Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án là tổng hợp hydrotalxit mang axit benzothiazolylthiosuccinic (BTSA) biến tính bằng silan và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ dung môi bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon. Mời các bạn tham khảo!
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-
NGUYỄN TUẤN ANH
TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀ
CHẾ TẠO LỚP PHỦ NANOCOMPOZIT BẢO VỆ
CHỐNG ĂN MÒN THÉP CACBON
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 9.44.27.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1 PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng
2 PGS.TS Trịnh Anh Trúc
Hà Nội – 2018
Trang 2Công trình được hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
1 PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng
2 PGS.TS Trịnh Anh Trúc
Trang 3A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài
Ăn mòn kim loại gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế của các nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, do vậy việc bảo vệ chống ăn mòn kim loại là rất cần thiết
Lớp phủ hữu cơ được ứng dụng rộng rãi để bảo vệ chống ăn mòn cho các công trình kim loại Pigment ức chế ăn mòn trong màng sơn đóng vai trò quan trọng đảm bảo khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn Cromat là bột màu có hiệu quả trong ức chế ăn mòn, nhưng do độc tính cao, không thân thiện với môi trường nên ngày càng bị hạn chế sử dụng
Đã có rất nhiều công trình trong nước và trên thế giới nghiên cứu thay thế cromat trong lớp phủ hữu cơ bằng các bột màu và phụ gia không độc Một trong các hướng nghiên cứu được quan tâm là chế tạo các bột màu ức chế
ăn mòn trên cơ sở các hydrotalxit Ứng dụng của hydrotalxit dựa trên khả năng hấp thụ và trao đổi anion, tính linh động của các anion giữa các lớp
Các lớp phủ chứa hydrotalxit mang các anion hữu cơ như benzotriazolat, oxalat cũng đã được nghiên cứu ; bên cạnh đó hydrotalxit chứa decavanadat, vanadat đã được nghiên cứu ứng dụng trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho hợp kim nhôm, hợp kim magie Tuy nhiên các lớp phủ này vẫn chưa có khả năng bảo vệ tương đương lớp phủ chứa cromat
Tính chất bảo vệ của lớp phủ polyme nanocompozit chứa hydrotalxit phụ thuộc vào độ phân tán của hydrotalxit trong nền polyme
Để nâng cao khả năng phân tán của hydrotalxit trong nền polyme, các hợp chất silan được sử dụng để biến tính bề mặt hydrotalxit Bên cạnh đó, sự có mặt của silan cũng cải thiện độ bám dính của lớp phủ chứa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn với bề mặt kim loại
Vì vậy tôi thực hiện đề tài luận án: Tổng hợp hydrotalxit mang ức
chế ăn mòn và chế tạo lớp phủ nanocompozit bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon nhằm đóng góp vào việc phát triển các lớp phủ bảo vệ chống ăn
mòn kim loại
2 Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án
- Tổng hợp hydrotalxit mang axit benzothiazolylthiosuccinic
(BTSA) biến tính bằng silan và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ dung môi bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon:
+ Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydrotalxit mang axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan;
+ Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan;
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan đến khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ dung môi
Trang 4- Tổng hợp hydrotalxit mang molypdat biến tính silan và ứng dụng
trong lớp phủ epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon:
+ Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydrotalxit mang molypdat biến tính silan;
+ Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang molypdat biến tính silan;
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang molypdat biến tính silan đến khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước
3 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án
