Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất đóng rắn dietylenglycoluretan (dgu) tới tính chất cơ lý và tính chất điện của sơn ur-231.vn

E-30 
Dung dịch 
DGU 
UR-0 100 22 6,0 Có bọt khí 
UR-1 100 20 6,5 Trong suốt, đồng nhất 
Hóa học và Kỹ thuật môi trường 
 P. M. Tuấn,  , N. V. Long, “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng  sơn UR-231.VN.” 44 
UR-2 100 18 7,0 Trong suốt, đồng nhất 
UR-3 100 16 8,0 Trong suốt, đồng nhất 
UR-4 100 14 10,5 Trong suốt, đồng nhất 
UR-5 100 12 18,0 Trong suốt, đồng nhất 
UR-6 100 10 24,0 Trong suốt, đồng nhất 
UR-N 100 18 7,0 Trong suốt, đồng nhất 
Với lượng chất đóng rắn lớn (tỉ lệ là 100/22 (pkl)), khi sấy khô, màng sơn có hiện 
tượng bị bọt khí. Điều này được giải thích là do khi sấy, phản ứng đóng rắn xảy ra nhanh 
dẫn tới bề mặt sơn khô nhanh làm cho dung môi ở lớp trong khó thoát ra gây ra bọt khí. 
Mặt khác, với lượng chất đóng rắn dư cũng dễ phản ứng với hơi ẩm, nước trong dung môi 
là phản ứng sinh khí gây bọt khí trên màng sơn. 
Như vậy, với tỉ lệ dung dịch este epoxy alkyd E-30/chất đóng rắn DGU trong khoảng 
100/20 (pkl) đến 100/18 (pkl) sẽ đảm bảo thời gian khô của màng sơn tương đương mẫu 
UR-N (mẫu đối chứng, nhập từ Nga), đồng thời màng sơn cũng đồng nhất, đều hơn, không 
bị hiện tượng bọt khí. 
3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ este epoxy alkyd/ DGU tới tính chất cơ lý của sơn 
Các thông số cơ lý khảo sát bao gồm: độ bám dính, độ bền uốn, độ bền va đập; độ cứng 
của màng sơn. Tỉ lệ dung dịch este epoxy alkyd E-30/chất đóng rắn DGU được chỉ ra ở 
bảng 2. Qua kết quả phân tích từ bảng 2 cho thấy: 
- Tất cả các mẫu sơn đều có độ bền va đập, độ bám dính, độ bền uốn cao (ở mức cao 
nhất: độ bền uốn đạt 2mm; độ bám dính đạt điểm 1; độ bền va đập đạt 200kG.cm). Điều 
này cũng cho thấy màng sơn với các tỉ lệ chất đóng rắn khác nhau đều được đan lưới tốt, 
đủ mềm dẻo cũng như độ đanh cứng. Với hàm lượng nhóm chức phân cực cao cũng đảm 
bảo cho độ bám dính tối đa của màng sơn. 
- Với chỉ tiêu độ cứng của màng sơn, khi tăng lượng chất đóng rắn DGU thì độ cứng 
của màng sơn tăng lên. Như vậy, sự tăng hàm lượng NCO trong thành phần chất đóng rắn 
làm tăng mật độ đan lưới của polyme đã góp phần làm tăng độ cứng vững trong cấu trúc 
màng sơn dẫn tới làm tăng độ cứng của sơn. 
Bảng 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ chất đóng rắn tới tính chất cơ lý của sơn. 
Ký hiệu 
mẫu 
Tỷ lệ pkl E-30/DGU Tính chất cơ lý của màng sơn 
Dung dịch 
E-30 
Dung dịch DGU 
Độ bám 
dính 
(điểm) 
Độ bền 
uốn 
(mm) 
Độ bền 
va đập 
(kG.cm) 
Độ cứng 
UR-0 100 22 1 2 200 0,48 
UR-1 100 20 1 2 200 0,40 
UR-2 100 18 1 2 200 0,43 
UR-3 100 16 1 2 200 0,35 
UR-4 100 14 1 2 200 0,29 
UR-N 100 18 1 2 200 0,37 
Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng chất đóng rắn thì cũng dễ dẫn tới hiện tượng tạo bọt khí 
trên màng sơn. Mặt khác, khi tăng tỉ lệ chất đóng rắn DGU thì thời gian sống của dung 
dịch sơn cũng giảm do tốc độ phản ứng đan lưới tăng nhanh (thời gian sống của mẫu UR-0 
chỉ là 7 giờ, so với mẫu UR-3 có thời gian sống lớn hơn 12 giờ). 
