Tổng hợp và ứng dụng nano hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường trong lớp phủ hữu cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC ===***=== NGUYỄN THỊ PHƯỢNG TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG NANO HYDROTALCITE MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG TRONG LỚP PHỦ HỮU CƠ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học PGS.TS TÔ THỊ XUÂN HẰNG HÀ NỘI, 2015 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp hoàn thành phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Với tất kính trọng biết ơn chân thành, sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng định hướng hướng dẫn em tận tình suốt thời gian em làm đề tài khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô anh chị làm việc phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ để em nghiên cứu, học tập hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, ban chủ nhiệm khoa toàn thể thầy cô Khoa Hóa học hết lòng quan tâm, dìu dắt giúp đỡ em suốt trình học tập trường hoàn thiện khóa luận Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè tạo điều kiện động viên, khích lệ giúp em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Phượng Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nhiệm vụ nghiên cứu: CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ăn mòn kim loại phương pháp bảo vệ 1.1.1 Ăn mòn kim loại 1.1.2 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại 1.1.3 Lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn kim loại 1.2 Hydrotalcite 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Đặc điểm cấu trúc tính chất 1.2.3 Tình hình nghiên cứu giới nước 13 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 16 2.1 Dụng cụ hóa chất 16 2.2 Tổng hợp hydrotalcite mang molipdat 16 2.3 Chế tạo màng sơn epoxy chứa nano HTM 18 2.4 Các phương pháp nghiên cứu 18 2.4.1 Phương pháp phổ hồng ngoại 18 2.4.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 18 2.4.3 Phương pháp tổng trở điện hóa 18 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng 2.4.4 Phương pháp đo đường cong phân cực 21 2.4.5 Phương pháp đo tính chất lý 22 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .24 3.1 Chế tạo hydrotalcite mang molypdat 24 3.2 Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn HTM 26 3.3 Nghiên cứu chế tạo lớp phủ epoxy chứa HTM 28 3.3.1 Khả bảo vệ chống ăn mòn màng sơn 28 3.3.2 Tính chất lý màng sơn 32 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HT Hydrotalcite HTM Hydrotalcite mang molypdat IR Phổ hồng ngoại Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các pic đặc trưng liên kết tương ứng 23 Bảng 3.2: Giá trị trị Rp hiệu suất ức chế ăn mòn dung dịch 26 Bảng 3.3 Các tính chất lý màng sơn 32 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình cấu trúc dạng vật liệu hydrotalcite Hình 1.2: Cấu trúc HTC - [CO3]2- Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp hydrotalcite mang molipdat (HTM) 16 Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở màng sơn ngăn cách hoàn toàn kim loại khỏi dung dịch điện ly 19 Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li ngấm vào màng sơn chưa tiếp xúc với bề mặt kim loại 19 Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim loại 19 Hình 2.5: Sơ đồ đo tổng trở