Nghiên cứu chế tạo lớp phủ bảo vệ thân thiện môi trường trên cơ sở epoxy và hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu chế tạo lớp phủ bảo vệ thân thiện môi trường sở epoxy hydrotalxit mang ức chế ăn mòn” thực với hƣớng dẫn TS Trịnh Anh Trúc Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin luận văn trích dẫn, triển khai thực nghiệm, tính toán đánh giá Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung mà trình bày luận văn Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2012 HỌC VIÊN Nguyễn Thùy Dƣơng Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Bản luận văn đƣợc thực hoàn thành Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ cho phép làm việc Viện Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Trịnh Anh Trúc – Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam hƣớng dẫn tận tình, chu đáo tạo điều kiện tốt cho hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng tập thể cán Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình làm thực nghiệm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội trang bị cho kiến thức bổ ích, thiết thực nhƣ nhiệt tình, ân cần dạy bảo năm vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ trình học tập làm luận văn Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2012 HỌC VIÊN Nguyễn Thùy Dƣơng Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC Trang phụ bìa…………………………………………………………… LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………… MỤC LỤC…………………………………………………………………… DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………… DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……………………………… MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… 11 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN…………………………………………………… 13 I.1 ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ PHƢƠNG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN 13 I.1.1 Ăn mòn kim loại…………………………………………………… 13 I.1.2 Các phƣơng pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại………………… 15 I.2 LỚP PHỦ BẢO VỆ HỮU CƠ 17 I.2.1 Khái quát sơn 17 I.2.2 Những thành phần sơn…………………………………… 18 I.2.3 Những yêu cầu màng sơn…………………………………… 19 I.2.4 Ức chế ăn mòn sơn bảo vệ…………………………………… 19 I.2.4.1 Các loại ức chế ăn mòn sơn bảo vệ………………………… 19 I.2.4.2 Nghiên cứu ức chế ăn mòn không độc thay ức chế cromat 21 I.3 HYDROTALXIT…………………………………………………………… 24 I.3.1 Khái quát chung 24 I.3.2 Ứng dụng hydrotalxit…………………………………………… 27 I.3.3 Ứng dụng hydrotalxit biến tính làm ức chế ăn mòn………………… 28 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM………………………………………………… 33 II.1 CHẾ TẠO MẪU…………………………………………………………… 33 II.1.1 Nguyên liệu………………………………………………………… 33 II.1.1.1 Nguyên liệu dùng để tổng hợp hydrotalxit hydrotalxit biến Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội tính………………………………………………………………………………………… 33 II.1.1.2 Nguyên liệu dùng để chế tạo lớp phủ ……………………………… 33 II.1.2 Tổng hợp hydrotalxit………………………………………………… 33 II.1.3 Tổng hợp hydrotalxit mang Irgacor252……………………………… 34 II.1.4 Xác định hàm lƣợng Irgacor252 HT-Irg252………………… 34 II.1.5 Đánh giá nhả ức chế HT-Irg252……………………………… 34 II.1.6 Chế tạo màng epoxy chứa HT-Irg252……………………………… 34 II.