Như vậy, hầu hết các mẫu sơn khảo sát đều có độ bền cơ lý cao. So sánh với mẫu UR-
N có thể lựa chọn mẫu UR-1 và UR-2 đạt mức độ bền cơ lý tương đương. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 45 
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ các thành phần tới tính chất điện của sơn 
3.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ este epoxy alkyd/ DGU đến điện trở suất khối 
Tỉ lệ dung dịch este epoxy alkyd E-30/chất đóng rắn DGU và các tính chất điện được 
chỉ ra ở bảng 3. 
Bảng 3. Ảnh hưởng của tỉ lệ chất đóng rắn tới tính chất điện của sơn. 
Ký hiệu 
mẫu sản 
phẩm 
Tỷ lệ pkl E-30/DGU Tính chất cơ lý của màng sơn 
Dung dịch 
E-30 
Dung dịch 
DGU 
Điện trở 
suất khối 
(.cm) 
Điện áp 
đánh thủng 
(kV/mm) 
Hằng số 
điện môi 
Tg 
góc tổn hao 
điện môi 
UR-0 100 22 1,5.10
15
 55,04 3,5795 0,01502 
UR-1 100 20 5,0.10
15
 66,67 2,9628 0,00742 
UR-2 100 18 5,0.10
15
 39,38 3,7021 0,00944 
UR-3 100 16 2,0.10
15
 21,36 3,8262 0,00854 
UR-4 100 14 1,7.10
15
 19,56 4,6814 0,02530 
UR-N 100 18 1,6.10
15
 48,67 3,9087 0,02682 
Từ bảng 3 cho thấy: khi tăng hàm lượng DGU thì điện trở suất khối tăng dần từ 
1,7.10
15
 .cm đối với mẫu có 14 (pkl) DGU tăng lên đến 5,0.1015 .cm đối với mẫu sử 
dụng 18 - 20 (pkl) DGU. Tuy nhiên, với hàm lượng DGU là 22 (pkl) thì điện trở suất khối 
lại giảm xuống còn 1,7.1015 .cm. Mẫu sử dụng 18 - 20 (pkl) DGU có điện trở tương 
đương nhau. 
Như đã biết, điện trở suất khối của polyme phụ thuộc vào độ linh động và sự có mặt 
của các điện tích tự do trong phân tử [2, 3, 7, 8]. 
- Đối với các mẫu có điện trở suất khối lớn đạt 5,0.1015 .cm (mẫu UR-1 và UR-2) với 
hàm lượng DGU từ 18 -20 (pkl). Các mẫu này có tỉ lệ chất đóng rắn DGU phù hợp cho các 
phản ứng đan lưới là tối đa. Sau khi sơn khô, trong mạch polyme không còn dư các nhóm 
chức tự do cũng như các hợp phần có phân tử lượng thấp dễ bị ion hóa. 
- Đối với các mẫu có hàm lượng chất đóng rắn DGU cao hoặc thấp (14, 16, 22 pkl) sau 
khi sơn khô trong thành phần vẫn còn dư các thành phần có phân tử lượng thấp như este 
epoxy alkyd (với mẫu sử dụng 14,16 (pkl) DGU) hoặc dư chất đóng rắn DGU (với mẫu sử 
dụng 22 (pkl) DGU), đồng thời là việc còn dư các nhóm chức tự do. Điều này dẫn tới điện 
trở suất khối bị giảm. 
Như vậy, khi sử dụng lượng chất đóng rắn từ 18 -20 (pkl) sẽ cho mức đan lưới tối ưu 
và đồng thời làm tăng giá trị điện trở suất khối. So sánh với mẫu UR-N là mẫu sơn đối 
chứng của Nga có giá trị điện trở suất khối là 1,6.1015 .cm ta thấy hầu hết các mẫu sơn do 
Việt Nam chế tạo đều có giá trị trên 1,6.1015 .cm, cao hơn và vượt mức yêu cầu của tiêu 
chuẩn TY 6-21-56-90 (mức yêu cầu là không nhỏ hơn 1,0.1014 .cm). 
