pháp
thử

1

Độ nhớt
ở 100oC,
cSt

5,08

5,22

5,67

5,86

6,24

6,55

TCVN
3171

2

Tỷ trọng
ở 15oC

0,880

0,882

0,884

0,885

0,887

0,890

ASTM
D1298

242,0

242,6

242,5

243,5

242,0

242,5

ASTM
D92

0,032

0,032

0,033

0,035

0,036

0,038

TCVN
974:007

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

Max
10/0

ASTM
D892

0

0

0

0

0

0

ASTM
D95

3

4

5

6

Điểm
chớp
cháy cốc
hở, oC
Trị số
axit
mgKOH
/g
Độ tạo
bọt ở
93,5oC
(ml/ml)

Hàm
lượng
nước,
%V max

Kết quả bảng 3.13 GO-SA thận thấy khi phân tán phụ gia GO-SA trong
dầu SN150, khảo sát các chỉ tiêu cơ bản không có sự biến đổi các tính chất
của dầu gốc ban đầu.
Khảo sát khả năng chống oxy hóa của dầu, khi bị tác động của nhiệt
độ dầu bị oxy hoá, nhiệt độ càng cao thì oxy hoá càng mạnh và nhanh.

Bảng 3.14: Khả năng chống oxy hóa của dầu CS150/GO-SA


Mẫu
thử

Dầu
SN150

Độ ổn định oxy hóa ở các nồng độ phụ gia khác nhau,
thời gian; phút
0%

0,04% 0,06% 0,08% 0,10% 0,15% 0,20%

910

1040

1120

1290

1340

1570

1860

Phương
pháp thử
ASTM
D942-2

Độ bền oxy hóa của dầu SN150 (bảng 3.14) cho thấy khả năng làm
chậm quá trình oxy hóa đã tăng lên khi có mặt phụ gia GO-SA và tốt nhất ở
nồng độ 0,15% và 0,20%KL.
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ, độ nhớt động học đến
độ dày màng phủ.
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ nhớt đến độ dày của màng phủ
Tên mẫu
Nhiệt độ (oC) Độ nhớt (cSt) Độ dày màng(micromet)
Dầu SN150/
GO-SA 0,15%
và 0,20%KL

50
60
70

80

34,6
25,5
18,7
14,4

23,8
17,3
14,9
12,7

3.3.2. Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ kim loại của màng dầu
SN150/GO-SA
3.3.2.1. Kết quả khảo sát dòng ăn mòn bằng đường cong Tafel
Khảo sát hiệu quả bảo vệ kim loại của màng phủ dầu SN150 với
phụ gia GO-SA bằng phương pháp đường cong Tafen trên các điện cực
đồng, sắt, nhôm cho thấy hiệu quả bảo tốt nhất ở nồng độ % phụ gia 0,15
và 0,20%. Cụ thể trên điện cực đồng là 42 và 41%; điện cực sắt 89 và 86%;
điện cực nhôm là 97%. Kết quả đo dòng ăn mòn trên ba điện cực đồng, sắt
và nhôm của dầu SN150, sau khi pha phụ gia GO-SA hiệu quả bảo vệ đều
tăng so với dầu NS150 gốc.
3.3.2.2. Kết quả khảo sát ăn mòn trong tủ khí hậu
Kết quả thử nghiệm trong tủ khí hậu trên thép CT3, nhôm và đồng
theo tiêu chuẩn GOST9054-75. Mẫu phủ màng dầu SN150/GO-SA ở nồng
độ 0,08%; 0,10%; 0,15% và 0,2%KL.
Bảng 3.19: Kết quả khả năng bảo vệ của màng dầu SN150/GO-SA


Mẫu kim loại với màng dầu

SN150/GO-SA

Mẫu thép
CT3(Fe)

Mẫu thử
đồng
(Cu)

Mẫu thử
nhôm
(Al)

Khả năng bảo quản kim loại
(chu kỳ, mức độ gỉ theo Re)
5

10

15

20

Mẫu CT3 (0%)

Re10

-

-

-

Mẫu CT3 (0,08%)

Re3

Re5

Re9

-

Mẫu CT3 (0,10%)

Re1

Re6

Re7

Re9

Mẫu CT3 (0,15%)

Re1

Re4

Re7

Re7

Mẫu CT3 (0,2%)

Re1

Re5

Re6

Re7

Mẫu Cu (0%)

Re10

-

-

-

Mẫu Cu (0,08%)

Re3

Re6

Re9

-

Mẫu Cu (0,10%)

Re2

Re5

Re7

Re9

Mẫu Cu (0,15%)