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH……………………………………… 35 II.2.1 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại……………………………………… 35 II.2.2 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 37 II.2.3 Phƣơng pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) 38 II.2.4 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 39 II.2.5 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 40 II.2.6 Phƣơng pháp tổng trở điện hóa 41 II.2.7 Xác định độ bám dính 44 II.2.8 Xác định độ bền va đập 45 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 III.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN 46 III.1.1 Phổ hồng ngoại 46 III.1.2 Phổ nhiễu xạ tia X………………………………………………… 48 III.1.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM)…………………………………… 48 III.1.4 Xác định hàm lƣợng Irgacor252 hydrotalxit biến tính……… 49 III.1.5 Nghiên cứu khả chiết xuất ức chế hydrotalxit biến tính… 52 III.2 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP PHỦ EPOXY CHỨA HT-Irg252……… 54 III.2.1 Đo tổng trở điện hóa………………………………………………… 55 III.2.2 Đƣờng cong phân cực……………………………………………… 60 III.2.3 Tính chất lý màng sơn……………………………………… 62 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội III.2.4 Cấu trúc màng sơn…………………………………………… 63 KẾT LUẬN……………………………………………………………………… 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 68 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT HT: Hydrotalxit HT-Irg252: Hydrotalxit biến tính 2-benzothiazolythio-succinic axít IR: Hồng ngoại Irg252: 2-benzothiazolythio-succinic axít SEM: Kính hiển vi điện tử quét TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua UV-Vis: Tử ngoại khả kiến XRD: Nhiễu xạ tia X Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các pic đặc trƣng liên kết tƣơng ứng 46 Bảng 3.2: Cƣờng độ hấp thụ dung dịch………………………… 50 Bảng 3.3: Thành phần mẫu sơn epoxy nghiên cứu 55 Bảng 3.4: Kết đo độ bám dính độ bền va đập màng sơn 62 Bảng 3.5: Các pic đặc trƣng liên kết tƣơng ứng 63 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc hydrotalxit Mg6Al2CO3(OH)16.H2O………………… 25 Hình 1.2: Cấu trúc HT- [CO3]2-…………………………………………… 26 Hình 1.3: Cấu trúc HT- [NO3]-…………………………………………… 26 Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở màng sơn ngăn cách hoàn toàn kim loại khỏi dung dịch điện ly…………………………………… Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li ngấm vào màng sơn nhƣng chƣa tiếp xúc với bề mặt kim loại……………… Hình 2.3: 42 43 Sơ đồ Hình mạch 6: điện phổ tổng trở dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim loại…………………………………………………… 43 Hình 2.4: Sơ đồ đo tổng trở màng sơn………………………………………… 44 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại hydrotalxit (a), Irgacor252 (b) hydrotalxit biến tính Irgacor252(c)……………………………………… Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X hydrotalxit (a) hydrotalxit biến tính Irg252 (b)………………………………………………………… Hình 3.3: 47 48 Ảnh kính hiển vi điện tử quét hydrotalxit (a) hydrotalxit biến tính IRG252 (b)…………………………………………………… 49 Hình 3.4: Phổ UV-Vis dung dịch chứa Irgacor252 nồng độ khác 2,54M(1); 1,27M(2); 0,635M(3); 0,318M (4) 0,159M (5)…………………………………………………………………… Hình 3.5: Đƣờng chu n biểu diễn mối quan hệ nồng độ cƣờng độ hấp thụ dung dịch…………………………………………………… Hình 