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thành phần tới điện áp đánh thủng của sơn 
Theo kết quả từ bảng 3, xu hướng là khi tăng lượng chất đóng rắn DGU thì điện áp 
đánh thủng tăng lên. Với hàm lượng DGU từ 14 đến 22 (pkl) thì điện áp đánh thủng tăng 
từ 19,56 lên đến 66,67 kV/mm. Tuy nhiên, với một số mẫu có sự đột biến không theo quy 
luật. Trong đó, mẫu UR-3 có giá trị điện áp đánh thủng lớn hơn mẫu UR-2 mặc dù hàm 
lượng chất đóng rắn DGU lại thấp hơn. 
Điện áp đánh thủng có nguyên nhân là do đánh thủng vì điện, đây là quá trình tăng số 
lượng electron trong chất điện môi dưới ảnh hưởng của điện trường mạnh. Quá trình này 
6.10
15
5.10
15
4.10
15
3.10
15
2.10
15
1.10
15
Hóa học và Kỹ thuật môi trường 
 P. M. Tuấn,  , N. V. Long, “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng  sơn UR-231.VN.” 46 
phụ thuộc vào tính đồng nhất của vật liệu, hình dạng của điện trường v.v. Nếu vật liệu lẫn 
tạp chất, bị nhiễm ẩm hoặc bị bọt khí, điện áp đánh thủng sẽ giảm rất mạnh [2, 3]. 
Kết quả đo điện áp đánh thủng cho thấy mẫu UR-0 và UR-1 có giá trị điện áp đánh 
thủng vượt (UR-1 có điện áp đánh thủng là 66,67 kV/mm) gần đạt mức yêu cầu (UR-0 có 
điện áp đánh thủng là 55,04 kV/mm). Ở đây, khi hàm lượng DGU vượt 20 pkl, lượng chất 
đóng rắn DGU bị dư, dẫn tới các nhóm chức tự do, nhóm chức phân cực trong vật liệu 
xuất hiện với mật độ cao hơn làm cho vật liệu dễ bị ion hóa dưới điện trường mạnh, dẫn 
tới điện áp đánh thủng bị giảm. Mẫu sơn của Nga đạt tới giá trị 48,67 kV/mm. Tuy nhiên, 
giá trị này vẫn chưa đạt yêu cầu, nguyên nhân tương tự như trên là do thành phần sơn bán 
thành phẩm UR-N của Nga cũng đã có thời gian bảo quản khá dài. 
3.3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ chất đóng rắn đến hằng số điện môi 
Một trong những thông số đánh giá về chất điện môi là giá trị hằng số điện môi. Trong 
đó, những chất có giá trị hằng số điện môi nhỏ sẽ cho giá trị cách điện tốt. Qua kết quả 
phân tích từ bảng 3 cho thấy: Khi tăng hàm lượng DGU thì hằng số điện môi giảm dần từ 
4,6814 đối với mẫu có 14 (pkl) DGU (70%) giảm xuống đến 2,9628 đối với mẫu sử dụng 
20 (pkl) DGU. Tuy nhiên, với hàm lượng DGU là 22 (pkl) thì hằng số tổn hao điện môi lại 
tăng dần. 
Chất điện môi được cấu tạo từ các nguyên tử hoặc phân tử trung hoà điện, hoặc từ các 
ion dương và ion âm (tinh thể ion) được gắn chặt ở các vị trí cân bằng trong mạng tinh thể. 
Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các điện tích trong chất điện môi bị rối loạn trong 
phạm vi phân tử, nguyên tử, hoặc tế bào mạng gây nên sự phân cực chất điện môi [2, 3, 7, 
8]. Như vậy, với các mẫu có hàm lượng DGU tăng dần từ 14 - 20 (pkl) thì mật độ đan lưới 
trong sơn tăng lên, trong thành phần cấu tạo của sơn không còn dư nhiều các nhóm chức 
hoạt hóa, phân cực nên lớp sơn gần như trung hòa về điện nên giá trị hằng số điện môi của 
sơn giảm dần. Khi tăng lượng DGU lên đến 22 (pkl), khi đó, trong thành phần sơn sẽ dư 
nhóm chức NCO, trong thành phần vật liệu còn dư nhóm chức hoạt hóa dân tới dẫn tới vật 
liệu bị phân cực làm cho hằng số điện môi tăng. Như vậy, thông qua đo đạc hằng số điện 
môi có thể thấy, khi sử dụng lượng chất đóng rắn từ 16 -20 (pkl) sẽ cho mức đan lưới tối 
ưu và đồng thời làm giảm giá trị hằng số điện môi. 
