Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano tới hình thái cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy

đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên Phạm Minh Hoàng Nghiên cứu ảnh h-ởng hạt nano tới hình thái cấu trúc tính chất bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy Luận văn thạc sĩ khoa học Hà Nội - 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên Phạm Minh Hoàng Nghiên cứu ảnh h-ởng hạt nano tới hình thái cấu trúc tính chất bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy Chuyên ngành: Húa lớ thuyt v Húa lớ Mà số: 60 44 31 Luận văn thạc sĩ khoa häc Ng-êi h-íng dÉn khoa häc TS NGUN TN ANH Hµ Néi - 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 ĂN MòN KIM LOạI ph-ơng pháp bảo vệ chống ăn mòn kim lo¹i 1.1.1 ăn mòn kim loại 1.1.2 Các biện pháp bảo vệ kim loại chống ăn mòn điện hóa 1.2 NHựA EPOXY vµ øng dơng 15 1.2.1 Tỉng quan vỊ nhùa epoxy 15 1.2.2 øng dơng cđa nhùa epoxy 22 1.3 LíP PHđ EPOXY vµ epoxy NANOCOMPOZIT 23 1.3.1 H¹n chÕ cđa líp phđ epoxy 23 1.3.2 Ưu điểm lớp phủ epoxy nanocompozit 23 1.4 ph-¬ng pháp đo phổ tổng trở điện hoá ứng dụng để đánh giá khả bảo vệ lớp phủ 24 1.4.1 C¬ së ph-¬ng pháp phổ tổng trỏ điện hóa EIS [17] 24 1.4.2 áp dụng ph-ơng pháp đo phổ tổng trở điện hóa để nghiên cứu lớp phủ bảo vƯ kim lo¹i [17,21] 26 Ch-¬ng THùC NGHIƯM 33 2.1 VËT LIƯU Vµ HãA CHÊT 33 2.2 CHUẩN Bị Bề MặT C¸C MÉU THÐP NỊN 33 2.3 CHế TạO CáC LớP PHủ Từ NHựA EPOXY X75 35 2.3.1 Xác định hàm l-ợng khô nhựa 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.3.2 Xác định độ nhớt dung dịch phủ b»ng phƠu ch¶y 36 2.4 CHÕ TạO CáC LớP PHủ EPOXY Và EPOXY NANOCOMPOZIT TRÊN MẫU THÐP 38 2.5 ĐO Độ DàY LớP PHủ 39 2.5.1 Giới thiệu thiết bị đo [29] 39 2.5.2 KÕt đo 39 2.6 NGHIÊN CứU HìNH THáI CÊU TRóC c¸c LíP PHđ 40 2.7 thư nghiƯm mï mi 42 2.7.1 Giới thiệu ph-ơng pháp 42 2.7.2 Thiết bị điều kiện thử nghiệm 43 2.8 Đánh giá khả bảo vệ ăn mòn cho thép lớp phủ epoxy nanocompozit ph-ơng pháp phổ tổng trở 44 2.8.1 Thiết bị điều kiện thí nghiệm 44 2.8.2 Các mô hình mạch điện t-ơng đ-ơng áp dụng cho phân tích phổ tổng trở kim loại có lớp phđ b¶o vƯ [17,21] 46 Ch-ơng KếT QUả Và THảO LUậN 52 3.1 ảnh h-ởng hạt nano đến hình tháI cấu trúc lớp phủ epoxy nanocompozit 52 3.1.1 ¶nh TEM mẫu epoxy nanocompozit vị trí líp phđ ®ång nhÊt 52 3.1.2 ảnh TEM mẫu epoxy nanocompozit vïng khut tËt cđa líp phđ 56 3.2 kÕt qu¶ thư nghiƯm mï mi 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3 ¶nh h-ëng cđa hạt nano đến khả bảo vệ chống ăn mßn cho thÐp cđa líp phđ 66 3.3.1 Khả bảo vệ cho thép cđa líp phđ epoxy 70 3.2.2 Khả bảo vệ cho thép lớp phủ epoxy nanocompozit 73 KÕT LUËN 76 TàI LIệU THAM KHảO 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MụC HìNH Ch-ơng Tổng Quan Hình 1.1: Giảm đồ Pourbaix E(V)-pH cho Fe/H20 25oC [38] 10 Hình 1.2: Bảo vệ catốt