3.6: Hình 3.9: 52 Sự giải phóng Irgacor252 từ HT-Irg252 vào dung dịch NaCl nồng độ khác nhau: 0% (▲), 1% ( ) 3% ( ) theo thời gian…… Hình 3.8: 51 Phổ UV-Vis dung dịch pha loãng 25 lần mẫu HT-Irg252 sau phản ứng với HNO 3………………………………………… Hình 3.7: 50 53 Sự giải phóng Irgacor252 từ HT-Irg252 vào dung dịch Na2SO4 nồng độ khác nhau: 0% (▲), 1% ( ) 3% ( ) theo thời gian 53 Phổ tổng trở mẫu sau ngâm dung dịch NaCl 3% 56 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.10: Phổ tổng trở mẫu sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 56 Hình 3.11: Phổ tổng trở mẫu sau 21 ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 57 Hình 3.12: Sự thay đổi giá trị Rf mẫu epoxy (o), epoxy chứa 1% HTIrg252 ( ), epoxy chứa 3% HT- Irg252 (♦), epoxy chứa 5% HT- Irg252 ( ) theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Hình 3.13: 58 Sự thay đổi giá trị Z10mHz mẫu epoxy (o), epoxy chứa 1% HTIrg252 ( ), epoxy chứa 3% HT- Irg252 (♦), epoxy chứa 5% HT- Irg252 ( ) theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% Hình 3.14: 59 Đƣờng cong phân cực điện cực thép nhúng dung dịch NaCl 0,1 M chứa 1g/l HT- Irg252 ( ) , 3g/l HT- Irg252 (♦), 5g/l HT- Irg252 (▲) không chứa HT- Irg252 (▬)……………… Hình 3.15: 60 Phổ tổng trở điện cực thép sau 2h ngâm dung dịch NaCl 0,1 M chứa 1g/l HT- Irg252 ( ) , 3g/l HT- Irg252 (♦), 5g/l HTIrg252 (◊) không chứa HT- Irg252 (○)……………………… Hình 3.16: 61 Phổ hồng ngoại HT-Irg252 (a), màng epoxy không chứa HTIrg252 (b) màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ khác nhau: (c) 1%, (d) % (e) % Hình 3.17: Hình 3.18: 64 Ảnh SEM màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ khác nhau: 1% (a), 3% (b) 5% (c)…………………………………… 66 Ảnh TEM màng epoxy chứa HT-Irg252……………………… 66 10 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Vấn đề chống ăn mòn kim loại có ý nghĩa quan trọng mang tính thời tổn thất kinh tế ăn mòn lớn không ngừng tăng lên Ở nƣớc công nghiệp phát triển, ngƣời ta ƣớc tính thiệt hại ăn mòn chiếm khoảng 4,2% tổng sản ph m quốc dân Thiệt hại lớn tính chi phí cho việc bảo dƣỡng, thay vật liệu Hậu ăn mòn gây ô nhiễm môi trƣờng cân sinh thái Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng m Việt Nam, cấu kiện kim loại chịu tác động mạnh mẽ môi trƣờng Ăn mòn kim loại làm hƣ hại công trình, cấu kiện máy móc gây tổn thất lớn kinh tế Chính việc nghiên cứu trình ăn mòn vật liệu, tìm phƣơng pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại ngày trở nên quan trọng, cần thiết Có nhiều biện pháp bảo vệ chống ăn mòn đƣợc sử dụng, biện pháp tác động lên kim loại tác động lên môi trƣờng hai lúc Phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi công nghiệp ngăn cách kim loại khỏi môi trƣờng xâm thực lớp phủ bám dính tốt, không thấm kín khít Hiện nay, đòi hỏi thực tế bảo vệ môi trƣờng, hợp chất độc hại nhƣ dung môi dễ bay hơi, kim loại nặng sử dụng lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn phải hạn chế sử dụng đƣợc loại bỏ Trong năm 50, ngƣời ta thƣờng sử dụng chất ức chế ăn mòn vô độc hại nhƣ cromat, nitrit Các chất ức chế cho hiệu bảo vệ cao nhƣng đặc tính độc hại chúng bị hạn chế sử dụng Ngƣời ta bắt đầu nghiên cứu chất ức chế không độc sử dụng chất ức chế nồng