So sánh với mẫu UR-N có giá trị hằng số điện môi là 3,9087 ta thấy, hầu hết các mẫu 
do nhóm nghiên cứu chế tạo đều có giá trị hằng số điện môi thấp hơn và vượt mức yêu cầu 
của tiêu chuẩn TY 6-21-56-90 (yêu cầu ≤ 4,5). 
3.3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ chất đóng rắn tới Tg của góc tổn hao điện môi 
Khi tăng hàm lượng DGU thì Tg của góc tổn hao điện môi giảm dần từ 0,0253 đối với 
mẫu có 14 (pkl) DGU (70%) xuống đến 0,00742 đối với mẫu sử dụng 20 phần DGU. Tuy 
nhiên, sau đó với hàm lượng DGU là 22 (pkl) thì Tg của góc tổn hao điện môi lại tăng lên. 
Tổn hao điện môi trên đơn vị thể tích vật liệu sẽ tỷ lệ thuận với tần số điện trường và 
tanδ, với góc δ là góc chênh lệch pha giữa điện trường trong và ngoài vật liệu. Theo đặc 
điểm và bản chất vật lý, đối với dạng vật liệu sơn nghiên cứu, tổn hao điện môi chủ yếu là 
do phân cực, điện trường tần số cao và do cấu tạo không đồng nhất [2, 3, 7, 8]. Vì vậy, với 
nhóm mẫu có hàm lượng DGU từ 14, 16, 18, 20 (pkl); khi tăng hàm lượng DGU thì mức 
độ đan lưới của vật liệu sơn tăng lên, các nhóm chức phân cực giảm theo phản ứng đan 
lưới, đồng thời, vật liệu trở nên đồng nhất hơn (vì hai thành phần phản ứng với nhau tạo 
thành một đại phân tử có đồng nhất có cấu trúc mạng không gian). 
Khi hàm lượng DGU tăng lên 22 (pkl), giá trị Tg của góc tổn hao điện môi lại tăng. Đối 
với mẫu UR-0 (mẫu 22 (pkl) DGU) có giá trị điện trở suất khối lớn (đạt 1,5.1015 .cm) 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 47 
nhưng giá trị Tg góc tổn hao điện môi cũng khá cao (0,01502) so với các mẫu chứa 18 và 
20 (pkl) DGU (mẫu UR-1 và UR-2 có giá trị Tg góc tổn hao điện môi là 0,00742 và 
0,00944). Nguyên nhân có thể là do ở tỉ lệ này, mật độ nhóm chức NCO tăng, dẫn tới vật 
liệu không đồng nhất làm tăng độ phân cực. Như vậy, thông qua đo đạc Tg của góc tổn 
hao điện môi có thể thấy, khi sử dụng lượng chất đóng rắn từ 16 -20 (pkl) sẽ cho mức đan 
lưới tối ưu và đồng thời làm giảm giá trị Tg của góc tổn hao điện môi. 
So sánh với mẫu UR-N (mẫu đối chứng của Nga) có giá trị Tg góc tổn hao điện môi là 
0,02682 ta thấy hầu hết các mẫu sơn đều có giá trị Tg góc tổn hao điện môi thấp hơn và 
vượt mức yêu cầu của tiêu chuẩn TY 6-21-56-90 (yêu cầu là ≤ 0,03). 
4. KẾT LUẬN 
Qua khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất đóng rắn dietylenglycol uretan (DGU) tới các 
tính chất đặc trương của màng sơn UR-231.VN cho thấy: 
1/ Các mẫu sơn khảo sát với hàm lượng chất đóng rắn khác nhau từ 14 - 22 (pkl) DGU 
đều có độ bền cơ lý cao. Với tỉ lệ este epoxy alkyd E-30/chất đóng rắn DGU trong khoảng 
100/20 (pkl) đến 100/18 (pkl) sẽ đảm bảo thời gian khô của màng sơn tương đương mẫu của 
Nga, đồng thời màng sơn cũng đồng nhất, đều hơn, không bị hiện tượng bọt khí. 
