Thông tin Đề tài

Tên đề tài Tên hợp phần: Nghiên cứu chế tạo hệ lớp phủ sử dụng phụ gia nano tương thích với bảo vệ điện hóa ứng dụng cho các kết cấu bằng sắt thép vận hành trong môi trường biển và khí quyển biển (Tên Đề án: Nghiên cứu phát triển vật liệu và công nghệ lớp phủ tiên tiến ứng dụng trong dân dụng và quốc phòng)
Mã số đề tài TĐVLTT.04/21-23
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Kỹ thuật Nhiệt đới
Thuộc Danh mục đề tài Đề tài, dự án trọng điểm cấp Viện HLKHCNVN
Họ và tên TS. Phạm Gia Vũ
Thời gian thực hiện 01/01/2021 - 30/06/2024
Tổng kinh phí 7.500.000.000đ, (Bảy tỷ năm trăm triệu đồng)
Xếp loại Đạt loại B
Mục tiêu đề tài

- Chế tạo được hệ sơn có khả năng chống ăn mòn tuổi thọ cao, chịu thời tiết bảo vệ cho cấu kiện sắt thép làm việc trong môi trường khí quyển biển.
- Chế tạo được hệ sơn chống ăn mòn, có tuổi thọ cao, tương thích với hệ bảo vệ catốt để bảo vệ cho cấu kiện sắt thép làm việc trong môi trường nước biển.

 

Kết quả chính của đề tài

Về khoa học: Đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn một số loại nano do hợp phần I chế tạo, nano thương mại và nano tự tổng hợp để biến tính tạo thành 08 các tổ hợp hỗn hợp nano nghiên cứu vai trò gia cường của chúng đến nhựa epoxy và polyurethane. Với một hàm lượng nhỏ (tùy theo hỗn hợp nano) trong khoảng 0,1-3% khối lượng nano đã cho thấy hiệu ứng che chắn hoặc ức chế chống ăn mòn, gia tăng độ bám dính, chống bong tróc catot cho màng sơn epoxy và  tăng khả năng chịu UV, nhiệt ẩm cho màng sơn polyurethane.
Đã nghiên cứu chế tạo các các loại sơn lót và sơn phủ trên cơ sở lựa chọn tỉ lệ tối ưu của các loại 08 loại phụ gia nano với các chất độn vô cơ khác và so sánh, đánh thể lựa chọn được 04 hệ sơn trên cơ sở các loại sơn lót và sơn phủ đã nghiên cứu có các tính chất cơ lý, bảo vệ chống ăn mòn, chịu UV thời tiết, chống bong tróc catot vượt trội so với các loại sơn so sánh, theo các tiêu chuẩn quốc tế (ASTM-B117, ISO 12944, ASTM-G8-96 và ISO 20340…).
- Đã lựa xây dựng được 04 quy trình chế tạo 02 loại sơn lót, 02 loại sơn phủ có khả năng chịu bong tróc catốt và chịu khí quyển biển đồng thời nghiên cứu ban hành 04 tiêu chuẩn cơ sở cho các loại sơn nói trên dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn quốc tế. Đăng ký 01 sở hữu trí tuệ về việc tổng hợp các hạt nano trên cơ sở CePO4 và chế tạo sơn bảo vệ chống ăn mòn, chịu bong tróc catốt.
Về ứng dụng:
 Đã tiến hành sơn thử nghiệm tự nhiên các mẫu và trên công trình cấu kiện sắt thép làm việc trong môi trường biển và khí quyển biển. Diện tích thử nghiệm khoảng 120m2 cấu kiện sắt thép của Phao thử nghiệm biển thuộc Chi nhánh Ven biển tại Đầm Báy, Vĩnh Nguyên thuộc của Trung tâm nhiệt đới Việt Nga (Nha Trang, Khánh Hòa). Các phao này làm việc trong điều kiện té sóng nước biển đồng thời chịu khí hậu khắc nghiệt, có bảo vệ catot. Sau 09 tháng sử dụng, các lớp sơn lót bên trong vẫn còn nguyên vẹn, không bị phồng rộp hay bóng tróc, đảm bảo khả năng bảo vệ trong điều kiện khí hậu biển (Có giấy xác nhận ứng dụng). Thử nghiệm thứ 2 khoảng 200 m2 cấu kiện sắt thép cho 08 cột ăng ten tiếp sóng viba làm việc trong điều kiện khí quyển biển tại đảo Trường Sa. Các lớp sơn phủ của công trình đến nay được đơn vị phối hợp đánh giá tốt.