độ thấp mà có hiệu bảo vệ cao hiệu ứng cộng hƣởng kết hợp với chất ức chế khác hỗn hợp sử dụng công nghệ loại bỏ ức chế khỏi nƣớc thải Trong khoảng thời gian năm 60 80 ngƣời ta bắt đầu sử dụng chất ức chế hữu nhƣ polyme photphocacboxylic axit để thay chất ức chế cromat nitrit 11 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.11: Phổ tổng trở m u sau 21 ngày ngâm dung dịch NaCl 3% Sau 21 ngày ngâm dung dịch NaCl 3%, ta thấy phổ mẫu: epoxy (M0) có hai cung xác định rõ ràng ràng, với mẫu epoxy chứa HT-Irg 252, cung thứ hai chƣa xác định rõ ràng Điều cho thấy với mẫu M0 chất điện ly ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại, có trình ăn mòn xảy bề mặt kim loại, với mẫu chứa HT-Irg 252 chất điện li chƣa hoàn toàn ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại, ăn mòn kim loại chƣa diễn So sánh mẫu chứa HT-Irg 252, ta thấy giá trị tổng trở đạt cao với mẫu M3, chứa % HT-Irg 252 thấp với mẫu M5, chứa % HT-Irg 252 Nhƣ vậy, qua khảo sát ảnh hƣởng nồng độ HT-Irg252 cho vào màng epoxy ta thấy màng epoxy chứa 3% HT- Irg252 đạt hiệu chống ăn mòn cao Từ phổ tổng trở điện trở màng (Rf) modun tổng trở tần số 10 mHz (Z10mHz) mẫu sơn đƣợc xác định theo dõi theo thời gian ngâm dung dịch NaCl % Hình 3.12 hình 3.13 biểu diễn thay đổi điện trở màng modun tổng trở tần số 10 mHz mẫu theo thời gian ngâm 57 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Ta thấy giá trị điện trở màng mẫu sau ngâm dung dịch NaCl 3% cao (>108 Ω.cm2) Khi thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% tăng, giá trị điện trở màng mẫu sơn giảm Giá trị điện trở màng đặc trƣng cho tính chất che chắn màng sơn, giảm điện trở màng, thể suy giảm tính chất màng chất điện li ngấm vào màng sơn Sau 21 ngày ngâm dung dịch NaCl %, giá trị điện trở màng màng mẫu M3 (chứa 3% HTIrg252) giữ mức cao nhất, sau mẫu M1 (chứa 1% HT-Irg252), thấp màng epoxy không chứa HT-Irg252 Mẫu M5 chứa % HT-Irg252 có giá trị điện trở màng gần mẫu epoxy trắng Sau 21 ngày ngâm, giá trị điện trở màng Rf mẫu M0, M1, M3 M5 tƣơng ứng 2,35x106 Ω.cm2 ; 2,88 x107 Ω.cm2 ; 1,25x109 Ω.cm2 3,9.106 Ω.cm2 Nhƣ có mặt HT- Irg252 làm tăng khả che chắn màng epoxy màng epoxy chứa 3% HT-Irg252 đạt hiệu cao Rf (Ω.cm2) 10 11 10 10 10 10 10 10 10 15 20 25 Thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% (ngày) Hình 3.12: Sự thay đổi giá trị Rf m u epoxy (o), epoxy chứa 1% HTIrg252 ■ , epoxy chứa 3% HT- Irg252 ♦ , epoxy chứa 5% HT- Irg252 ● theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 58 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Sự thay đổi giá trị modun tổng trở 10 mHz hình 3.13 cho thấy thay đổi giá trị Z10mHz tƣơng tự nhƣ thay đổi Rf Giá trị Z10mHz đặc trƣng cho độ bền ăn mòn màng sơn, màng sơn có giá trị Z10mHz cao thì độ bền ăn mòn lớn Ta thấy bắt đầu ngâm giá trị Z10mHz mẫu epoxy chứa HTIrg252 cao giá trị Z10mHz mẫu epoxy trắng So sánh mẫu chứa HTIrg252 với mẫu M3, chứa % HT- Irg252 có giá trị Z10mHz cao Sau ngày ngâm giá trị Z10mHz mẫu giảm mạnh Sau thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% tăng, giá trị Z10mHz mẫu M3 giữ ổn định giá trị Z10mHz mẫu lại tiếp tục giảm Sau 21 ngày ngâm giá trị Z10mHz mẫu M3 cao sau đến mẫu M1, mẫu M0 M5 có giá trị gần nhƣ thấp