dòng điện anốt hy sinh 10 H×nh 1.3: CÊu tróc nhãm epoxy hay oxiran 15 H×nh 1.4: CÊu tróc cđa nhùa epoxy 15 Hình 1.5: Mối quan hệ khả bám dính cao nhựa epoxy số nhãm hydroxyl ph©n tư cđa nã 16 H×nh 1.6: ThÕ xoay chiều dòng xoay chiều lệch pha 24 Hình 1.7: Giản đồ Nyquist với vectơ trë kh¸ng 25 Hình 1.8: Mô hình mạch điện t-ơng đ-ơng phổ biến [17,21] 27 Ch-ơng THựC NGHIệM Hình 2.1: Các mẫu thép đ-ợc cắt theo kích th-ớc 5ì5 cm 34 Hình 2.2: Máy cắt dËp thÐp 34 Hình 2.3: Bảo quản mẫu thép sau đà chuẩn bị bề mặt tr-ớc sơn phñ 35 Hình 2.4: Đo độ nhớt dung dịch sơn: a) phễu VZ4, b) dụng cụ đo 36 Hình 2.5: Các mẫu thép đ-ợc phủ lớp epoxy epoxy nanocompozit 38 Hình 2.6 Thiết bị đo độ dµy Minites 600 39 Hình 2.7: Đúc mẫu epoxy nanocompozit nhộng để cắt lát 40 Hình 2.8: Máy cắt lắt siêu mỏng (Ultracut E, Leica) 41 Hình 2.9: Các mẫu l-ới Nikel có màng collodion-các bon 41 Hình 2.10: Kính hiển vi điện tử truyền qua (JEM1010, JEOL, Nhật Bản) 42 Hình 2.11: Thiết bị thử nghiÖm mï muèi S1000 WEISS-Technik 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H×nh 2.12: ThiÕt bÞ AUTOLAB PGSTAT 30 cđa h·ng Ecochemie 45 Hình 2.13: Kim loại trần đ-ợc ngâm dung dịch chất điện li 46 Hình 2.14: Mạch điện t-ơng đ-ơng ứng với hình 2.13 46 H×nh 2.15: Phỉ tỉng trë cđa kim loại trần dung dịch chất điện li 47 Hình 2.16: Kim loại có lớp phủ hoàn hảo ngâm dung dịch chất điện li 47 Hình 2.17: Mạch điện t-ơng đ-ơng ứng với hình 2.16 47 H×nh 2.18: Phỉ tỉng trë kim loại có lớp phủ hoàn hảo ngâm dung dịch chất điện li 48 H×nh 2.19: Kim loại có lớp phủ sai hỏng giai đoạn ngâm dung dịch chất điện li 49 Hình 2.20: Mạch điện t-ơng đ-ơng ứng với h×nh 2.19 49 H×nh 2.21: Phỉ tỉng trë cđa kim lo¹i cã líp phđ sai hỏng giai đoạn ngâm dung dịch chất ®iÖn li 49 Hình 2.22: Kim loại có lớp phủ bị sai hỏng giai đoạn ngâm dung dịch chÊt ®iƯn li 50 Hình 2.23: Mạch điện t-ơng đ-ơng ứng với hình 2.22 50 Hình 2.24: Phổ tổng trở kim loại có lớp phủ sai hỏng giai đoạn ngâm dung dịch chất điện li 51 Ch-ơng KếT QUả Và THảO LUậN Hình 3.1: ảnh TEM lớp phủ epoxy hạt nanô ( 120 000 lần) 54 Hình 3.2: ảnh TEM lớp phủ epoxy chứa hạt nanô Fe2O3( 120 000 lần) 54 Hình 3.3: ảnh TEM lớp phủ epoxy chứa hạt nanô SiO2( 150 000 lần) 55 Hình 3.4: ảnh TEM lớp phủ epoxy chứa hạt nanô ZnO ( 80 000 lần) 55 Hình 3.5: ảnh TEM lớp phủ epoxy chứa hạt nanô TiO2 (  80 000 lÇn) 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.6: ảnh TEM lớp phủ epoxy hạt nanô vị trí có khuyÕt tËt (  80 000 lÇn) 58 H×nh 3.7: ảnh TEM lớp phủ epoxy có hạt nanô Fe2O3 vị trí có khuyết tật ( 80 000 lÇn) 59 Hình 3.8: ảnh TEM lớp phủ epoxy có hạt nanô Fe2O3 vị trí có khuyết tật (  80 000 lÇn) 59 Hình 3.9: ảnh TEM lớp phủ epoxy có hạt nanô ZnO vị trÝ cã khuyÕt tËt (  100 000 lÇn) 60 Hình 3.10: ảnh TEM lớp phủ epoxy có hạt nanô TiO2 vị trí có khuyết tật ( 80 000 lÇn) 60 H×nh 3.11: mÉu