 

Những đóng góp mới

Hợp phần đã sử dụng các phụ gia nano nghiên chế tạo được loại sơn bảo vệ chống ăn mòn chịu được sự bong tróc dưới dòng điện bảo vệ catot ứng dụng để bảo vệ chống ăn mòn cho các công trình, cấu kiện sắt thép làm việc trong môi trường biển hoặc ngầm dưới lòng đất phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế. Thông qua quá trình thực hiện đề tài, các cán bộ nghiên cứu, nghiên cứu sinh, sinh viên cũng đã nắm bắt được các công nghệ chế tạo sơn nano, áp dụng và đánh giá sơn áp dụng trong lĩnh vực chống ăn mòn kết hợp với bảo vệ catot lĩnh vực còn mới ở Việt Nam, từ đó giúp bổ sung nguồn nhân lực trong lĩnh vực này.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:
(a)  Các bài báo đã công bố:
Bài báo quốc tế ISI/Scopus
+ Bài báo 01: Thu Thuy Pham, Thuy Duong Nguyen, Anh Son Nguyen, Thi Thao Nguyen, Maurice Gonon, Alice Belfiore, Yoann Paint, Thi Xuan Hang To, Marie-Georges Olivier, “Role of Al and Mg alloying elements on corrosion behavior of zinc alloy-coated steel substrates in 0.1M NaCl solution”, Materials and Corrosion 2023, 1-17.
+ Bài báo 02: Thu Thuy Pham, Thuy Duong Nguyen, Anh Son Nguyen, Maurice Gonon, Alice Belfiore, Yoann Paint, Thi Xuan Hang To, Marie-Georges Olivier, “Influence of solution pH on the structure formation and protection properties of ZnAlCe hydrotalcites layers on hot-dip galvanized steel”, Surface & Coatings Technology 472 (2023) 129918.
+ Bài báo 03: Thuy Duong Nguyen, Thu Thuy Pham, Anh Son Nguyen, Ke Oanh Vu, Gia Vu Pham, To Thi Xuan Hang, “Inhibitory effect of benzoate-intercalated hydrotalcite with Ce3+-loaded clay on carbon steel”, Corrosion Science and Technology, 22 (1) 2023, 1-9.
+ Bài báo 04: Thu Thuy Thai, Dieu Thao Nguyen, Thi Thao Nguyen, Gia Vu Pham, Hoan Nguyen Xuan, Anh Truc Trinh, “Reinforcement of magnetite-montmorillonite on the cathodic delamination of epoxy-based organic coating”, Vietnam Journal of Science and Technology, 2023 Accepted.

 Công bố trên tạp chí quốc gia
+ Bài báo 01: Thuy Duong Nguyen, Thu Thuy Pham, Ke Oanh Vu, Thi Xuan Hang To, Trinh Lan Phuong, Xuan Thang Dam, Minh Quy Bui, Anh Son Nguyen, “Evaluation of the hydrophobic and barrier properties of the polyurethane coatings covered by stearic acid thin layer”, Communications in Physics, 33 (4) (2023) 447-455.
+ Bài báo 02: Phạm Đức Linh, Trịnh Anh Trúc, Thái Thu Thủy, Vũ Kế Oánh, Nguyễn Thùy Dương, Phạm Thu Thùy, Đàm Xuân Thắng, Phạm Gia Vũ*, “Mối quan hệ giữa khả năng bảo vệ chống ăn mòn và chịu bong tróc catốt của màng sơn epoxy-phốt phát kẽm”, Tạp chí Vật liệu và Xây dựng 13 (3) 2023, 33-38.
+ Bài báo 03: Phạm Gia Vũ, Vũ Kế Oánh, Thái Thu Thủy, Nguyễn Thị Thảo, Phạm Đức Linh, Đàm Xuân Thắng, Phạm Gia Khánh, “Nghiên cứu chế tạo lớp phủ polyurethane kết hợp với nano graphene bảo vệ chống ăn mòn cho nền thép cacbon”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ (Đại học Công nghiệp Hà Nội), 2023.

