Nâng cao độ bền cho vải địa kỹ thuật polyester bằng lớp phủ hữu cơ fluoropolyme/bitum ứng dụng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ

Nghiên cứu nhằm mục đích chế tạo và thử nghiệm lớp phủ bảo vệ cho vải địa kỹ thuật (ĐKT) polyester để tăng độ bền môi trường, ứng dụng xây dựng kè mềm giảm sóng bảo vệ bờ biển. Lớp phủ được chế tạo từ hỗn hợp fluoropolyme/bitum/dầu hạt điều, phụ gia kháng UV và một số loại phụ gia khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nâng cao độ bền cho vải địa kỹ thuật polyester bằng lớp phủ hữu cơ fluoropolyme/bitum ứng dụng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ Hóa học & Môi trường Nâng cao độ bền cho vải địa kỹ thuật polyester bằng lớp phủ hữu cơ fluoropolyme/bitum ứng dụng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ Trần Phương Chiến1*, Nguyễn Đình Chinh1, Nguyễn Văn Dũng1, Nguyễn Đại Thắng2, Bùi Thành Dương2, Đinh Văn Duy3, Phạm Trung41 Viện Nhiệt đới môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, 57A Trương Quốc Dung, Phú Nhuận,TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam;2 UBND huyện Ba Tri, Số 45, Đại lộ Đồng Khởi, Phường 3, TP. Bến Tre, Bến Tre, Việt Nam;3 Trường Đại học Cần Thơ, Khu 2, Đ. 3/2, PhườngXuân Khánh, Quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ, Việt Nam;4 Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam/Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, 658 Võ Văn Kiệt, Quận 5, TP. HồChí Minh, Việt Nam.* Email: phuongchien0604@gmail.comNhận bài: 22/11/2023; Hoàn thiện: 29/01/2024; Chấp nhận đăng: 08/4/2024; Xuất bản: 22/04/2024.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.94.2024.78-85 TÓM TẮT Nghiên cứu nhằm mục đích chế tạo và thử nghiệm lớp phủ bảo vệ cho vải địa kỹ thuật (ĐKT)polyester để tăng độ bền môi trường, ứng dụng xây dựng kè mềm giảm sóng bảo vệ bờ biển. Lớpphủ được chế tạo từ hỗn hợp fluoropolyme/bitum/dầu hạt điều, phụ gia kháng UV và một số loạiphụ gia khác. Lớp phủ chế tạo đáp ứng tốt các yêu cầu về khả năng bám dính, tăng tính chất cơlý và độ bền môi trường cho vải ĐKT polyester. Tính chất cơ lý được xác định bằng phươngpháp đo độ bền kéo đứt. Tính chất hoá lý của lớp phủ được thử nghiệm thông qua các phươngpháp phân tích TGA/DSC, FTIR. Độ bền môi trường được xác định bằng phương pháp QUV test2000 giờ với chu kỳ 4 giờ chiếu UV và 4 giờ phun sương. Nghiên cứu đã thiết lập được đơn phachế tối ưu của lớp phủ. Đồng thời kết quả thử nghiệm cũng cho thấy lớp phủ giúp vải ĐKTpolyester tăng 27% tính chất cơ lý và tăng 30% độ bền môi trường.Từ khóa: Lớp phủ bền UV; Vải địa kỹ thuật; Đê giảm sóng. 1. MỞ ĐẦU Đê giảm sóng Geotube là một loại công trình bảo vệ bờ biển, được xây dựng trên cơ sở cácống vải Geotube nhồi cát. Ống Geotube được chế tạo từ vải ĐKT như polyester (PES),polypropylen (PP), polyethylen (PE) và được may thành các ống đường kính từ 1m đến 5 m,chiều dài từ 20 m đến 100 m. Khi thi công, người ta sử dụng bùn hoặc cát (nạo vét từ sông) đểbơm và định hình ống [6]. Cho đến nay, các công trình này loại này đã vận hành tốt đồng thời thể hiện một số ưu điểmnhư: thiết kế, chế tạo và thi công đơn giản; giá thành thấp; kết cấu bám địa hình; dễ dàng duy tubảo dưỡng; vật liệu thân thiện môi trường [4]. Tuy nhiên, việc sử dụng các loại vật liệu dệt-polyme để xây dựng đê cũng bộc lộ một số nhược điểm nhất định về khả năng kháng lão hóa vàtuổi thọ sử dụng công trình, đặc biệt là dưới tác động của tia UV. Để nâng cao khả năng kháng UV và tăng hiệu quả bảo vệ cho vải ĐKT xây dựng công trình,chúng tôi tiến hành nghiên cứu lớp phủ bảo vệ trên cơ sở chất tạo màng họ Fluoropolyme cùngvới bitum, dầu hạt điều và phụ gia kháng UV. Fluoropolyme là loại chất tạo màng có tính năngcơ lý và khả năng chịu thời tiết cao, đặc biệt là vùng nhiệt đới. Độ bền cao của fluoropolymeđược giải thích là do liên kết mạnh của các nguyên tử flo trong cấu trúc khung, ngăn chặn hoặclàm giảm sự sản sinh gốc tự do tạo ra sự phân hủy [2, 3]. Đồng thời, việc sử dụng kết hợp cùngbitum sẽ đảm bảo độ mềm dẻo, tính bám dính và hạ giá thành sản phẩm. Với cấu trúc hóa họccủa fluoropolyme có các nhóm -OH nên hoàn toàn có thể sử dụng polyissocyanate với nhómchức -NCO để tạo phản ứng khâu mạch. Đồng thời cũng có thể sử dụng dầu hạt điều để tạo mạngkhông gian với bitum nhằm giúp lớp phủ có tính năng cơ lý cao hơn. Mặt khác sự có mặt của78 T. P. Chiến, …, P. Trung, “Nâng cao độ bền cho vải … xây dựng công trình bảo vệ bờ.”Nghiên cứu khoa học công nghệphụ gia kháng UV làm tăng khả năng chống chịu thời tiết cho lớp phủ. Cơ chế bảo vệ ở đây làhấp thu và chuyển hóa năng lượng UV hoặc khóa các gốc tự do sinh ra trong quá trình lão hóa. Các nội dung nghiên cứu chính cần giải quyết: (i) Xây dựng công thức và chế tạo lớp phủ bềnUV; (ii) Khảo sát khả năng tăng tính chất cơ lý và độ bền môi trường của vải ĐKT khi có lớpphủ bảo vệ. 2. NỘI DUNG CẦN GIẢI QUYẾT2.1. Nguyên liệu nghiên cứu - Chất tạo màng fluoropolyme sử dụng là loại Fluoroethylene vinyl ether (FEVE) của công tyAGC Chemicals, Anh: hàm lượng rắn 50%; tỷ trọng 1,1 – 1,15 g/cm3; độ nhớt 1200 – 2500Mpa.s; giá trị OH 50 – 55 (mg KOH/g); chỉ số axit 3 (mg KOH/g) - Chất tạo màng Bitum của Công Ty TNHH Thiết Bị Giao Thông 810 (nhập khẩu Iran): độkim lún (ở 25 0C, 0,1 mm, 5 giây) 60/70; độ kéo dài (ở 25 0C, 5 cm/phút) ≥ 100 cm; ...