thÐp cã líp phủ vết rạch tr-ớc thử nghiệm 62 H×nh 3.12: Líp phđ epoxy sau 24 giê thư nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b) 62 H×nh 3.13: Líp phđ epoxy + TiO2 sau 24 giê thư nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b) 63 H×nh 3.14: Líp phđ epoxy + SiO2 sau 24 giê thư nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b) 63 H×nh 3.15: Líp phđ epoxy + ZnO sau 24 giê thư nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b) 63 H×nh 3.16: Líp phđ epoxy + Fe2O3 sau 24 giê thư nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b) 64 H×nh 3.17: Phổ tổng trở Nyquist sau tuần ngâm mẫu thép trần dung dịch 3,5% NaCl 66 H×nh 3.18: Phỉ tỉng trë Nyquist sau giê, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/thép dung dịch 3,5% NaCl 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H×nh 3.19: Phỉ tỉng trë Nyquist sau giê, tn tuần ngâm mẫu epoxy/nanô Fe2O3/thép dung dịch 3,5% NaCl 67 H×nh 3.20: Phổ tổng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô SiO2/thép dung dịch 3,5% NaCl 68 H×nh 3.21: Phỉ tổng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô TiO2/thép dung dịch 3,5% NaCl 68 H×nh 3.22: Phỉ tỉng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô ZnO/thép dung dịch 3,5% NaCl 69 Hình 3.23: Sự biến thiên điện hở mạch thép theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3,5 % có hay lớp phủ 70 Hình 3.24: Sự biến thiên điện trở Rpo lớp phủ epoxy theo thời gian ngâm dung dịch 3,5 % NaCl, hạt nanô có hạt nanô SiO2 vµ TiO2 72 H×nh 3.25: Sù biÕn thiên điện dung lớp phủ epoxy theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3,5 %, hạt nanô có hạt nanô SiO2 TiO2 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MụC bảng Ch-ơng Tổng Quan Bảng 1.1: Giá trị ăn mòn Ecorr (so với điện cực chn hydro NHE) cđa mét sè kim lo¹i n-íc biển nhân tạo 25oC Bảng 1.2: Thời gian đóng rắn hoàn toàn nhựa epoxy với tác nhân đóng rắn khác [13] 20 Bảng 1.3: Các amin thông dụng cho trình đóng rắn nhựa epoxy [11] 21 Bảng 1.4: ảnh h-ởng nhiệt độ đóng rắn đến khả kết dính epoxyDGEBA với hai amin béo kh¸c [23] 22 Ch-ơng THựC NGHIệM Bảng 2.1: Kết đo độ dµy líp phđ epoxy 39 Ch-ơng KếT QUả Và THảO LUậN Bảng 3.1: Tổng hợp kích th-ớc diện tích bề mặt riêng hạt oxit nanô 53 DANH MụC chữ viết tắc luận văn EIS: Electrochemical Impedance Spectroscopy CPE: Constant Phase Element LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3 ảnh h-ởng hạt nanô đến khả bảo vệ chống ăn mòn cho thép lớp phủ Hình 3.17-3.22 phổ tổng trở Nyquist mẫu thép có hay lớp phủ epoxy epoxy nanocompozit đo đ-ợc sau giờ, tuần tuần ngâm dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.23 biến thiên điện hở mạch thép theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3,5 % có hay c¸c líp phđ 400 2h tuan - Z" () 300 200 100 0 100 200 300 400 Z'  H×nh 3.17: Phỉ tỉng trë