Hãa häc<br />
<br />
<br />
NGHIªN CøU X¸C ®Þnh B¶N CHÊT HãA HäC<br />
CñA vËt liÖu s¬n EP-51 sö dông trong<br />
chÕ t¹o vµ l¾p r¸p tªn löa PKTT<br />
ĐẶNG TRẦN THIÊM, NGUYỄN HÙNG PHONG, LÊ QUANG TUẤN<br />
<br />
Tóm tắt: Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu xác định bản chất hoá học của vật<br />
liệu sơn EP-51 sử dụng trong chế tạo, lắp ráp tên lửa PKTT. Qua kết quả đo đạc một số<br />
tính năng cơ lý lý, phổ hồng ngoại, phân tích X-ray đã xác định được bản chất hoá học của<br />
vật liệu sơn EP-51 do Nga chế tạo là loại vật liệu tổ hợp chất tạo màng este epoxy - alkyd<br />
và nhựa nitroxenlulo có sử dụng các bột màu vô cơ.<br />
Từ khóa: Sơn men EP-51, Nhựa este epoxy-alkyd, Hàm lượng chất rắn.<br />
<br />
1. MỞ ĐẦU<br />
Theo tài liệu Dự án I triển khai, chế tạo lắp ráp tên lửa 9M39C, pha C, có rất nhiều loại<br />
sơn men được sử dụng như: sơn men EP-525, sơn men EP- 572, sơn men EP-567 v.v. Các<br />
loại sơn men này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng từ rất lâu và được chỉ định sử dụng cho các<br />
mục đích quân sự. Trong nhiều loại sơn men được trên, sơn men EP-51 được sử dụng làm<br />
lớp phủ cho nền kim loại với mục đích bảo vệ, trang trí trong các điều kiện khí hậu khác<br />
nhau. Sơn có độ bám dính tốt lên nền kim loại, màng sơn mềm dẻo và chịu được các tác<br />
nhân ăn mòn[5]. Trong qui trình lắp ráp tên lửa Igla, sơn EP-51 được dùng để sơn bảo vệ<br />
cho các chi tiết kim loại, nhựa, ở các vị trí khác nhau như: khoang lái, ngòi và các vị trí đai<br />
ốc. Nghiên cứu xác định bản chất hóa học của vật liệu sơn EP-51 là cơ sở cho việc chế<br />
tạo vật liệu sơn men thay thế cho các sản phẩm cùng loại do đối tác Nga chế tạo.<br />
2. THỰC NGHIỆM<br />
2.1. Hóa chất và thiết bị<br />
- Mẫu vật liệu sơn EP-51 sử dụng trong chế tạo, lắp ráp tên lửa PKTT do Nga sản xuất<br />
(mẫu do Công ty X23 nhập và cung cấp). Các loại dung môi, hóa chất dùng để phân tích<br />
mẫu vật liệu sơn EP-51 của Nga đều là các hóa chất tinh khiết như: axeton, butyl, etanol,<br />
toluen.<br />
2.2. Phương pháp nghiên cứu<br />
Mẫu vật liệu gốc của Nga được tiến hành đo đạc các tính năng cơ lý theo các tiêu<br />
chuẩn TCVN áp dụng cho vật liệu sơn mầu. Phân tích thành phần, và các tính chất đặc<br />
trưng của vật liệu như sau: Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR): Sử dụng thiết bị<br />
FTIR Shimadzu 8010 (Nhật) và thiết bị Nexus 670-Nicolet (Mỹ). Phương pháp phân tích<br />
nhiễu xạ tia X (XRD).<br />
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
3.1. Kết quả đo độ bền cơ lý mẫu vật liệu sơn men EP-51<br />
Độ bền cơ lý là một trong những tiêu chuẩn quan trọng quyết định khả năng ứng dụng<br />
của vật liệu[2]. Kết quả đo đạc các tính năng cơ lý của sơn EP-51 ở bảng 1, cho thấy, vật<br />