màng sơn 20 Hình 2.6: Máy đo bám dính 22 Hình 2.7: Máy đo độ bền va đập 22 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại natri molipdat (a), HT (b), HTM(c) 24 Hình 3.2: Ảnh kính hiển vi điện tử quét HT (a) HTM (b) 24 Hình 3.3: Đường cong phân cực điện cực thép sau 120 phút ngâm dung dịch NaCl 0,1M dung dịch NaCl 0,1M chứa HTM nồng độ khác 25 Hình 3.4: Phổ tổng trở điện cực thép ngâm sau ngâm dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM 27 Hình 3.5: Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 28 Hình 3.6: Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 29 Hình 3.7: Sự biến đổi điện trở màng sơn theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 30 Hình 3.8: Sự biến đổi Z100mHz mẫu theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 31 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm với biến đổi khí hậu nghiêm trọng toàn cầu Các công trình thiết bị kim loại bị tác động ăn mòn mạnh mẽ môi trường Ăn mòn kim loại làm biến đổi lượng lớn sản phẩm thành sản phẩm ăn mòn gây hậu nặng nề như: biến đổi tính chất kim loại, ảnh hưởng tới trình sản xuất, gây thiệt hại kinh tế, an toàn lao động Theo đánh giá hàng năm quan phát triển Liên hợp quốc (UNDP), ăn mòn kim loại làm tổn thất lớn kinh tế quốc dân chiếm tới 3% tổng sản phẩm quốc gia (GNP) Do việc bảo vệ chống ăn mòn kim loại vấn đề cần thiết kinh tế công nghệ Sơn phủ phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại hiệu quả, để nâng cao khả bảo vệ màng sơn có mặt chất ức chế quan trọng Đã từ lâu người ta sử dụng hợp chất crômat làm chất ức chế màng sơn có hiệu Song hợp chất crômat có tính chất độc hại ảnh hưởng đến môi trường sống nên ngày bị hạn chế sử dụng Vì việc tìm chất ức chế không độc hại để thay cho hợp chất Crômat việc có ý nghĩa nhiều nhà khoa học quan tâm Trong năm gần đây, hydrotalcite (HT) nghiên cứu dùng làm chất phụ gia, chất xúc tác, chất mang xúc tác phụ gia cho polyme sử dụng sản xuất sơn thân thiện với môi trường Ở nước ta chưa có nhiều công trình công bố sử dụng hydrotalcite (HT) làm chất phụ gia chế tạo sơn hệ lớp phủ hữu bảo vệ bảo vệ chống ăn mòn Vì em thực đề tài “Tổng hợp ứng dụng nano hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu cơ” nhằm thay hợp chất crômat độc hại, tạo loại sơn thân thiện với môi trường Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp hydrotalcit mang molipdat Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng - Chế tạo đánh giá khả bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy chứa hydrotalcit mang molipdat Đối tượng nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu chế tạo ứng dụng hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon Nhiệm vụ nghiên cứu: -Tổng hợp hydrotalcit chứa molypdat -Phân tích cấu trúc, tính chất hydrotalcit -Chế tạo lớp phủ epoxy chứa hydrotalcit, đánh giá khả bảo vệ chống ăn mòn Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ăn mòn kim loại phương pháp bảo vệ [4] 1.1.1 Ăn mòn kim loại a) Khái niệm Ăn mòn kim loại phá huỷ bề mặt kim loại tương tác hoá học điện hoá kim loại với môi trường xung quanh khí quyển, chất điện ly… Kim loại môi trường ăn mòn chuyển thành ion: M Mn+ + n e b) Phân loại ăn mòn kim loại - Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng tới trình ăn mòn kim loại như: chất