Nyquist sau giê tuần ngâm mẫu thép trần dung dịch 3,5% NaCl Trang 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3G 2h 100M 2G - Z" () 80M 1G - Z" () 60M tuan tuan 40M 0 1G Z'  2G 3G 20M 0 20M 40M 60M 80M 100M Z'  H×nh 3.18: Phỉ tổng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/thép dung dịch 3,5% NaCl 120G 2h tuan tuan - Z" () 80G 40G 0 40G 80G 120G Z'  H×nh 3.19: Phỉ tổng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô Fe2O3/thép dung dịch 3,5% NaCl Trang 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2h tuan tuan 60G - Z" () 40G 20G 0 20G 40G 60G Z'  H×nh 3.20: Phổ tổng trở Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô SiO2/thép dung dịch 3,5% NaCl 150G 2h 4G 3G - Z" () 100G 50G - Z" () 0 2G 50G 100G Z'  150G 1G tuan tuan 0 1G 2G 3G 4G Z'  H×nh 3.21: Phỉ tỉng trë Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô TiO2/thép dung dịch 3,5% NaCl Trang 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tuan tuan - Z" () 30G 20G 10G 0 10G 20G 30G Z'  H×nh 3.22: Phỉ tỉng trë Nyquist sau giờ, tuần tuần ngâm mẫu epoxy/nanô ZnO/thép dung dịch 3,5% NaCl Sau xử lý số liệu, với sơ đồ mạch điện t-ơng đ-ơng t-ơng ứng, ta thu đ-ợc thông số điện hoá loại mẫu thép có hay lớp phủ Hình 3.23 mô tả s bin thiên in hở mạch thÐp theo thời gian ng©m dung dịch 3,5 % NaCl cã hay kh«ng cã c¸c lớp phủ Trang 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 0.0 Eoc (V/SCE) -0.2 -0.4 Thep tran Epoxy/thep Epoxy+Fe2O3/Thep -0.6 Epoxy+SiO2/thep Epoxy+TiO2/Thep Epoxy+ZnO/Thep -0.8 20 40 60 80 Thoi Gian (Ngay) Hình 3.23: Sự biến thiên điện hở mạch thép theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3,5 % có hay lớp phủ 3.3.1 Khả bảo vệ cho thÐp cđa líp phđ epoxy Khi ch-a cã líp phđ epoxy, thÐp sÏ tiÕp xóc trùc tiÕp víi m«i tr-êng xâm thực dung dịch NaCl 3.5% Khi nghiên cứu phổ tổng trở, hình dạng, tiếp xúc trực tiếp đ-ợc mô tả bán cung (hình 3.17), với đặc tr-ng điện dung lớp kép Cdl với điện trở phân cực Rp (hình 2.14 mạch điện t-ơng đ-ơng) Sau ngâm 1h NaCl 3.5%, thÐp CT3 cã ®iƯn trë Rp nhá (206 ohm), nói cách khác tốc độ ăn mòn thép lớn Lúc hở mạch Eoc = -0.49 V, thép dần bị ăn mòn trình ăn mòn diễn hoàn toàn đạt đến cân giảm đến -0.73 V sau tuần ngâm mẫu Khi đó, Rp mẫu thép lại tăng lên gần lần giá trị điện dung lớp kép giảm gần 2,5 lần Điều giải thích thép bị oxy hóa tạo lớp gỉ bề mặt, lớp gỉ đóng vai trò nh- lớp phủ giảm tiếp xúc thép với môi tr-ờng chất điện li, làm giảm ăn mòn, R p tăng lên Cdl gi¶m xuèng Trang 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khi cã mỈt líp phđ epoxy, bỊ mỈt thép đ-ợc cách ly khỏi môi tr-ờng xâm thực Về hình dạng, phổ tổng trở gồm có hai bán cung (hình 3.18), bán cung thứ đặc tr-ng cho lớp phđ epoxy V× líp phđ cã nhiỊu sai háng, dÉn đến xuất phần hay toàn bán cung thứ hai, đặc tr-ng cho tiếp xúc phần bề mặt thép với