(b) Các sản phẩm cụ thể (lưu giữ tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới):
           + 30 kg sơn lót EP clay biến tính bảo vệ chống ăn mòn ứng dụng bảo vệ cấu kiện sắt thép trong điều kiện khí hậu biển (không có bảo vệ ca tôt).
           + 30 kg sơn lót EP nano oxit kim loại biến tính bảo vệ chống ăn mòn ứng dụng bảo vệ cấu kiện sắt thép trong môi trường nước biển hoặc trong lòng đất (có hoặc không có bảo vệ ca tôt).
           + 20 kg sơn PU GO biến tính chịu thời tiết làm việc trong điều kiện khí quyển biển
           + 20 kg sơn PU nano oxit kim loại biến tính chịu thời tiết làm việc trong điều kiện khí quyển biển và môi trường nước biển.
           + 200 m2 sơn thử nghiệm trên thiết bị hoặc công trình làm việc trong điều kiện khí hậu biển có bảo vệ catot
           + 10m2 sơn thử nghiệm trên 3 bộ mô hình kết cấu sắt thép ngâm trong môi trường nước biển tự nhiên có kết hợp với bảo vệ ca tốt
           + 01 quy trình công nghệ chế tạo sơn lót bảo vệ chống ăn mòn EP clay biến tính
           + 01 quy trình công nghệ chế tạo sơn lót bảo vệ chống ăn mòn EP nano oxit kim loại biến tính
          + 01 quy trình công nghệ chế tạo sơn phủ bền thời tiết PU-GO biến tính
          + 01 quy trình công nghệ chế tạo sơn phủ bền thời tiết PU nano oxit kim loại biến tính
          + 04 tiêu chuẩn cơ sở về chế tạo sơn lót, sơn phủ
- Các sản phẩm khác (nếu có):
           + 01 đăng ký sáng chế đã được chấp nhận đơn hợp lệ: “Phương pháp chế tạo lớp phủ epoxy xeriphotphat nanocomposit bền với quá trình bảo vệ catốt”.
           + 02 nghiên cứu sinh được hỗ trợ đào tạo, đang thực hiện luận án.

 

Địa chỉ ứng dụng

Đã tiến hành sơn thử cấu kiện sắt thép tại công ty cổ phần sản xuất thiết bị Viettel (M3) làm việc trong môi trường khí quyển biển tại đảo Trường Sa.
Công trình thử nghiệm thứ 2 sơn cấu kiện sắt thép của phao thử nghiệm của trung tâm nhiệt đới Việt Nga Chi nhánh ven biển tại đảo Hòn Tre – Nha Trang. Các phao này làm việc trong điều kiện té sóng nước biển đồng thời chịu khí hậu khắc nghiệt.

Kiến nghị

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu chế tạo thành công 04 loại sơn ở quy mô pilot. Các thử nghiệm đánh giá theo tiêu chuẩn quốc tế cho thấy các mẫu vẫn có độ bền cao và làm việc tốt theo thời gian. Nhóm nghiên cứu đề nghị Viện Hàn lâm KH &CN Việt Nam tiếp tục hỗ trợ phát triển các sản phẩm có quy mô lớn hơn để áp dụng sơn cho các công trình đặc biệt trong dân dụng hoặc quốc phòng.

 

Ảnh nổi bật đề tài
1722848299898-pgvu.jpg