Re2

Re3

Re6

Re7

Mẫu Cu (0,2%)

Re2

Re4

Re5

Re6

Mẫu Al (0%)

Re10

-

-

-

Mẫu Al (0,08%)

Re3

Re7

Re9

-

Mẫu Al (0,10%)

Re3

Re4

Re6

Re7

Mẫu Al (0,15%)

Re1

Re3

Re5

Re7

Mẫu Al (0,2%)

Re1

Re3

Re4

Re6

3.4. Kết quả đánh giá tính năng phụ gia GO-Amin với dầu HD50
3.4.1. Kết quả sự tƣơng hợp của phụ gia GO-Amin với dầu HD50
Kết quả khảo sát sự tương hợp của phụ gia GO-Amin trong dầu
HD50 trước và sau khi pha phụ gia GO-Amin nồng độ 0,20% và 0,30%.
Bảng 3.34: Tính chất của dầu HD50 sau khi pha phụ gia GO-Amin
Kết quả
T

Chỉ tiêu phân tích
Phương pháp thử
T
0,0 g/l
0,2 g/l
0,3 g/l
1

Độ nhớt động học ở
40 oC, cSt

2

Độ nhớt động học ở ASTM D 445-11

ASTM D 445-15

161,45

165,81

167,92

16,8

17,38

17,78

100 oC, cSt
3

4

Trị
số
axit,
mgKOH/g
Độ ổn định oxy hóa ở
120 oC, 14 giờ, tốc
độ 200 ml/phút
-Sự thay đổi trị số
axit

GOST 5985-79

2,4

2,97

2,94

GOST 981-75

2,9

2,87

2,55

Kết quả tại bảng 3.34 các chỉ tiêu của dầu HD50 sau khi pha phụ gia,
các tính chất thay đổi không nhiều so với mẫu không pha phụ gia.
3.4.2. Kết quả khảo sát một số tính năng của phụ gia GO-Amin
3.4.2.1. Kết quả khảo sát tính năng chống mài mòn
Đánh giá ảnh hưởng của amin biến tính đến hiệu quả giảm mài mòn
của phụ gia GO-Amin khi phân tán trong dầu HD50.
Bảng 3.35: Tải trọng hàn dính của dầu HD50 có pha phụ gia GO-Amin

-

Hàm lượng
phụ gia, g/l
0,0

Tải trọng hàn
dính, kgf
168

V-12-01

GO-C12H25NH2

0,1

179

V-12-02
V-12-03

GO-C12H25NH2
GO-C12H25NH2

0,2
0,3

179
176

TT

Ký hiệu mẫu

Phụ gia sử dụng

1

V.00

2
3
3

Kết quả đánh giá hiệu quả giảm mài mòn với các mẫu khảo sát cho thâý
mẫu nồng độ phụ gia 0,10% và 0,20% có khả năng giảm mài mòn tốt nhất.
3.4.2.2. Kết quả khảo sát tính năng chống ăn mòn của dầu HD50
Khả năng bảo vệ kim loại bằng phương pháp đo dòng ăn mòn của
dầu HD50 (M0); HD50 + 0,20 % GO-Amin (M1) và (M2) HD50 + 0,3%
GO-Amin so sánh với mẫu trắng (M0).
Bảng 3.36: Hiệu quả bảo vệ kim loại

M0
M1
M2
-3
-4
Đồng (mm/năm)
1,077.10
3,658.10
3,2011.10-4
Thép (mm/năm)
3,436.10-3
4,824.10-4
3,0442.10-4
Khảo sát khả năng chống ăn mòn theo phương pháp gia tốc ăn mòn.
Mẫu thử nghiệm là các kim loại Cu, Fe, Al thực hiện trong môi trường
nhiệt độ 55 đến 60oC độ ẩm 90 đến 95%.


Bảng 3.37: Kết quả khả năng bảo vệ của dầu HD50 với phụ gia GO-Amin
Khả năng bảo quản
(Chu kì-mức độ gỉ theo thang Re)

Dầu HD50/ GO-Amin
MoFe
MoCu
MoAl
M1Fe (0,10%)

5
Re0

Re0
Re0
Re0

10
Re1
Re2
Re1
Re1

15
Re3
Re5
Re4
Re2

20
Re7
Re7
Re5
Re4

25
Re8
Re8
Re8
Re5

30
Re9

Re10
Re9
Re7

M1Cu (0,10%)
Re0
Re1
Re3
Re5 Re8
Re9
M1Al (0,10%)
Re0
Re0
Re1
Re2
Re5
Re6
M2Fe (0,20%)
Re0
Re0
Re0
Re1
Re2
Re4
M2Cu (0,20%)
Re0
Re1
Re3
Re4
Re4