môi tr-ờng chất điện li (nh- mô tả mạch điện t-ơng đ-ơng hình 2.23) Quan sát thay đổi bán cung thứ theo thời gian ngâm mẫu, đánh giá tốc độ suy giảm lớp phủ epoxy Xem xét giá trị điện hở mạch, nhận thấy lớp phủ epoxy đà làm tăng hở mạch thép (hình 3.23) Sau tuần ngâm mẫu, Eoc trì mức -0.475V, d-ơng nhiều so với ăn mòn tự thép trần dung dịch (Eoc =-0.735V) Nh- vậy, thép bên lớp phủ epoxy ch-a bị ăn mòn đà đ-ợc bảo vệ Nh- phân tích theo mạch t-ơng đ-ơng hình 2.25, điện trở R po phần tử đặc tr-ng cho đ-ờng dẫn ion phát triển lớp phủ Vì điện trở có đóng góp tổng cộng vào giá trị điện trở phân cực Rp toàn lớp phủ, nên việc tăng lên chứng tỏ việc tăng khả bảo vệ cho thÐp cđa líp phđ epoxy Sau ng©m tuần 3.5% NaCl, Rpo tăng lên gấp 105 lần so với Rp thép trần (hình 3.24) Nh- nhờ có lớp phủ epoxy, tốc độ ăn mòn thép đà bị giảm mạnh Trang 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 100G Rpo () 10G Epoxy/thep Epoxy+SiO2/thep 1G Epoxy+TiO2/Thep 100M 10M 1M 10 20 30 40 50 60 Thoi Gian (Ngay) H×nh 3.24: Sù biÕn thiên điện trở Rpo lớp phủ epoxy theo thời gian ngâm dung dịch 3,5 % NaCl, hạt nanô có hạt nanô SiO2 TiO2 Theo thời gian, giá trị Rpo giảm dần (hình 3.24) chøng tá sù suy gi¶m tÝnh chÊt cđa líp phủ Lúc này, kênh dẫn xuất nhiều kết nối thêm nhiều hơn, dẫn đến giảm khả bịt chặt lớp phủ bảo vệ thép khỏi xâm thực dung dịch điện ly Lớp phủ epoxy có giá trị điện dung khoảng 10-10 F nhỏ nhiều so với điện dung lớp điện tích kép, nên thép đ-ợc bảo vệ tốt mà không bị hoà tan điện hoá vào dung dịch (hình 3.25) Theo thời gian, vài tuần đầu tiên, giá trị Cf tăng, sau giảm dần ổn định 3.10-10 F Điều lý giải ban đầu, ngâm mẫu, lớp phủ suy giảm dần, xuất thêm/kết nối thêm kênh dẫn, vết nứt, rạn làm tăng ®iƯn tÝch bỊ mỈt hiƯu dơng cđa líp phđ Sau đó, phần thép bị tiếp xúc trực tiếp với dung dịch, vị trí sai hỏng suy giảm lớp phủ, sản phầm ăn Trang 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mßn hay ion dung dịch thấm vào lớp phủ, bịt kín kênh dẫn ion, làm giảm diện tích bỊ mỈt hiƯu dơng cđa líp phđ 100n Epoxy/thep Epoxy+SiO2/thep Cf (F) 10n Epoxy+TiO2/Thep 1n 100p 10 20 30 40 50 60 70 Thoi Gian (Ngay) H×nh 3.25: Sù biến thiên điện dung lớp phủ epoxy theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3,5 %, hạt nanô có hạt nanô SiO2 TiO2 3.3.2 Khả bảo vệ cho thép lớp phủ epoxy nanocompozit Các lớp phủ epoxy có chứa hạt kích th-ớc nanô, làm tăng giá trị điện hở mạch Eoc so với lớp phủ epoxy hạt nanô, theo suốt thời gian ngâm mẫu (hình 3.23) Sự d-ơng lên hở mạch chứng tỏ khả bảo vệ tốt cho thép Khi có hạt nanô, lớp phủ trở nên đặc xít hơn, hạn chế nhiều phần thép tiếp xúc trực tiếp với dung dịch điện ly Xem xét hình dạng phổ tổng trở mẫu epoxy nanocompozit (hình 3.19 - 3.22), có nhận xét sau đây: a Lớp phủ chứa hạt nanô Fe2O3 ZnO Trang 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo thời gian ngâm mẫu (đến tuần), hình dạng phổ cho thấy phần bán cung thứ dần đ-ợc hình thành (sơ đồ mạch điện t-ơng đ-ơng nh- hình 2.20) Đặc biệt với mÉu chøa Fe2O3, sau tn, phỉ tỉng trë vÉn có dạng gần nh- thẳng đứng, thể chất l-ợng lớp phủ tốt số loại hạt nanô nghiên cứu Khả bịt kín sai hỏng xuất thời gian ban đầu đà diễn làm giá trị tổng trở trì giới hạn đo máy (>10 10 ) bán cung thứ ch-a đ-ợc hình thành b Lớp phủ chứa hạt nanô SiO2 TiO2 Hình dạng phổ ban đầu bán cung với điện trë líp phđ R po rÊt lín (cì 107-1010 Ω) Tuy ch-a phải lớp phủ hoàn hảo (so với hai tr-ờng hợp trên) nh-ng cho ta thấy khác biệt rõ rệt so với epoxy giá trị điện trở lớp phủ Theo thời gian, với riêng mÉu chøa TiO2, phỉ tỉng trë ®· xt hiƯn phần bán cung thứ hai, đặc tr-ng cho tiếp xúc phần thép với dung dịch điện li, từ thời gian sau tuần ngâm mẫu Phần bán cung thứ hai không thấy xuất phỉ tỉng trë cđa mÉu epoxy chøa SiO2 nan« thời gian ngâm mẫu tuần Chứng tỏ khả bảo vệ chống ăn mòn tốt cđa hƯ líp phđ nµy so víi líp phđ chøa TiO2 Tõ ph©n tÝch phỉ tỉng trë, cã thĨ so sánh đánh giá ảnh h-ởng hai loại hạt nanô đóng góp vào giá trị điện trở Rpo điện dung Cf nh- sau: - Về giá trị điện trở Rpo: So với lớp phủ epoxy hạt nanô, hạt nanô SiO2 làm tăng Rpo lên 103 lần Độ tăng với hạt nao TiO2 khoảng 10 lần Với lớp phủ chứa SiO2, theo thời gian giá trị điện trở Rpo gi¶m tõ 6.7  1010 Ω xuèng  1010 sau tuần, chứng tỏ suy giảm dần theo thêi gian cđa líp phđ, c¸c sai háng (vÕt nứt kênh dẫn ion) ngày xuất Tuy nhiên việc ch-a xuất bán cung thứ phỉ tỉng trë cho thÊy nỊn thÐp ch-a bÞ tiếp xúc trực tiếp với dung dịch điện li Với líp Trang 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phđ chøa TiO2, sau gi¶m Rpo ë tuần ngâm mẫu, giá trị lại tăng dần tuần Điều chứng tá mét phÇn thÐp tiÕp xóc trùc tiÕp víi dung dịch điện ly đà làm xuất phần bán cung thứ phổ tổng trở để sản phẩm phản ứng ăn mòn cục đà thấm bịt kín phần kênh dẫn ion lớp phủ, làm tăng dần giá trị R po Tuy vËy, so víi líp phđ epoxy, viƯc cã mỈt nanô TiO2 đà hạn chế việc hình thành toàn bán cung thứ hai phổ tổng trở (hình 3.21) nên thép đ-ợc bảo vệ tốt sau tuần ngâm mẫu - Về độ lớn điện dung lớp phủ Cf : Các hạt SiO2 đà làm giảm giá trị Cf lớp phủ epoxy đến 10 lần từ bắt đầu ngâm mẫu tuần (hình 3.19) Điều chứng tỏ khả chặt xít lớp phủ epoxy đà đ-ợc tăng c-ờng nhờ có mặt hạt SiO2 nanô Đối với mẫu chứa TiO2, giảm Cf (vài lần so với mẫu epoxy không chứa hạt nanô) Nh- vậy, nghiên cứu phổ tổng trở điện hoá cho thấy lớp phủ epoxy có hạt kích th-ớc nanô có khả bảo vệ chống ăn mòn cao nhiều so với lớp phủ epoxy thông th-ờng Các hạt nanô Fe 2O3 cho hiệu bảo vệ chống ăn mòn tốt nhất, sau đến nanô ZnO, SiO2 vµ TiO2 Trang 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KếT LUậN Đà chế tạo đ-ợc lớp phủ epoxy nanocompozit chứa hạt nanô SiO2, ZnO, Fe2O3 vµ TiO2 víi tû lƯ 1% so với trọng l-ợng khô nhựa Kết nghiên cøu b»ng kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư trun qua cho thấy hạt nanô đà làm giảm trình phân rà nhựa trình đóng rắn, làm tăng mật độ liên kết chéo, làm giảm ứng st cơc bé cđa líp phđ epoxy VỊ mỈt cấu trúc hình học hạt TiO2 cho khả phân tán tốt để tạo nên lớp phủ có tính đồng cao Về khả t-ơng tác với nhựa, số hạt nanô nghiên cứu, hạt Fe2O3 thể khả t-ơng tác tốt với ma trận nhựa epoxy nhằm tạo nên hệ lớp phủ đồng chặt khít Kết thử nghiệm mù muối (với lớp phủ bị rạch) cho thấy hạt nanô ZnO cho kết bảo vệ tốt nhất, sau nanô TiO2 Hai loại lớp phủ chứa hạt nanô Fe2O3 SiO2 đà bị bong tróc sau 48 phơi mẫu Kết nghiên cứu phổ tổng trở điện hoá dung dịch chứa NaCl 3.5% cho thấy hạt kích th-ớc nanô làm tăng khả bảo vệ chống ăn mòn cho thÐp cđa líp phđ epoxy Khi líp phđ kh«ng có vết rạch hạt nanô Fe2O3 cho hiệu bảo vệ chống ăn mòn tốt Hiệu có đ-ợc nhờ khả t-ơng tác tốt với nhựa epoxy nên lớp phủ epoxy nanocompozit thu đ-ợc có tính đồng chặt khít cao Trang 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tµi liệu tham khảo Tài liệu tiếng việt Phan Thế Anh (2008), Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dẻo, NXB Đại học Đà Nẵng Ngô Duy Cờng (2002), Hoá học hợp chất cao phân tử, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Trần Hiệp Hải (2005), Phản ứng điện hóa ứng dụng, NXB Giáo dục Nguyễn §øc Hïng (1992), Sỉ tay m¹ nhóng phun, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Trần Minh Hoàng (2001), Công nghệ Mạ điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Phan Văn Khoan, Trần Nam (2006), Chất ức chế ăn mòn hớng nghiên cứu, ứng dụng chất ức chế ăn mòn cho công trình cầu, cảng bê tông cốt thép vïng biĨn ViƯt Nam”, TËp san Khoa häc C«ng nghƯ, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Nguyễn Thành Lộc (2005), Ăn mòn bảo vệ kim loại, NXB Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Trịnh Xuân Sén (2004), Điện Hóa Học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Trịnh Xuân Sén (2006), Ăn mòn bảo vệ kim loại, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 10 Hoàng Tùng (2005), Công nghệ phun phủ ứng dụng, NXB Khoa Học Kü ThuËt Trang 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tµi liƯu tiÕng Anh 11 Belm, D T., and Gannon, J (1990), “Epoxies”, Adhesives and Sealants, Engineered Materials Handbook, ASM International, Materials Park, OH 12 Brasher, D.M and Kingsbury, A.H (1954), J Appl Chem 13 Burgman, H A (1965), “Selecting Structural Adhesive Materials”, Electrotechnology 14 C Loos, G.S Springer (1979), J Comp Mater 13, p.131 15 D Perreux, C Suri (1997), Compo Sci Technol 57, p.1403 16 Dannenberg, H., and May, C (1969), “Epoxide Adhesives”, Treatise on Adhesion and Adhesives, vol 2, R L Patrick, ed., Marcel Dekker, New York 17 David Loveday, Pete