- Kết quả tổng hợp thành công 2 loai nano hydrotalxit mang ức chế ăn mòn: mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic và biến tính bề mặt bằng silan, hiệu suất ức chế ăn mòn thép đạt 96 % ở nồng độ 3 g/L; mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính bề mặt bằng 2 loại silan khác nhau, hiệu suất ức chế ăn mòn thép đạt 95 % ở nồng độ 3 g/L nhằm ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại Kết quả cũng là tiền đề để mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn và biến tính bằng silan trong bảo vệ chống ăn mòn kim loại thép cacbon
- Chế tạo và đánh giá khả năng bảo vệ của màng epoxy chứa các hydrotalxit mang ức chế để bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon Biến tính bề mặt bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng phân tán, do đó tăng hiệu quả gia cường hydrotalxit trong nền epoxy
4 Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 127 trang: mở đầu (2 trang), phương pháp nghiên cứu (16 trang), tổng quan (36 trang), kết quả và thảo luận (59 trang), kết luận (2 trang), đóng góp mới (1 trang), danh mục các công trình khoa học đã công bố (1 trang), có 25 bảng biểu, 73 hình và đồ thị, 87 tài liệu tham khảo
A PHẦN NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Đã tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước về lớp phủ hữu cơ, chất ức chế ăn mòn, điều chế hydrotalxit biến tính hữu cơ và ứng dụng hydrotalxit trong lớp phủ hữu cơ
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất, nguyên liệu, mẫu nghiên cứu, dụng cụ tiến hành thí nghiệm
2.1.1 Hóa chất, nguyên liệu, mẫu nghiên cứu
a) Hóa chất, nguyên liệu: Al(NO3)3.9H2O, Zn(NO3)2.6H2O, Na2MoO4..2H2O (chất ức chế natri molypdat), C11H9O4S2N (chất ức chế Benzothiazolylthiosuccinic axit), C8H22O3N2Si (N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan) , C9H20O5Si (3-glycidoxipropyltrimetoxi silan), NaCl, C2H5OH, C8H10 (xylen), NaOH, epoxy YD-011X75 (hãng Kudo sản xuất), epoxy EPON 828 (hãng Hexion sản xuất), chất đóng rắn Polyamin
Trang 5307D-60 (hãng Kudo sản xuất), chất đóng rắn EPIKURE 8537-WY-60 (hãng Hexion sản xuất)
b) Mẫu nghiên cứu:
- Bột hydrotalxit, hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn và hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn biến tính bằng silan;
- Các điện cực thép CT3 với thành phần: Fe = 98%; C = 0,14 - 0,22%; Si = 0,05 - 0,17%; Mn = 0,4 - 0,65%; Ni 0,3%; S 0,05%; P
0,04%; Cr 0,3%; Cu 0,3%; As 0,08% có diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường xâm thực là 1cm2 được ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M, dung dịch NaCl 0,1 M chứa hydrotalxit biến tính;
- Các tấm thép CT3 có kích thước 10×15×0,2 cm được phủ màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit biến tính và màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính
2.1.2 Dụng cụ thí nghiệm:
Cốc thủy tinh loại 200 ml, 500 ml, 1000 ml; bình cầu đáy bằng 3 cổ (500 ml); bình cầu đáy bằng 3 cổ (250 ml); phễu nhỏ giọt; ống sinh hàn hồi lưu, đũa thủy tinh; bếp đun bình cầu có khuấy từ; tủ sấy hút chân không; phễu lọc, giấy lọc, đo pH; dầu diezen để bảo quản thép CT3;giấy nhám với kích thước hạt 400, 600, 800, 1200 (loại chịu nước của Nhật Bản); máy tạo màng ly tâm
2.2 Tổng hợp hydrotalxit, hydrotalxit mang ức chế ăn mòn, hydrotalxit mang ức chế ăn mòn biến tính bằng silan
2.2.1 Tổng hợp hydrotalxit
Hydrotalxit được tổng hợp như sau: Nhỏ 90 ml hỗn hợp dung dịch chứa Zn(NO3)2 (0,03 mol), Al(NO3)3 (0,015 mol) từ phễu nhỏ giọt trong vòng 1 giờ vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (500 ml) có lắp sinh hàn hồi lưu chứa 145 ml dung dịch NaOH (0,0313 mol) Phản ứng được tiến hành trong môi trường khí N2, khuấy đều và đun hồi lưu cách thủy ở 65 0C, pH duy trì từ 8 - 10 bằng cách bổ sung dung dịch NaOH 1 M Sau 24 giờ phản ứng, kết tủa thu được tiến hành lọc, rửa nhiều lần bằng nước cất (nước đã loại bỏ CO2 bằng cách đun sôi, để nguội) Kết tủa được sấy 24 giờ ở 50 0C trong chân không thu được 7 g hydrotalxit Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
2.2.2 Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic
Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic (HTBA) được tổng hợp như sau: nhỏ 90 ml hỗn hợp dung dịch chứa Zn(NO3)2 (0,03 mol), Al(NO3)3 (0,015 mol) từ phễu nhỏ giọt trong vòng 1 giờ vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (500 ml) có lắp sinh hàn hồi lưu chứa 145
ml dung dịch axit benzothiazolylthiosuccinic (0,06 mol), NaOH (0,0313 mol) Phản ứng được tiến hành trong môi trường khí N2, khuấy đều và đun hồi lưu cách thủy ở 65 0C, pH duy trì từ 8 - 10 bằng cách bổ sung dung dịch NaOH 1M Sau 24 giờ phản ứng, kết tủa thu được tiến hành lọc, rửa
Trang 6nhiều lần bằng hỗn hợp etanol/nước cất Kết tủa được sấy 24 giờ ở 50 0C trong chân không thu được 7,5 g hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
2.2.3 Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic và biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan
Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan (HTBAS) được tổng hợp như sau: hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic sau khi tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa
như mục 2.2.2 được phân tán trong etanol Nhỏ dung dịch etanol chứa
hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic từ phễu chiết trong vòng 30 phút vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (250 ml) chứa 20 ml dung dịch N - (2 - aminoetyl) - 3 -aminopropyltrimetoxisilan (hàm lượng silan
là 3% so với hydrotalxit mang ức chế ăn mòn) Hỗn hợp phản ứng được khuấy đều, giữ ở 60 oC trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol Kết tủa được sấy ở 50 oC trong chân không, thu được hydrotalxit mang chất ức chế
ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng hợp chất N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan là 3 % so với hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
2.2.4 Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat
Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat (HTM) được tổng hợp như sau: Nhỏ 90 ml hỗn hợp dung dịch chứa Zn(NO3)2 (0,03 mol), Al(NO3)3 (0,015 mol) từ phễu nhỏ giọt trong vòng 1 giờ vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (500 ml) có lắp sinh hàn hồi lưu chứa 145 ml dung dịch molypdat (0,0313 mol), NaOH (0,0313 mol) Phản ứng được tiến hành trong môi trường khí N2, khuấy đều và đun hồi lưu cách thủy ở 65 0C, pH duy trì từ 8 - 10 bằng cách bổ sung dung dịch NaOH 1M Sau 24 giờ phản ứng, kết tủa thu được tiến hành lọc, rửa nhiều lần bằng nước cất (nước đã loại bỏ CO2 bằng cách đun sôi, để nguội) Kết tủa được sấy 24 giờ ở 50 0C trong chân không thu được 6,5 g hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
2.2.5 Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 -aminopropyltrimetoxisilan
Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 -aminopropyltrimetoxisilan (HTMS) được tổng hợp như sau: Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat sau khi tổng hợp bằng
phương pháp đồng kết tủa như mục 2.2.4 được phân tán trong etanol Nhỏ dung
dịch etanol chứa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat từ phễu nhỏ giọt trong vòng 30 phút vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (250 ml) chứa 20 ml dung dịch
N - (2 - aminoetyl) - 3 -aminopropyltrimetoxisilan (hàm lượng silan là 3
% so với hydrotalxit mang ức chế ăn mòn) Hỗn hợp phản ứng được
Trang 7khuấy đều, giữ ở 60 oC trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol Kết tủa được sấy ở 50 oC trong chân không, thu được hydrotalxit mang chất ức chế
ăn mòn molypdat biến tính bề mặt bằng hợp chất N (2 aminoetyl) 3 aminopropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan là 3 % Thí nghiệm được lặp lại
3-pháp đồng kết tủa như mục 2.2.4 được phân tán trong etanol Nhỏ dung dịch
etanol chứa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat từ phễu nhỏ giọt trong vòng 30 phút vào bình cầu đáy bằng 3 cổ (250 ml) chứa 20 ml dung dịch 3- glycidoxipropyltrimetoxisilan (hàm lượng silan là 3 % so với hydrotalxit mang ức chế ăn mòn) Hỗn hợp phản ứng được khuấy đều, giữ ở 60 oC trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol Kết tủa được sấy ở 50 oC trong chân không, thu được hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến tính bề mặt bằng hợp chất 3-glycidoxipropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan
là 3 % Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
2.3 Chế tạo màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính
2.3.1 Chuẩn bị mẫu thép
Mẫu thép CT3 kích thước 10×15×0,2 cm được đánh sạch gỉ sét bề
mặt, rửa sạch bằng nước cất, etanol rồi sấy khô
2.3.2 Chế tạo màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit biến tính
Chế tạo màng epoxy chứa HTBA 3 % (EP-HTBA), màng epoxy chứa HTBAS 3 % (EP-HTBA), Màng epoxy chứa HTM 3 % (EW-HTM), Màng epoxy chứa HTMS 3 % (EW-HTMS), Màng epoxy chứa HTMS 3 % (EW-HTMS) bằng máy tạo màng li tâm, độ dày của màng sau khô là 30 µm
2.4 Các phương pháp phân tích cấu trúc, tính chất của hydrotalxit
Phương pháp hồng ngoại (IR), Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến được đo tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ASS được đo tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2.5 Các phương pháp điện hóa
Đo tổng trở điện hóa, đo đường cong phân cực của các mẫu được đo trên máy AUTOLAB tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam
Trang 82.6 Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của lớp phủ
Đo độ bám dính (ASTM D4541-2010), Độ bền va đập của màng sơn (ISO D-58675) được thực hiện tại viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2.7 Thử nghiệm mù muối
Thử nghiệm mù muối (ASTM B-117) các mẫu được thực hiện tại Viện
Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng silan và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ dung môi bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon
3.1.1 Tổng hợp và phân tích cấu trúc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan
Bảng 3.1: Trạng thái vật lí của các mẫu
3 HTBAS Kết tủa bột rất mịn, màu vàng nhạt
3.1.1.1 Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại
* Phổ hồng ngoại của BTSA, HT, HTBA
Phổ IR của các mẫu BTSA, HT, HTBA được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.2
Bảng 3.2: Phân tích phổ IR của BTSA, HT, HTBA
Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của
BTSA (a), HT (b) và HTBA (c)
Trang 9Kết quả phân tích phổ IR của BTSA, HT, HTBA cho thấy BTSA đã được chèn vào trong cấu trúc của hydrotalxit Trong cấu trúc của HTBA thì BTSA ở dạng cacboxylat
+ Phổ hồng ngoại của N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan (APS), HTBA, HTBAS
Phổ hồng ngoại của các mẫu APS, HTBA, HTBAS được trình bày trên hình 3.2 và bảng 3.3
Bảng 3.3: Phân tích phổ IR của APS, HTBA, HTBAS
dạng Cường độ Dao động
420 - 670 423 - 630 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,
Qua phân tích phổ IR của các mẫu APS, HTBA, HTBAS cho thấy đã
có sự gắn silan APS lên bề mặt của HTBAS
3.1.1.2 Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X
Hình 3.2: Phổ hồng ngoại
của APS (a), HTBA (b) và HTBAS (c)
Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X
của HT (a), HTBA (b) và HTBAS (c)
0,15 nm
Trang 10Các kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (hình 3.3) cho thấy khoảng cách giữa các lớp trong HTBA, HTBAS cao hơn khoảng cách giữa các lớp của HT, điều này chứng tỏ BTSA đã chèn vào hydrotalxit và làm tăng khoảng cách lớp của hydrotalxit
3.1.1.3 Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM
Ảnh SEM cho thấy HTBA và HTBAS (hình 3.4, hình 3.5) đều có dạng tấm, kích thước của chúng cỡ 50-200 nm Cấu trúc của HTBA khá co cụm, cấu trúc của HTBAS có kích thước hạt nhỏ hơn và các cấu trúc lá tách nhau hơn HTBA Sự giảm kích thước và tách lớp hơn này có thể được giải thích do silan phản ứng với nhóm OH trên bề mặt HT nên giảm sự kết dính các hạt HT do nhóm –OH
benzothiazolylthiosuccinic trong HTBA và HTBAS
283.7
0.0 0.25
0.5
Abs
250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0
Bước sóng(nm) HTI-S10
Bảng 3.5: Nồng độ hấp thụ và hàm lượng BTSA của các dung dịch
Stt Mẫu Nồng độ BTSA (M) Khối lượng mẫu Hàm lượng BTSA (%)
Hình 3.6: Phổ UV-VIS của dung
dịch pha loãng 100 lần của mẫu
Hình 3.7: Phổ UV-VIS của dung
dịch pha loãng 100 lần của mẫu