thành phần kim loại, bề dày kim loại, thành phần môi trường xâm thực, công nghệ vật liệu… Tùy theo chế phá hủy kim loại mà người ta phân loại ăn mòn thành: ăn mòn hóa học ăn mòn điện hóa Ăn mòn hoá học ăn mòn xảy phản ứng hoá học kim loại môi trường tác dụng lên kim loại theo chế phản ứng hoá học dị thể, nghĩa phản ứng chuyển kim loại thành ion xảy giai đoạn Ăn mòn điện hoá xảy tác dụng môi trường xung quanh lên bề mặt kim loại theo chế điện hoá tuân theo quy luật động học điện hoá Phản ứng chuyển kim loại thành ion xảy giai đoạn mà xảy nhiều giai đoạn nhiều khu vực khác kim loại - Ăn mòn điện hóa tuân theo quy luật động học điện hóa định luật Faraday Điển hình cho dạng ăn mòn ăn mòn galvanic, với hợp kim tạo nhiều nguyên tố kim loại có điện điện cực khác làm việc dung dich điện li tạo thành pin ăn mòn, ta gọi dạng ăn mòn galvanic - Sự phá hủy kim loại theo chế ăn mòn điện hóa phổ biến tự nhiên Trong thực tế phần lớn kim loại bị ăn mòn theo chế điện hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Phương pháp tĩnh (Potentiostatic): Nghĩa điện điện cực làm việc trì giá trị không đổi (E) so với điện cực so sánh nhờ máy phát ổn định đặc biệt gọi potentiostat Cho áp lên điện cực làm việc điện khác ghi lại dòng điện đáp ứng Tập hợp cặp giá trị E-i ta xây dựng đường cong phân cực Phương pháp động (Potentiondyamic): Trong phương pháp điện quét chậm khoảng điện rộng Trong trình quét, kim loại chịu tác dụng phản ứng điện hóa, dòng anôt catôt làm thay đổi nhiều tính chất chúng Trong đề tài này, đường cong phân cực đo phương pháp động với hệ điện hóa gồm điện cực: điện cực nghiên cứu, điện cực so sánh (điện cực calomen), điện cực đối (điện cực lưới Pt) Phổ tổng trở dung dịch đo phần mềm FRA cung cấp máy AUTOLAB nối với máy tính, qua ta xác định điện trở phân cực điện cực Đường cong phân cực mẫu thép dung dịch NaCl 0,1M có hydrotalcite đo với tốc độ quét 5mV/s hệ đo điện hóa với phần mềm GPES cung cấp máy AUTOLAB nối với máy tính 2.4.5 Phương pháp đo tính chất lý - Xác định độ bám dính: người ta sử dụng keo dán, dán núm kim loại bám dính lên bề mặt mẫu, chờ keo khô ( ngày) sau tạo rãnh xung quanh núm kim loại để cắt biệt màng sơn vị trí núm kim loại với toàn bề mặt sơn dùng máy ADHESION TESTER MODEL 525 hãng ERICHSEN Viện Kỹ thuật nhiệt đới (Hình 2.6) để xác định độ bám dính màng sơn theo tiêu chuẩn ASTMD- 4541 Độ bám dính xác định sau màng sơn khô hoàn toàn (7 ngày sau tạo mẫu) Đại học Sư phạm Hà Nội 22 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Hình 2.6 Máy đo bám dính - Xác định độ bền va đập: độ bền va đập màng sơn xác định máy ERICHSEN MODEL 304 viện Kỹ thuật nhiệt đới theo tiêu chuẩn ISO D-58675 độ bền va đập màng sơn biểu thị kg.cm chiều cao cực đại (cm) mà từ tải trọng 2kg rơi tự lên mẫu thép mà không gây phá hủy học như: bong, tróc, gãy Hình 2.7 Máy đo độ bền va đập Đại học Sư phạm Hà Nội 23 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chế tạo hydrotalcite mang molypdat Hydrotalcite mang molipdat phân tích phổ hồng ngoại Khả ức chế ăn mòn thép dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM đánh giá đo đường cong phân cực tổng trở điện hóa + Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại natri molipdat, HT HTM trình bày hình 3.1, pic đặc trưng liên kết tương ứng trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Các pic đặc trưng liên kết tương ứng Natrimolypdat HT HTM (cm-1) (cm-1) (cm-1) 827 1640 Liên kết 812 Mo-O-Mo 1383 1367 - NO3 1632 1635 -OH H2O 3441 3425 -OH Phổ hồng ngoại HT có pic đặc trưng 1383 cm-1 3441 cm-1 tương ứng với liên kết -NO3 -OH Với phổ hồng ngoại natrimolipdat ta thấy có pic đặc trưng cho liên kết Mo-O-Mo 827 cm-1 Phổ hồng ngoại HTM có pic đặc trưng cho HT 1367 cm-1 3425 cm-1; bên cạnh xuất pic 812 cm-1 đặc trưng cho liên kết Mo-O-Mo; Các kết hoàn toàn phù hợp với kết công bố Như MoO42- chèn vào cấu trúc HTM Đại học Sư phạm Hà Nội 24 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng %Truyền qua (a) (b) (c) 4000 2000 3000 1000 400 Số sóng (cm-1) Hình 3.1 Phổ hồng ngoại natri molipdat (a), HT (b), HTM(c) + Ảnh kính hiển vi điện tử quét Hình thái học HT HTM quan sát kính hiển vi điện tử quét (hình 3.2) Ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy HT HTM có cấu trúc dạng HT có cấu trúc tinh thể, kích thước hạt HT cỡ 50-100 nm, độ dày nhỏ, cỡ 2-4 nm HTM có cấu trúc dạng tương đối tách rời hơn, kích thước hạt HTM khoảng 100-200 nm, lớn HT Sự khác cấu trúc giải thích có mặt ion MoO42- cấu trúc HTM Hình 3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét HT (a) HTM (b) Đại học Sư phạm Hà Nội 25 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng 3.2 Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn HTM HTM định hướng ứng dụng lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn nên khả ức chế ăn mòn thép hydrotalcite khảo sát dung dịch NaCl 0,1M Hình 3.3 hình 3.4 trình bày đường cong phân cực phổ tổng trở điện cực thép sau ngâm dung dịch NaCl 0,1M, dung dịch NaCl 0,1M chứa HTM nồng độ 1g/l, 3g/l 5g/l 10 10 I (A.cm-2) 10 10 10 10 10 10 10 -1 -2 -3 -4 -5 -6 g/l 1g/l 3g/l 5g/l -7 -8 -9 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 E (V) Hình 3.3 Đường cong phân cực điện cực thép sau 120 phút ngâm dung dịch NaCl 0,1M dung dịch NaCl 0,1M chứa HTM nồng độ khác Quan sát hình 3.3, ta thấy đường cong phân cực anôt catôt điện cực thép có mặt HTM có giá trị dòng thấp đường cong phân cực điện cực thép dung dịch NaCl 0,1M không chứa HTM Điều cho thấy HTM có đồng thời tác dụng ức chế ăn mòn anôt catôt Đại học Sư phạm Hà Nội 26 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng 1000 60 HTM1g/l 40 Phần ảo (W.cm2) 500 20 0 40 80 120 1500 1000 2000 2000 HTM3g/l HTM5g/l 1500 1000 1000 500 500 0 1000 2000 3000 1000 2000 3000 4000 Phần thực (W.cm2) Hình 3.4.Phổ tổng trở điện cực thép ngâm sau ngâm dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM Quan sát hình 3.4, ta thấy phổ tổng trở điện cực thép sau ngâm dung dịch NaCl 0,1M, dung dịch NaCl 0,1M chứa HTM đặc trưng cung Giá trị điện trở phân cực hiệu suất ức chế ăn mòn mẫu xác định trình bày bảng 3.2 Hiệu suất ức chế ăn mòn xác định theo công thức sau: H (%) = [(Rpi - Rp0)/Rpi]x100 Trong đó: H hiệu suất ức chế ăn mòn, Rp0 điện trở phân cực mẫu thép ngâm dung dịch không chứa ức chế ăn mòn, Rpi điện trở phân cực mẫu thép ngâm dung dịch chứa ức chế ăn mòn Đại học Sư phạm Hà Nội 27 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Bảng 3.2: Giá trị Rp hiệu suất ức chế ăn mòn dung dịch Dung dịch Rp Hiệu suất ức chế (Ω.cm2) (%) NaCl 0,1 M không chứa hydrotalcit 170 NaCl 0,1 M chứa 1g/l HTM 2178 