liệu sơn gốc do Nga chế tạo có chỉ tiêu độ bền uốn, độ cứng và độ bóng rất điển hình: tính<br />
chất mềm dẻo, bám dính tốt. Đặc điểm này, gần với tính chất của các hệ sơn alkyd biến<br />
tính từ dầu thực vật. Độ bóng của vật liệu sơn khá thấp phù hợp với mục đích sử dụng sơn<br />
trong lĩnh vực quân sự. Qua tham khảo tài liệu công bố, chất tạo màng dùng để chế tạo sơn<br />
men EP-51 là nhựa tổ hợp este epoxy- alkyd E-30 với nhựa nitroxenlulo[4]. Trong tổ hợp<br />
vật liệu chế tạo chất tạo màng cho sơn EP-51, nhựa este làm tăng độ bền bám dính, độ bền<br />
<br />
<br />
126 Đ.T.Thiêm, N.H.Phong, L.Q.Tuấn, “Nghiên cứu xác định ... lắp giáp tên lửa PKTT.”<br />
Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br />
<br />
<br />
uốn còn nhựa nitroxenlulo làm tăng độ cứng, khả năng khô nhanh, ổn định màng sau khi<br />
gia công[6;7].<br />
Bảng 1. Độ bền cơ lý cơ lý của vật liệu sơn EP-51.<br />
Tiêu chuẩn Nga GOST Kết<br />
Tên chỉ tiêu Đơn vị đo<br />
9640-85 quả đo<br />
<br />
Hàm khô % Từ 23 đến 26 25<br />
Độ cứng của màng sơn - ≥ 0,18 0,19<br />
<br />
Độ bền bám dính của điểm 2 2<br />
màng sơn<br />
Độ bền uốn của màng sơn mm 1 1<br />
Độ bóng của màng sơn % ≥ 10 17<br />
<br />
<br />
<br />
3.2. Kết quả phân tích thành phần các chất rắn không bay hơi<br />
mẫu vật liệu sơn EP-51<br />
Việc phân tích hàm lượng các chất rắn không bay hơi được tiến hành theo tiêu chuẩn<br />
TCVN. Mẫu sơn được pha loãng bằng dung môi thích hợp rồi tiến hành sa lắng để tách<br />
riêng phần chất tạo màng và các bột màu, chất độn vô cơ. Các kết quả phân tích hàm<br />
lượng các chất rắn không bay hơi của sơn EP-51 của Nga được trình bày ở bảng 2.<br />
Bảng 2. Kết quả phân tích hàm lượng các chất rắn<br />
không bay hơi của sơn EP-51.<br />
<br />
Tên chỉ tiêu Đơn vị đo Giá<br />
trị<br />
Hàm khô tổng % 25<br />
Hàm lượng chất tạo màng % 13<br />
<br />
Tỷ lệ khối lượng bột mầu/ - 12/13<br />
chất tạo màng<br />
<br />
<br />
<br />
Các kết quả cho thấy sơn EP-51 là loại sơn có tỷ lệ khối lượng bột màu so với chất tạo<br />
màng khá cao. Đâylà đặc điểm chung của các loại sơn quân sự nói chung và sơn ngụy<br />
trang nói riêng[2]. Kết quả này phù hợp với kết quả đo độ bóng màng sơn EP-51 có giá trị<br />
khá thấp ở bảng 1. Các kết quả phân tích hàm lượng các chất rắn không bay hơi được dùng<br />
vào việc phân tích bản chất các thành phần của sơn EP-51 được trình bày ở các phần sau.<br />
3.3. Kết quả phân tích Phổ hồng ngoại mẫu vật liệu sơn EP-51<br />
Để tiến hành phân tích mẫu liệu sơn EP-51 gốc của Nga, chúng tôi sử dụng phương<br />
pháp hòa tan mẫu, tách bỏ bột màu và phần chất tan phân loại trong các dung môi khác<br />
nhau. Mẫu vật liệu thu được sau quá trình hòa tan tách mẫu được tiến hành ghi phổ hồng<br />
ngoại trên cuvet KBr. Phổ hấp thụ hồng ngoại của chất tạo màng sơn EP-51 được thể<br />