Re6
M2Al (0,20%)
Re0
Re0
Re0
Re1
Re1
Re2
3.5. Kết quả khảo sát mỡ hydrocacbon với phụ gia CNT-SA, GO-SA
3.5.1. Khảo sát khả năng tƣơng hợp của phụ gia với mỡ hydrocacbon
Bảng 3.20: Chỉ tiêu hóa, lý của mỡ với phụ gia CNT-SA và GO-SA
TT

Chỉ tiêu kỹ thuật

Mẫu
không
phụ gia

Mẫu có
phụ gia
CNT-SA

Mẫu có
phụ gia
GO-SA

Phương
pháp thử

Mầu sắc
Vàng
Nâu đen
Đen
Nhiệt độ nhỏ
GOST
2
56
60
60,5
giọt, oC
6793
Độ bền oxy hóa,
ASTM
3
1200
2280
2520
phút
D942-02
Trị số axit,
TCVN
4
0,05
0,03
0,28
mgKOH/g
2695-08
Hàm lượng
TCVN

5
0
0
0
nước, % KL
2692-07
Ăn mòn tấm
TCVN
6
1b
1a
1a
đồng
2694-07
Phụ gia CNT-SA và GO-SA được phân tán vào mỡ hydrocacbon
nồng độ 0,15% và 0,20%, và khảo sát tính tương hợp thể hiện qua các chỉ
tiêu kỹ thuật của mỡ.
1


Khảo sát độ dày màng phủ ướt bằng phương pháp tính toán, kết quả
độ dày màng mỡ với hai phụ gia CNT-SA và GO-SA tại bảng 3.21.
Bảng 3.21: Kết quả khảo sát độ dày màng bằng phương pháp khối lượng
Độ dày màng mỡ (micromet)

Thông số

38
41

Mỡ + CNT-SA 0,20%
Mỡ + GO-SA 0,20%

3.5.2. Kết quả khảo sát khả bảo vệ kim loại của màng phủ
3.5.2.1 Kết quả khảo sát dòng ăn mòn bằng đường cong Tafen
Kết quả khảo sát khả năng chống ăn mòn kim loại của màng mỡ
hydrocacbon với 2 loại phụ gia CNT-SA, GA-SO nồng độ 0,15% và 0,2%
KL. Hiệu quả bảo vệ trên điện cực sắt đạt 94 và 99%; với điện cực đồng là
81 và 92%; với điện cực nhôm là 99%.
3.5.2.2. Kết quả thử nghiệm gia tốc ăn mòn
Thử nghiệm gia tốc ăn mòn kim loại, mẫu thử là thép CT3, đồng
(99,9%), nhôm (mác AO). Mẫu thử nghiệm là màng mỡ với hai pha phụ
gia CNT-SA và GO-SA nồng độ 0,15% và 0,20%KL, môi trường nhiệt độ
55 đến 60oC độ ẩm 90 đến 95% nồng độ nước muối 3%.
Bảng 3.25: Kết quả thử nghiệm khả năng bảo quản của màng mỡ
Khả năng bảo quản
( Số chu kì-mức độ gỉ theo thang Re)
Mỡ PVK/ CNT-SA
5
10
15
20
25
30
MoFe
Re7 Re10
MoCu
Re6 Re10
MoAl
Re5 Re10

M1Fe (0,15%)
Re3
Re8
Re10
M1Cu (0,15%)

Re2

Re6

Re10

-

-

-

M1Al (0,15%)

Re1

Re5

Re10

-

-

-

M2Fe (0,2%)
M2Cu (0,2%)
M2Al (0,2%)

Re0
Re0
Re0

Re1
Re0
Re0

Re3
Re2
Re2

Re5
Re4
Re3

Re8
Re7
Re6

Re10
Re9
Re8

Bảng 3.26: Kết quả thử nghiệm khả năng bảo quản của màng mỡ GO-SA
Mỡ PVK/ GOSA

Khả năng bảo quản (Số chu kì-mức độ gỉ theo thang Re)
5

10

15

20

25

30


MoFe

Re7

Re10

-

-

-

-

MoCu

Re6

Re10

-

-

-

-

MoAl

Re5

Re10

-

-

-

-

M1Fe 0,15%)

Re2

Re7

Re8

Re10

-

-

M1Cu (0,15%)

Re3

Re5

Re9

Re10

-

-

M1Al (0,15%)