Trang 11Kết quả phân tích hàm lượng BTSA cho thấy hàm lượng BTSA trong HTBA và HTBAS khác nhau không nhiều Như vậy silan hóa bề mặt của HTBA không làm ảnh hưởng đến hàm lượng BTSA có mặt trong HTBAS
3.1.1.5 Phân tích phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic
Trên bề mặt của hydrotalxit, thành phần chủ yếu là các nhóm hydroxil (-OH) Theo cơ chế phản ứng silan hóa thì quá trình silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA bằng N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan được diễn ra như sau: Đầu tiên là sự thủy phân
3 nhóm metoxil tạo ra các thành phần chứa silanol (Si-OH); tiếp đó là quá trình ngưng tụ của silanol tạo ra oligome; các oligome sau đó tạo liên kết hydro với các nhóm -OH trên bề mặt của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA; cuối cùng là quá trình làm khô, 1 liên kết cộng háo trị được hình thành và đi kèm với sự tách nước Cơ chế silan hóa bề mặt hydrotalxit được trình bày trên hình 3.8
Hình 3.8 : Các giai đoạn xảy ra trong quá trình silan hóa bề mặt
hydrotalxit bằng N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan
Trang 12Phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA bằng aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilanđược trình bày như ở hình 3.9
N-(2-Hình 3.9:Mô phỏng phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn
Hình 3.10: Đường cong
phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung
cồn/nước không chứa ức chế
chứa 3 g/L HTBAS (●)
Trang 13Các kết quả đo đường cong phân (hình 3.10) cho thấy HTBA và HTBAS
là các chất ức chế anot
Dung dịch R p (cm 2 ) Hiệu suất ức chế ăn mòn (%)
0 1500 3000 4500 6000
0 1500
Các kết quả trong bảng 3.6 cho thấy hiệu suất ức chế ăn mòn của HTBA
và HTBAS không khác, đều rất cao và đạt trên 96%
3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của HTBA và HTBAS đến khả năng bảo
vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ dung môi
Bảng 3.7: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ dung môi nghiên cứu
màng epoxy hệ dung môi (%)
3.1.3.1 Cấu trúc màng epoxy chứa HTBA và HTBAS
+ Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của màng epoxy hệ dung môi chứa HTBA và chứa HTBAS được trình bày trên hình 3.12 và bảng 3.8
Hình 3.11: Phổ tổng trở của
điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1M trong cồn/nước không chứa ức chế (a), chứa 3 g/L HTBA (b) và chứa 3 g/L HTBAS (c)
Trang 14Bảng 3.8: Phân tích phổ IR của EP0, EP-HTBA, EP-HTBAS
Số sóng (cm-1)
Hình dạng Cường độ Dao động
EP-HTBA
HTBAS
EP-420 423 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,
+ Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM
Hình ảnh SEM (hình 3.13, hình 3.14) cho thấy HTBA, HTBAS đều
có kích thước rất nhỏ (100-500 nm), phân tán rất đều trong màng epoxy Tuy nhiên, màng epoxy chứa HTBAS phân tán tốt hơn màng epoxy chứa
Hình 3.12: Phổ IR của EP0 (a),
EP-HTBA (b), EP-HTBAS (c)
Hình 3.13: Ảnh SEM của màng
epoxy chứa 3 % HTBA
Hình 3.14: Ảnh SEM của màng
epoxy chứa 3 % HTBAS
Trang 15HTBA Chính sự phân tán đều của các loại hydrotalxit này trong màng đã tăng khả năng bảo vệ của màng epoxy Các kết quả phân tích SEM đã giải thích cho hiệu quả tăng khả năng phân tán trong nền epoxy của HTBAS với sự biến tính bề mặt bằng silan
+ Xác định cách lớp của HTBA và HTBAS trong màng epoxy bằng nhiễu xạ tia X
Kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (hình 3.15) cho thấy sự phân tán tốt của các hydrotalxit trong màng epoxy Biến tính bề mặt bằng silan đã tăng khả năng phân tán của hydrotalxit Các kết quả này phù hợp
với kết quả phân tích SEM ở trên
3.1.3.2 Đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa HTBA và HTBAS bằng phương pháp tổng trở điện hóa
Hình 3.15: Giản đồ XRD của
HTBA (a), màng epoxy chứa HTBA (b), HTBAS (c) và màng epoxy chứa HTBAS (d)
Hình 3.16: Phổ tổng trở
của các mẫu EP0 (a), HTBA (b) và EP-HTBAS (c) sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3%
EP-Hình 3.17: Phổ tổng trở
của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP- HTBAS (c) sau 14 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%