hiện ở hình1a và 1b. Tiến hành so sánh các dao động đặc trưng trên phổ hấp thụ hồng<br />
ngoại của chất tạo màng sơn EP-51 được hòa tan trong hai dung môi khác nhau, kết quả<br />
được trình bày ở bảng 3[1].<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 127<br />
Hãa häc<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 1a. Phổ hồng ngoại của chất Hình 1b. Phổ hồng ngoại của chất tạo màng<br />
tạo màng được hòa tan trong toluen. được hòa tan trong axeton.<br />
Bảng 3. So sánh các dao động đặc trưng hấp thụ hồng ngoại<br />
chất tạo màng sơn EP-51.<br />
Vạch phổ đặc trưng Số sóng(cm-1)<br />
Mẫu hòa tan Mẫu hòa tan<br />
trong toluen trong axeton<br />
1 νOH 3495 3464<br />
2 νCH3 2926 -<br />
3 νCH2 2854 -<br />
4 ν C=O(este) 1730<br />
5 νa N=o - 1657<br />
6 νs N=O - 1280<br />
7 N=O - 745 vµ 688<br />
<br />
Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy các dao động của phổ hấp thụ hồng ngoại chất tạo màng<br />
sơn EP-51 được tách bằng hai loại dung môi có đặc trưng khác nhau thể hiện ở cường độ<br />
và vị trí số sóng. Mẫu hòa tan trong toluen có các đặc trưng của nhựa alkyd thể hiện qua<br />
các vạch hấp thụ nhóm este, nhóm metyl, liên kết đôi ở 1730cm-1, 2926 cm-1. Mẫu hòa tan<br />
trong axeton có đặc trưng của hợp chất nitro bởi các vạch hấp thụ νa N=O, νs N=O, <br />
N=O ở 1657cm-1, 1280cm-1, 745 cm-1 và 688cm-1. Kết quả này phù hợp với các tài liệu kỹ<br />
thuật do dự án I cung cấp, chất tạo màng sơn EP-51 được chế tạo từ sự phối trộn nhựa<br />
polyeste với nhựa nitroxenlulo.<br />
3.3. Kết quả phân tích Phổ hồng ngoại mẫu vật liệu sơn EP-51<br />
Các chất màu sau khi được tách theo phương pháp ly tâm được rửa sạch bằng dung<br />
môi, sấy khô và được phân tích các đặc trưng nhiễu xạ tia X. Hình 2 dưới đây là các đặc<br />
trưng nhiễu xạ tia X của bột màu cho sơn EP-51. Quan sát phổ nhiễu xạ tia X(XRD) của<br />
phần bột mầu được tách ra từ sơn EP-51 có đặc trưng góc 2 ở 27,5; 36; 55 là các đặc<br />
trưng của TiO2; 28,8 của bột<br />
talc(MgO5SiO2.H2O) và<br />
26,2; 30,2 của SrCrO4[1;3].<br />
Như vậy, các thành phần bột<br />
mầu cơ bản của sơn EP-51<br />
bao gồm : TiO2, bột talc,<br />
SrCrO4, được phối hợp với<br />
phần nhỏ bột than kỹ thuật để<br />
tạo thành màu ghi xám cho<br />
sơn. Kết quả phân tích định<br />
tính thành phần các bột mầu ở<br />
Hình 2. Phổ nhiễu xạ tia X của phần bột màu trên là cơ sở để lựa chọn,<br />
khảo sát đơn phối mầu cho<br />
được tách ra từ sơn EP-51.<br />
sơn thay thế sản phẩn EP-51<br />
<br />
<br />
128 Đ.T.Thiêm, N.H.Phong, L.Q.Tuấn, “Nghiên cứu xác định ... lắp giáp tên lửa PKTT.”<br />
Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br />
<br />
<br />
màu xám do Nga chế tạo.<br />
4. KẾT LUẬN<br />