hai mẫu M3 M1 Z 10mHz (Ω.cm2) 10 10 10 10 10 10 10 5 10 15 20 25 Thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% (ngày) Hình 3.13: Sự thay đổi giá trị Z10mHz m u epoxy (o), epoxy chứa 1% HT- Irg252 ■ , epoxy chứa 3% HT- Irg252 ♦ , epoxy chứa 5% HT- Irg252 ● theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 59 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Các kết đo tổng trở thu đƣợc cho thấy có mặt HT- Irg252 có ảnh hƣởng đến tính chất che chắn độ bền ăn mòn màng epoxy Tác dụng HTIrg252 phụ thuộc vào nồng độ HT- Irg252, nồng độ HT- Irg252 thấp 1% 3% có tác dụng tăng khả che chắn độ bền ăn mòn màng epoxy, nồng độ HT- Irg252 cao (5 %) tác dụng tăng khả che chắn độ bền ăn mòn màng epoxy III.2.2 Đƣờng cong phân cực Khả ức chế ăn mòn HT- Irg252 dung dịch nƣớc đƣợc khảo sát phƣơng pháp đo điện hóa Các đƣờng cong phân cực điện cực thép carbon thu đƣợc sau ngâm dung dịch NaCl 0,1 M dung dịch NaCl 0,1 M có chứa HT- Irg252 nồng độ khác (1 g/l, g/l 5g /l) đƣợc trình bày hình 3.14 Với có mặt HT- Irg252, ăn mòn thép dịch chuyển vùng dƣơng mật độ dòng ăn mòn giảm dần Các nhánh phân cực catốt không bị biến đổi thêm HT- Irg252 [13] Ngoài ra, đƣờng cong phân cực chứng minh HT- Irg252 chất ức chế anốt Mật độ dòng, A.cm-2 10 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 Thế điện cực (V) Hình 3.14: Đường cong phân cực điện cực thép nhúng dung dịch NaCl 0,1 M chứa 1g/l HT- Irg252 ● , 3g/l HT- Irg252 ♦ ,5g/l HT- Irg252 ▲ không chứa HT- Irg252 (▬ 60 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.15 giới thiệu phổ tổng trở điện cực thép sau nhúng dung dịch NaCl 0,1 M dung dịch NaCl 0,1 M có chứa HT- Irg252 nồng độ khác Phổ đƣợc đặc xác định thời gian không đổi Các điện trở phân cực đƣợc lấy từ phổ tổng trở giá trị đƣợc sử dụng để đánh giá hiệu ức chế Rp Rp0 điện trở phân cực có mặt HT- Irg252 HT- Irg252 Trƣờng hợp dung dịch so sánh NaCl 0,1 M, điện trở phân cực Rp0 khoảng 200 Ω cm2 chứng tỏ ăn mòn thép xảy mạnh Trong dung dịch có mặt HT- Irg252 điện trở phân cực Rp cao Rp tăng nồng độ HT- Irg252 tăng từ g/l đến g/l Đối với nồng độ HT- Irg252 g/l, Rp khoảng 1.600 Ω cm2 Đối với nồng độ này, hiệu ức chế khoảng 90% 10 90 10 60 45 10 30 Góc pha (độ) Môđun tổng trở, Ω.cm2 75 15 10 10 -3 10 -2 10 -1 10 10 10 10 10 10 Tần số, Hz Hình 3.15: Phổ tổng trở điện cực thép sau 2h ngâm dung dịch NaCl 0,1 M chứa 1g/l HT- Irg252 ● , 3g/l HT- Irg252 ♦ ,5g/l HT- Irg252 ◊ không chứa HT- Irg252 ○ 61 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội III.2.3 Tính chất lý màng sơn Bên cạnh đo tổng trở điện hóa, độ bám dính độ bền va đập màng sơn đƣợc xác định qua bảng kết sau: Bảng 3.4: Kết đo độ bám d nh độ bền va đập màng sơn Mẫu Độ bám dính (N/mm2) Độ bền va đập (kg.cm) M0 0,9 180 M1 1,2 180 M3 1,4 180 M5 0,9 180 Kết đo độ bền va đập cho thấy, độ bền va đập mẫu epoxy trắng mẫu epoxy chứa clay đạt 180 kg.cm, nhƣ có mặt HT-Irg252 không làm thay đổi độ bền va đập màng sơn Kết đo bám dính cho thấy, có mặt HT-Irg252 có ảnh hƣởng đến độ bám dính màng sơn Với hàm lƣợng 1% HT-Irg252 độ bám dính màng sơn so với mẫu trắng tăng từ 0,9 lên 1,2 N/mm2 Khi hàm lƣợng HT-Irg252 tăng lên %, độ bám dính màng sơn tăng tiếp lên 1,4 N/mm2 Khi hàm lƣợng HTIrg252 tăng