Re3

Re5

Re8

Re10

-

-

M2Fe (0,2%)

Re0

Re1

Re3

Re5

Re7

Re10

M2Cu (0,2%)

Re1

Re1

Re3

Re4

Re8

Re10

M2Al (0,2%)

Re1

Re1

Re3

Re5

Re8

Re10

3.6. Kết quả khảo sát phụ gia CNT-SA với chất tạo màng PVA
3.6.1. Đánh giá sự tƣơng hợp của phụ gia CNT-SA với PVA
Dung dịch PVA 15% sau khi phân tán phụ gia ở các nồng độ 0,01%;
0,02%; 0,04%; 0,06%; 0,08%; 0,1%; 0,20%KL. Tiến hành khảo độ nhớt
biểu kiến ở điều kiện nhiệt độ phòng.
Bảng 3.28: Kết quả độ nhớt biểu kiến của dung dịch PVA/ CNT-SA
TT

Mẫu
Độ nhớt biểu kiến ở 25°C,s
1
PVA 15%
38,76
2
M1- 0,01%
43,04
3
4
5

M2-0,02%
M3-0,04%
M4-0,06%

44,36
45,56
46,35

6

M5-0,08%

46,83

7

M6-0,10%

47,73

8

M7-0,20%

47,52

3.6.2. Kết quả khảo sát các tính chất của màng PVA
3.6.2.1. Kết quả khảo sát độ dày màng
Bảng 3.29: Độ dày màng phủ PVA khi pha phụ gia CNT-SA.
TT

Mẫu PVA-CNT/SA

Độ dày màng (micromet)

1

PVA-Trắng

23,6


2

Mẫu 1 (0,01%)

23,5

3

Mẫu 2 (0,02%)

23,8

4

Mẫu 3 (0,04%)

23,9

5

Mẫu 4 (0,06%)

24,1

6

Mẫu 5 (0,08%)

24,1

7

Mẫu 6 (0,10%)

24,2

8

Mẫu 7 (0,20%)

24,1

3.6.2.2. Kết quả khảo sát độ bám dính của màng
Độ bám dính của màng PVA không pha phụ gia và mẫu có phụ gia
Bảng 3.30: Kết quả đo độ bám dính của màng PVA
TT

Mẫu đo

Vật liệu nhôm (điểm 1)

Vật liệu đồng (điểm 2)

1

PVA-Trắng

2

2

2

M1-0,01%

2

2

3

M2-0,02%

2

2

4

M3-0,04%

2

2

5

M4-0,06%

1

1

6

M5-0,08%

1

1

7

M6-0,10%

1

1

8

M7-0,20%

1

1

Mẫu màng PVA ở nồng độ 0,06% đến 0,20% độ bám dính mức1 cho
thấy sự gia tăng độ bám dính của màng là do trong thành phẩn dung dịch
PVA 15% khi có mặt phụ gia CNT-SA tạo compozit gia cường và làm tăng
khả năng bám dích của màng [93], [94]
3.6.2.3. Kết quả khảo sát độ bền uấn của màng PVA theo TCVN 2099:1993
Bảng 3.31: Kết quả đo độ bền uốn của màng PVA/CNT-SA.
TT

Tên mẫu

Độ bền uốn (mm)

1

PVA-Trắng

2


2

M1-0,01%

2

3
4
5
6
7
8

M2-0,02%
M3-0,04%
M4-0,06%
M5-0,08%
M6-0,10%
M7-0,20%

2
2
2
2
2
2

3.6.3 Kết quả khảo sát khả năng bảo vệ kim loại của màng phủ
Hiệu quả bảo vệ kim loại của màng PVA/CNT-SA bằng đường
cong tafen. Kết quả bảo vệ tốt nhất ở các mẫu có nồng độ 0,08% và 0,10%
phụ gia. Với điện cực đồng là 64 và 59%, với điện cực nhôm là 83 và 76%,
điều này cho thấy, màng PVA khi bổ sung phụ gia bước đầu đã làm năng
hiệu quả bảo vệ kim loại so với màng PVA thông thường.
3.7. Thử nghiệm thực tế màng phủ trên cơ sở dầu, mỡ trong bảo quản
vũ khí trang bị kỹ thuật quân sự
3.7.1. Thử nghiệm trong điều kiện khắc nghiệt theo tiêu chuẩn
Bảng 3.3.8:Khả năng chống ăn mòn của màng dầu CS100?CNT-SA và
màng dầu SN150/GO-SA (TCVN 7699:2007)
Mức
Mức khắc
Tên mẫu
Số mẫu
khắc
Ghi chú
nghiệt 2
nghiệt 3
Màng dầu chuyển
MDoC 0%
Gỉ 30%
Gỉ 90%

mầu
Thép
Màng dầu chuyển
MD1C 0,08%
Gỉ 10%
Gỉ 30%
CT3+
mầu
màng dầu
Màng dầu không
CS100+
MD2C 0,10%
Gỉ 5%
Gỉ 15%
biến đổi
% phụ gia
Màng dầu ít biến
CNT-SA MD3C 0,15% Không gỉ
Gỉ 5%
đổi
Màng dầu không
MD4C 0,20% Khống gỉ không gỉ
biến đổi
Màng dầu chuyển
Thép
MoG
Gỉ 25 %
Gỉ 90%
mầu
CT3+

màng dầu
Màng dầu chuyển
MD1G 0,08%
Gỉ 10%
Gỉ 25%
SN150+
mầu


% phụ gia
GO-SA

MD2G 0,10%

Gỉ 5%

Gỉ 15%

MD3G 0,15%

Không gỉ

Gỉ 5%

MD4G 0,20%

Khống gỉ

Gỉ 5%

Màng dầu ít biến
đổi
Màng dầu ít biến
đổi
Màng dầu không
biến đổi

Kết quả thử nghiệm khả năng bảo quản của màng mỡ với phụ gia
CNT-SA và GO-SA trong điều kiện khắc nhiệt.
Bảng 3.39: Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp phủ mỡ ở các nồng
độ phụ gia CNT-SA và GO-SA 0,0%; 0,10%; 0,15%; 0,20%KL
Mức khắc Mức khắc
Tên mẫu
Số mẫu
Ghi chú
nghiệt 2
nghiệt 3
Thép
MoC 0%
10%
50%
Màng mỡ biến đổi
CT3+
Màng mỡ không
Không gỉ
10%
màng Mỡ M2C 0,15%
biến đổi mầu
PVK +
% phụ

Màng mỡ không
Không gỉ
Không gỉ
gia CNT- M2C 0,20%
biến đổi mầu
SA
Thép
Màng mỡ chuyển
MoG 0%
10%
50%
CT3+
mầu
màng Mỡ
Màng mỡ không
Không gỉ
Không gỉ
PVK +% M1G 0,15%
biến đổi mầu
phụ gia
GO-SA
M2G 0,20%
Không gỉ
Không gỉ
3.7.2. Thử nghiệm thực tế bảo quản vật tƣ, vũ khí trang bị quân sự
Thử nghiệm trên 02 mẫu vỏ đạn pháo 37 mm thép và hợp kim đồng
và 01 mẫu hộp tiếp đạn súng AK. Mẫu thử được phủ màng dầu CS100 với
phụ gia CNT-SA và dầu SN150 với phụ gia GO-SA hàm lượng 0,20%KL.

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

Kết quả thử nghiệm được đánh giá bằng trực quan cho thấy, vỏ đạn
pháo 37mm sau 18 tháng thử nghiệm bề mặt vỏ đạn chưa xuất hiện gỉ. Trên
bề mặt vỏ đạn vẫn tồn tại lớp màng mỏng dầu, lớp màng phủ đóng vai trò
ngăn quá trình thâm nhập các tác nhân gây ăn mòn trên bề mặt kim loại.

Hình 3.52: Vỏ đạn 37mm và chi tiết súng AK thử nghiệm với màng mỡ và
màng PVA.

Hình 3.53: Vỏ đạn pháo 37 phủ màng dầu, mỡ không pha phụ gia
sau 18 tháng thử nghiệm.
Với kết quả thử nghiệm trên vỏ đạn thép và vỏ đạn hợp kim đồng
bằng các màng dầu, mỡ và màng PVA không bổ sung phụ gia sau 3 tháng
cho thấy, các bề mặt mẫu thử đã có hiện tượng gỉ, với màng PVA bề mặt
màng chuyển mầu vàng và có hiện tương oxi hóa.
Như vậy, từ các kết quả thử nghiệm thực tế ban đầu cho thấy khả
năng chống ăn mòn kim loại của màng phủ khi có mặt phụ gia CNT-SA và
GO-SA có tính khả thi. Tuy nhiên, để đánh giá sâu hơn về hiệu quả bảo vệ
chống ăn mòn kim loại trên VKTBKT của các màng phủ, cần nghiên cứu
xây dựng quy trình công nghệ phù hợp áp dụng với từng chủng loại vật tư
thiết bị kỹ thuật quấn sự.