Qua các kết quả đo độ bền cơ lý, phân tích phổ hồng ngoại, chúng tôi đã xác định được<br />
bản chất hóa học chất tạo màng của vật liệu sơn EP-51 do Nga chế tạo là nitroxenlulo, este<br />
epoxy alkyd trên cơ sở biến tính nhựa epoxy bằng nhựa alkyd có chỉ số axit thích hợp[6].<br />
Các kết quả phân tích nhiễu xạ tia X- ray cho thấy thành phần bột màu vô cơ chủ yếu là<br />
TiO2, SrCrO4, bột talt được phối trộn với phần nhỏ bột than để tạo thành màu xám cho<br />
sơn. Kết quả phân tích xác định bản chất hóa học của vật liệu sơn Ep-51do Nga chế tạo<br />
phù hợp với các tài liệu tham khảo có liên quan [2,4] làm cơ sở khoa học giúp chúng tôi<br />
định hướng nghiên cứu chế tạo được loại vật liệu sơn EP-51 đạt được các tính năng kỹ<br />
thuật tương đương trên cơ sở các nguồn vật tư, hóa chất và thiết bị công nghệ có sẵn trong<br />
nước.<br />
<br />
<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. Nguyễn Đình Triệu, “Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý”, Nhà xuất bản khoa học kỹ<br />
thuật, 2001.<br />
[2]. Nguyễn Việt Bắc “Vật liệu sơn và chất tạo màng bảo vệ ”, Giáo trình cao học, Trung tâm Khoa<br />
học Kỹ thuật - Cụng nghệ Quân sự, Hà Nội, 2000.<br />
[3]. “Corrosion control through organic coating,” Amy Forsgren, Corrosion Technology, Taylor &<br />
Francis Group, 2006.<br />
[4]. Epoxy resin, Ningbo Today, The proposed projects for international economic and technical<br />
cooperation in 2001, China, 2001.<br />
[5]. OCT 9640 -85, sơn men, Điều kiện kỹ thuật.<br />
[6]. А. Ф. Николаев (1980), Синтетические Полимеры и Пластические Массы на их основе,<br />
Издательство, “Химия” Москва.<br />
[7]. П. И. Захарченко, Ф. И. Яшунская, В. Ф. Евстратое, П. Н. Орловский, (1971)<br />
СПравочник Резинщика, Издательство “Химия Москва”.<br />
ABSTRACT<br />
RESEARCH ON DETERMINING THE CHEMICAL NATURE OF THE EP-51<br />
COATING MATERIAL USED FOR MANUFACTURING, ASSEMBLING LOW-<br />
ALTITUDE AIR DEFENCE MISSILE<br />
<br />
This report present some results of research on determining the chemical nature<br />
of the EP-51 coating material used for manufacturing, assembling low- altitude air<br />
defence missile. The result of a measurement of the features of the glass, infrared<br />
spectrocopy, XRD analysis show that the chemical nature of the EP-51 coating<br />
material is a Russian-made compositte material binder epoxy estes-alkyd resin and<br />
nitroxenlulo that use inoganic pigment.<br />
Keywords: Enamel EP-51, Alkyd-epoxy resin, Mass fraction of solids.<br />
<br />
Nhận bài ngày 09 tháng 07 năm 2013<br />
Hoàn thiện ngày 05 tháng 02 năm 2014<br />
Chấp nhận đăng ngày 19 tháng 04 năm 2014<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Địa chỉ: Viện Hóa học - Vật liệu, Viện KH-CNQS.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 129<br />