94,1 NaCl 0,1 M chứa 3g/l HTM 2466 94,8 NaCl 0,1 M chứa 5g/l HTM 3144 95,9 Các kết bảng 3.2 cho thấy, có hiệu suất ức chế ăn mòn hydrotalcite mang molipdat, HTM cao, đạt 95,9% nồng độ 5g/l Ở nồng độ 3g/l đạt 94,8% nồng độ 1g/l hiệu suất ức chế ăn mòn đạt 94,1% Các kết cho thấy ứng dụng hydrotalcite HTM lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho thép 3.3 Nghiên cứu chế tạo lớp phủ epoxy chứa HTM Màng sơn chứa HTM nồng độ 0%, 1%, 3% 5% chế tạo thép ký hiệu tương ứng EP-MT, EP-HTM1, EP-HTM3 EP-HTM5 3.3.1 Khả bảo vệ chống ăn mòn màng sơn Khả bảo vệ chống ăn mòn màng sơn đánh giá phương pháp tổng trở Phổ tổng trở màng sơn đo theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Hình 3.5, hình 3.6 trình bày phổ tổng trở mẫu sau ngày, ngày ngâm dung dịch NaCl 3% Sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3%, ta thấy phổ tất mẫu EP-MT, EP-HTM1 EP-HT3 có cung Nhưng mẫu EP-HTM5 phổ tổng trở có cung Cung thứ tần số cao đặc trưng cho tính chất màng sơn, cung thứ hai tần số thấp đặc trưng cho trình ăn mòn xảy bề Đại học Sư phạm Hà Nội 28 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng mặt kim loại Giá trị tổng trở mẫu EP-HTM3 EP-HTM5 cao hẳn giá trị tổng trở mẫu epoxy trắng EP-MT Sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3%, ta thấy phổ tổng trở mẫu epoxy trắng xuất cung thứ hai rõ ràng Điều cho thấy với mẫu MT chất điện ly ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại, trình ăn mòn bắt đầu xảy bề mặt kim loại Trong với mẫu epoxy chứa HTM, mẫu chứa 5% HTM chưa có cung thứ hai xác định Điều cho thấy chất điện li chưa ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại 1.5x10 4 3x10 EP-HTM1-3ng EP-MT-3ng Phần ảo (W.cm2) 1x10 4 2x10 5000 1x10 0 1x10 2x10 3x10 4 4 1x10 2x10 3x10 4 4x10 5x10 6x10 5 2x10 3x10 EP-HTM5-3ng EP-HTM3-3ng 2x10 1x10 1x10 0 2x10 4x10 6x10 1x10 2x10 3x10 Phần thực (W.cm2) Hình 3.5 Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% Đại học Sư phạm Hà Nội 29 4x10 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp 2x10 SV: Nguyễn Thị Phượng 3x10 EP-MT-8ng EP-HTM1-8ng 2x10 1x10 4 1x10 Phần ảo (W.cm2) 0 1.5x10 1x10 2x10 3x10 4x10 4x10 EP-HTM3-8ng 1x10 3x10 2x10 5x10 2x10 4x10 4 6x10 EP-HTM5-8ng 5 1x10 0 5 1x10 2x10 3x10 5 2x10 4x10 6x10 8x10 Phần thực (W.cm2) Hình 3.6 Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% Từ phổ tổng trở, điện trở màng (Rf) modun tổng trở tần số 100mHz (Z100mHz) mẫu sơn xác định theo dõi theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Hình 3.7 hình 3.8 biểu diễn thay đổi điện trở màng modun tổng trở tần số 100mHz mẫu theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Quan sát hình 3.7 ta thấy, điện trở màng ban đầu mẫu EP-HTM3 EP-HTM5 có giá trị gần cao hẳn mẫu epoxy trắng mẫu chứa 1% HTM Trong ngày đầu ngâm dung dịch NaCl 3% giá trị điện trở màng mẫu giảm nhanh sau thời gian ngâm tăng, giá trị điện màng mẫu giảm nhẹ Sau 28 ngày ngâm dung dịch NaCl 3%, giá trị điện trở mang mẫu EP-HTM5 chứa 5% HTM giữ mức cao nhất, sau đến, mẫu EP-HTM3, chứa 3% HTM Mẫu chứa 1% HTM có giá trị điện trở màng thấp mẫu chứa HTM nồng độ cao hơn, cao mẫu trắng Như có mặt HTM tăng khả che chắn màng epoxy Khả che chắn màng epoxy tăng nồng độ HTM tăng Đại học Sư phạm Hà Nội 30 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp 1x10 1x10 Rf (W.cm2) 1x10 1x10 1x10 1x10 SV: Nguyễn Thị Phượng EP-MT EP-HTM1 EP-HTM3 EP-HTM5 1000 10 15 20 25 30 Thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% (ngày) Hình 3.7 Sự biến đổi điện trở màng sơn theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Đại học Sư phạm Hà Nội 31 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp 1x10 Z100 mHz (W.cm2) 1x10 1x10 SV: Nguyễn Thị Phượng 1000 EP-MT EP-HTM1 EP-HTM3 EP-HTM5 100 10 10 15 20 25 30 Thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% (ngày) Hình 3.8 Sự biến đổi Z100mHz mẫu theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Quan sát hình 3.8 ta thấy, giá trị Z100 mHz mẫu chứa HTM tăng ngày đầu ngâm NaCl 3%, sau giữ ổn định mức cao mẫu epoxy trắng Giá trị Z100 mHz tăng nồng độ HTM tăng Các kết đo tổng trở cho thấy có mặt HTM tăng khả bảo vệ màng sơn Độ bền ăn mòn cao thu với nồng độ 5% HTM 3.3.2 Tính chất lý màng sơn Độ bám dính độ bền va đập màng sơn xác định trình bày bảng 3.3 Đại học Sư phạm Hà Nội 32 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Bảng 3.3 Các tính chất lý màng sơn Đ bám N ng đ Mẫu HTM (%) dính ướt sau Đ bám dính (MPa) 48 ngâm NaCl Đ bền va đập (kg.cm) 3% (MPa) EP-MT 1,52 1,20 150 EP-HTM1 1,67 1,32 155 EP-HTM3 1,92 1,97 160 EP-HTM5 2,36 2,43 190 Kết đo bám dính cho thấy, mẫu epoxy trắng đạt 1,52 kg.cm, mẫu epoxy chứa 1% HTM đạt 1,67 kg.cm, mẫu epoxy chứa 3% HTM đạt 1,92 kg.cm, mẫu epoxy chứa 5% HTM đạt 2,36 kg.cm Như có mặt HTM làm tăng độ bám dính màng epoxy Kết đo độ bám dính màng sơn cho thấy nồng độ HTM có ảnh hưởng đến độ bám dính màng sơn Nồng độ HTM tăng độ bám dính màng sơn tăng Kết đo độ bền va đập cho thấy độ bền va đập tăng có mặt HTM độ bền va đập tăng nồng độ HTM tăng Đại học Sư phạm Hà Nội 33 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng KẾT LUẬN Đã nghiên cứu, chế tạo thành công hydrotalcite mang ức chế ăn mòn molipdat MoO42- Kết phân tích phổ hồng ngoại khẳng định chèn molipdat vào hydrotalcite HTM có khả ức chế ăn mòn thép dung dịch NaCl 0,1M, hiệu suất ức chế ăn mòn cao 95,9% thu với nồng độ 5g/l HTM Đã nghiên cứu ảnh hưởng hydrotalcite mang molipdat đến khả bảo vệ lớp phủ epoxy Kết thu cho thấy, HTM có tác dụng tăng khả bảo vệ chống ăn mòn màng epoxy Kết đo tính chất lý cho thấy HTM có tác dụng tăng tính độ bền va đập độ bám dính màng epoxy Độ bám dính cao thu với mẫu chứa 5% HTM Các kết mở triển vọng ứng dụng hydrotalcite làm chất gia cường lớp phủ hệ nước thân thiện môi trường bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon Đại học Sư phạm Hà Nội 34 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Tô Thị Xuân Hằng, Trịnh Anh Trúc, Vũ Kế Oánh, Nguyễn Tuấn Dung, Bùi Thị An (1999), “Nghiên cứu sử dụng photphat hữu sơn lót sở nhựa alkyt epoxy bột màu ferit sắt”, Tạp chí hoá học, 37 (2), 18-21 Tô Thị Xuân Hằng, Trịnh Anh Trúc, Nguyễn Tuấn Dung, Vũ Kế Oánh (2006), Nghiên cứu sử dụng ức chế ăn mòn photphat photphat hữu thay phần cromat kẽm sơn lót, Tạp chí KH CN, 44 (5), 69-75 Tô Thị Xuân Hằng, Nguyễn Thùy Dương, Trịnh Anh Trúc (2010), Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc, tính chất hydotalxit mang ức chế ăn mòn, Tạp chí Khoa học Công nghệ, tr.48, 3A, 95-102 Nguyễn Văn Tư, Alain Galerie, (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn Tuế (1993), Giáo trình ăn mòn kim loại, NXB Đại học Tổng hợp Hà Nội Tiếng Anh Chrisanti S., Ralston K.A., Buchheit R.C (2008), ”Corrosion protection from inhibitors and inhibitor combinations delivred by synthetic ion exchange compound pigments in organic coatings”, Corrosion science and Technology , 7, 212218 Collazo A., Hernández M., Nóvoa X.R., Pérez C (2011), ”Effect of the addition of thermally activated hydrotalcite on the protective features of sol–gel coatings applied on AA2024 aluminium alloys”, Electrochimica Acta, 567805– 7814 Ulibari M.A., I.Pavlovic, C Barriga, M.C Hermosion, J Cornejo(2001), “Adsorpotion of anionic species on hydrotalcite like compound: effect of interlayer anion and crystallinity”, M A Ulibari et al./Applied Clay Science 18,17-27 Đại học Sư phạm Hà Nội 35 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Ulibari M.A., I.Pavlovic, C Barriga, M.C Hermosion, J Cornejo (1995), “Hydrotalcite like compounds as potential sorbents of phenols from water” , Applied Clay Science 10, 131-145 10 Ulibari M.A., I.Pavlovic, C Barriga, M.C Hermosion, J Cornejo (1996), “Hydrotalcite as sorbent for trinitrophenol sorption capaclty and mechanism”, Wat Res Vol 30, No 1, pp171-177, Elsevier Science Ltd Printed in Great Britain 11 Vaccari (1999), Applied Clay Science, 14, 161 12 Xiang Yu , Jun Wang, Milin Zhang, Lihui Yang , Junqing Li, Piaoping Yang, Dianxue Cao (2009), ”One-step synthesis of lamellar molybdate pillared hydrotalcite and its application for AZ31 Mg alloy protection ”, Solid State Sciences 11 376–381 13 Zhenyu Wang, Enhou Han, Wei Ke (2005),“ Influence of nano-LDHs on char formation and fire-resistant properties of flame-retardant coating”, Progress in Organic Coatings, 53, 29–37 Đại học Sư phạm Hà Nội 36 Khoa Hóa học [...]... trung vào các chất ức chế ăn mòn để thay cromat trong bảo vệ chống ăn mòn [1, 2] Đã có một số nghiên cứu ban đầu về khả năng ức chế ăn mòn và ứng dụng của hydrotalcite trong lớp phủ hữu cơ [3] Các tác giả đã nghiên cứu tổng hợp hydrotalcite mang ức chế ăn mòn hữu cơ Irgacor 252 Kết quả phân tích bằng phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét cũng đã khẳng định sự chèn Irgacor252 vào hydrotalcite, ... Các ức chế ăn mòn vô cơ chủ yếu được nghiên cứu là vanadat và molipdat và tungstat Ức chế ăn mòn hữu cơ chứa nhóm cacboxylat cũng được nghiên cứu, nhưng không nhiều Hai loại hydrotalcite chủ yếu được nghiên cứu sử dụng mang ức chế ăn mòn là hydrotalcite Mg/Al và Zn/Al Một số lớp phủ Đại học Sư phạm Hà Nội 2 14 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng hữu cơ chứa pigment hydrotalcite mang. .. chứa hydrotalcite hoạt hóa nhiệt có khả năng bảo vệ chống ăn mòn tốt hơn so với lớp phủ chứa hydrotalcite không hoạt hóa nhiệt R.G.Buchheit và cộng sự tại Đại học tổng hợp Ohio, Mỹ đã nghiên cứu tính chất bảo vệ chống ăn mòn cho hợp kim nhôm của lớp phủ hữu cơ chứa hydrotalcite Zn/Al-decavanadat [6] Bảo vệ chống ăn mòn đạt được do sự nhả vanadat và Zn2+ có tác dụng ức chế ăn mòn anôt và catôt tương ứng. .. mòn của lớp phủ chứa bột màu HT - MoO42- trên hợp kim Mg được đề xuất là do sự trao đổi ion dẫn đến việc giải phóng chất ức chế molybdat và Zn2+ Các nghiên cứu sử dụng hydrotalcite làm chất mang ức chế ăn mòn cho thấy các anion ức chế có thể được chèn vào cấu