2/ Khi sử dụng lượng chất đóng rắn từ 18 - 20 (pkl) (UR-1, UR-2) sẽ cho mức đan lưới 
tối đa và làm tăng giá trị điện trở suất khối, giảm giá trị Tg của góc tổn hao điện môi và 
giá trị hằng số điện môi. Mẫu UR-1 có điện áp đánh thủng đạt giá trị 66,67 kV/mm, vượt 
mức yêu cầu là không nhỏ hơn hơn 60kV/mm. 
Như vậy, mẫu UR-1 với hàm lượng chất đóng rắn là 100/20 (pkl) là mẫu tốt nhất, đạt 
và vượt hầu hết các chỉ tiêu về cơ lý và tính chất điện của màng sơn UR-231 theo tiêu 
chuẩn TY 6-21-56-90 Liên bang Nga ban hành. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Nguyễn Việt Bắc, “Vật liệu sơn và chất tạo màng bảo vệ”, Giáo trình cao học Trung 
tâm Khoa học Kỹ thuật - Công nghệ quân sự, Hà Nội (2000). 
[2]. Nguyễn Việt Bắc, “Vật liệu polymer dùng trong kỹ thuật tên lửa”, Giáo trình chuyên 
đề, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Hà Nội (2015). 
[3]. A. Tager, “Physycal chemistry of polymers”, MIR, Publishers. Moscow (1972). 
[4]. T.A.Strivens (1999), “Paint and surface coatings: Theory and practice”, William 
Andrew Pblishing (1999). 
[5]. G. Hayward; C. J. Standen; M. J. Husbands, “Resin for Surface Coating”, Published 
by Intelligent Layman Publishers, Limited (1987). 
[6]. A.A. Khalil et al. “Synthesis and characterization of some polyurethane and 
polyurethane-ureas”, Oriental Journal of Chemischy, Vol.24(2), p.409-414 (2008). 
[7]. Arthur A. Tracton (2007), “Coatings Technology: Fundamentals, Testing, and 
Processing Techniques”, TaylorFrancis Group LLc, NewYork (2007). 
[8]. H.Panda, “Handbook on paint testing method”, NIIR Project consultancy serrvices. 
[9]. ТУ 6-21-56-90, “Лаки эпоксиуретановые УР-231 и УР-231Л”. Технические условия. 
[10]. ТУ 113-38-115-91 “Диэтиленгликольуретан (ДГУ)”. Технические условия. 
[11]. ТУ 2225-154-05011907-97, “Эпоксидная смола Э – 40”, Технические условия 
[12]. ГОСТ 8865-70, “Материалы электроизоляционные для электрических машин, 
трансформаторов и аппаратов”. Классификация по нагревостойкости. 
Hóa học và Kỹ thuật môi trường 
 P. M. Tuấn,  , N. V. Long, “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng  sơn UR-231.VN.” 48 
ABSTRACT 
STUDY ON THE EFFECTS OF DIETYLENGLYCOLURETAN 
(DGU) CURING AGENT CONTENT ON MECHANICAL AND 
ELECTRICAL PROPERTIES OF UR-231.VN PAINT 
On the rocket, the electrical components, electronics, communication machines 
and computer systems on board are used with many paints had polymer origin. 
These paints must meet the requirements of high insulation and good mechanical 
strength. UR-231.VN paint is an E-class insulating paint. This paint is used to coat 
the surface of components to create insulating coatings and works in temperatures 
from -60°C to 120°C. This is a two-component paint system, including ester epoxy 
alkyd resin (E-30) and curing agent (DGU). In this paper, some results of the 
survey on the effect of the ratio of ester epoxy alkyd resin (E-30) and 
dietylenglycoluretane curing agent (DGU) on the mechanical and electrical 
properties of UR-231.VN paint are presented. 
Keywords: Insulation coating; UR-231 coating; DC resistivity; Dielectric breakdown strength. 
Nhận bài ngày 28 tháng 7 năm 2020 
Hoàn thiện ngày 12 tháng 8 năm 2020 
Chấp nhận đăng ngày 24 tháng 8 năm 2020 
Địa chỉ: Viện Hóa học- Vật liệu/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. 
* 
Email: pmt77.chem@gmail.com.