Peterson, and Bob Rodgers (2004), “Evaluation of Organic Coatings with Electrochemical Impedance Spectroscopy Part 2: Application of EIS to Coatings”, JCT CoatingsTech, p.88-93 18 Ed A deS Brasunas (5/1984), Corrosion Basic ,NACE, Houston, Texas 19 F Dietsche, Y Thomann, R Thomann, R.Mulhaupt (2000), J Appl Polym Sci 75, p.396 20 G Shi, M.Q Zhang, M.Z Rong, B Wetzel, K Friedrich (2003), Wear 254, p.784 21 Gamry Application Note Rev (2010), “Basics of Electrochemical Impedance Spectroscopy” 22 Hartwig, M Sebald, D Putz, L Aberl (2005) e, Macromol Symp 221, p.127 23 Houwink, R., and Salomon, G., eds (1965), Adhesion and Adhesives, Elsevier, New York, p 247 Trang 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 24 http://pslc.ws/macrogcss/eposyn.html 25 K Lam, K.T Lau (2006), Compo Struc 75, p.553 26 L.H Yang, F.C Liu, E.H Han (2005), Prog Org Coat 53, p.91 27 M.Pourbaix, « Atlas d"Equilibre Electrochimiques», Gauthier-Villars & Cie 28 M.Q Zhang, M.Z Rong, S.L Yu, B Wetzel, K Friedrich (2002), Macromol Mater Eng 287, p.111 29 MiniTest 600 Technical Reference and Operating Manual 30 Osumi, Y (1987), “One-Part Epoxy Resin”, Three Bond Technical News, Three Bond 31 P H C Camargo, K G Satyanarayana, F Wypych (Sao Carlos, Jan./Mar 2009), Nanocomposites: synthesis, structure, properties and new application opportunities, Mat Res Vol.12, No.1 32 S Yamini, R.J Young (1977), Polymer 18, p.1075 33 S.V Lamaka, M.L Zheludkevich, K.A Yasakau, R Serra, S.K Poznyak, M.G.S Ferreira (2007), Prog Org Coat 58, p.127 34 Talo, O ForsÐn, S Yläsaari (1999), Syn Met 102, p.1394 35 V.B Miskovic-Stankovic, D.M Drazic, M.j Teodrovic (1995), Corros Sci 37, p.241 36 V.B Miskovic-Stankovic, D.M Drazic, Z Kacarevic-Popovic, D.M Drazic (1996), Corros Sci 38, p.1513 37 V.B Miskovic-Stankovic, M.R Stanic, D.M Drazic (1999), Prog Org Coat 36, p.53 38 Wetzel, F Haupert, M.Q Zhang (2003), Compo Sci Technol 63, p.2055 Trang 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 39 X Shi, T A Nguyen, Z Suo, Y Liu, R Avci (2009), “Effect of nanoparticles on the anticorrosion and mechanical properties of epoxy coating”, Surface and Coatings Technology 200, p.237‟245 Trang 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... nghiên cứu có tên là: Nghiên cứu ảnh h-ởng hạt nanô tới hình thái cấu trúc tính chất bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh h-ởng hạt nanô tới hình thái cấu trúc. .. Phạm Minh Hoàng Nghiên cứu ảnh h-ởng hạt nano tới hình thái cấu trúc tính chất bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy Chuyên ngành: Húa lớ thuyt v Húa lớ Mà số: 60 44 31 Luận văn thạc sĩ khoa häc Ng-êi... trúc tính chất bảo vệ chống ăn mòn cho thép lớp phđ epoxy  Néi dung nghiªn cøu: - Nghiªn cøu chế tạo hệ lớp phủ epoxy nanocompozit thép - Nghiên cứu hình thái cấu trúc hệ lớp phủ epoxy nanocompozit