trúc của hydrotalcite và các anion ức chế có thể được giải phóng ra từ hydrotalcite vào dung dịch NaCl và có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn kim... quả trong bảng 3.2 cho thấy, có hiệu suất ức chế ăn mòn của hydrotalcite mang molipdat, HTM khá cao, đạt 95,9% ở nồng độ 5g/l Ở nồng độ 3g/l đạt 94,8% và nồng độ 1g/l hiệu suất ức chế ăn mòn cũng đạt 94,1% Các kết quả này cho thấy có thể ứng dụng các hydrotalcite HTM trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho thép 3.3 Nghiên cứu chế tạo lớp phủ epoxy chứa HTM Màng sơn chứa HTM ở các nồng độ 0%, 1%, 3% và. .. được bảo vệ, có độ bền cao Có nhiều loại lớp phủ nhưng ta có thể chia thành ba loại chính như sau:  Lớp phủ kim loại  Lớp phủ phi kim loại  Lớp phủ hữu cơ Bản chất của lớp phủ bảo vệ là ở chỗ cô lập kim loại với tác dụng của môi trường xâm thực Sự có mặt của lớp phủ trên bề mặt kim loại làm kìm hãm công của các vi pin 1.1.3 Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại 1.1.3.1 Khái quát về sơn [8]... ion MoO42- trong cấu trúc của HTM Hình 3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét của HT (a) và HTM (b) Đại học Sư phạm Hà Nội 2 25 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng 3.2 Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn của HTM HTM được định hướng ứng dụng trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn nên khả năng ức chế ăn mòn thép của các hydrotalcite đã được khảo sát trong dung dịch NaCl 0,1M Hình 3.3 và hình 3.4... Rp0)/Rpi]x100 Trong đó: H là hiệu suất ức chế ăn mòn, Rp0 là điện trở phân cực của mẫu thép ngâm trong dung dịch không chứa ức chế ăn mòn, Rpi là điện trở phân cực của mẫu thép ngâm trong dung dịch chứa ức chế ăn mòn Đại học Sư phạm Hà Nội 2 27 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Bảng 3.2: Giá trị Rp và hiệu suất ức chế ăn mòn của các dung dịch Dung dịch Rp Hiệu suất ức chế (Ω.cm2)... mãn bằng cách phủ nhiều lớp vật liệu và đưa vào sơn các pigment có khả năng bịt các lỗ xuất hiện trong màng Để giảm quá trình ăn mòn có hiệu quả người ta đưa các chất ức chế ăn mòn vào sơn như cromat kẽm, cromat chì Trong một vài trường hợp người ta sử dụng bột kẽm, nhôm vì chúng bảo vệ có hiệu quả và đóng vai trò protecter 1.2 Hydrotalcite [8, 10]] 1.2.1 Khái niệm Hydrotalcite là hỗn hợp hydroxyt của... phạm Hà Nội 2 6 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng - Lớp lót: tác dụng chủ yếu là bám dính tốt lên bề mặt vật cần sơn và chống ăn mòn - Lớp trung gian (hay lớp tăng cường): có tác dụng tăng độ bền và tăng khả năng chống thấm của lớp lót - Lớp phủ: tạo độ bóng, tạo màu sắc và phần nào có tác dụng chống thấm và ngăn cản tác hại của tia sáng lên sơn 1.1.3.2 Thành phần của sơn Thành phần ... chống ăn mòn Vì em thực đề tài Tổng hợp ứng dụng nano hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu cơ nhằm thay hợp chất crômat độc hại, tạo loại sơn thân thiện với môi trường. .. cứu: Đề tài nghiên cứu chế tạo ứng dụng hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon Nhiệm vụ nghiên cứu: -Tổng hợp hydrotalcit chứa molypdat... chất mang ức chế ăn mòn cho thấy anion ức chế chèn vào cấu trúc hydrotalcite anion ức chế giải phóng từ hydrotalcite vào dung dịch NaCl có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn kim loại Các ức chế ăn mòn