lên đến % độ bám dính màng sơn giảm xuống chút nhƣng cao HT-Irg252 Trong khoảng nồng độ HT-Irg252 nghiên cứu có mặt HT-Irg252 nồng độ % % làm tăng độ bám dính màng sơn Các kết đo bám dính phù hợp với kết đo tổng trở 62 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội III.2.4 Cấu trúc màng sơn Để hiểu rõ ảnh hƣởng HT-Irg252 đến tính chất bảo vệ màng sơn, cấu trúc màng sơn đƣợc phân tích phổ hồng ngoại kính hiển vi điện tử quét Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại mẫu đƣợc trình bày hình 3.16 Kết đo phổ hồng ngoại cho thấy, phổ HT-Irg252 có pic dao động 447 cm-1 đặc trƣng cho liên kết Mg-O, pic 673 cm-1 liên kết Al-O [3] Bảng 3.5: Các pic đặc trưng liên kết tương ứng HT-Irg252 Epoxy Epoxy + HT- (cm-1) (cm-1) Irg252 Liên kết (cm-1) 447 450 673 Mg-O Al-O 1041 1040 Epoxy 1248 1235 Ete vòng 1646 1645-1646 -NH2 1383 -NO3 1586 -COO- 3445 -OH 2926-2854 63 2928 C-H 3300 -NH Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.16: Phổ hồng ngoại HT-Irg252 (a), màng epoxy không chứa HTIrg252 (b) màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ khác nhau: 1% (c), % (d ) % (e) Trên phổ hồng ngoại mẫu epoxy trắng có pic dao động đặc trƣng 1041 cm-1 đặc trƣng cho nhóm epoxy, 1248 cm-1 ete vòng, 2926-2854 cm-1 nhóm hidrocacbua, 1646 cm-1 nhóm –NH2 [3] Phổ hồng ngoại màng epoxy chứa HT-Irg252 thấy pic đặc trƣng cho nhóm chức đặc trƣng màng sơn epoxy nhƣ 3300 cm-1 nhóm –NH, 1645-1646 cm-1 nhóm –NH2, 1040 nhóm epoxy, 1235 cm-1 ete vòng, 2928 cm-1 hidrocacbua Ngoài có pic đặc trƣng cho liên kết MgO 450 cm-1 [3] 64 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Qua phổ hồng ngoại thu đƣợc ta thấy màng sơn có mặt HT-Irg252 có dao động đặc trƣng màng epoxy nhƣ chứa nhóm ete vòng, nhóm epoxy, nhóm –NH Nhƣ mặt cấu trúc màng sơn epoxy không bị biến đổi có mặt HT-Irg252, chứng tỏ màng sơn tạo thành giữ đƣợc tính chất của màng sơn epoxy Kính hiển vi điện tử quét kính hiển vi điện tử truyền qua Bề mặt màng epoxy chứa HT-Irg252 đƣợc quan sát kính hiển vi điện tử quét kính hiển vi điện tử truyền qua, hình 3.17 hình 3.18 trình bày ảnh hiển vi điện tử quét SEM ảnh điện tử truyền qua TEM màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ khác Quan sát ảnh SEM ảnh TEM cho thấy lớp phủ có cấu trúc HT-Irg252 kích thƣớc nhỏ (100-500 nm), phân tán màng epoxy Nồng độ HT-Irg252 tăng mật độ HT-Irg252 màng tăng Với màng epoxy chứa % HT-Irg252 ta thấy có co cụm HT-Irg252 Điều gây khuyết tật màng làm giảm khả bảo vệ màng Trong màng chứa % % hạt HT-Irg252 phân tán tốt Chính phân tán HT-Irg252 màng tăng khả bảo vệ màng epoxy Ảnh TEM màng chứa 3% HT-Irg252 cho thấy HT-Irg252 phân tán đều, điều cho thấy khả bảo vệ màng tốt cho HT-Irg252 nồng độ 3% Kết phù hợp với kết đo tổng trở điện hóa 65 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội (b) (a) ) Hình 3.17: nh SEM màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ khác nhau: 1% (a), 3% (b) 5% (c) Hình 3.18: nh TEM màng epoxy chứa HT-Irg252 nồng độ 3% 66 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN Mục tiêu đề tài nhằm nghiên cứu tổng hợp đƣợc loại vật liệu có khả bảo vệ chống ăn mòn cao thân thiện với môi trƣờng Trong luận văn đã:  Nghiên cứu chế tạo hydrotalxit mang ức chế ăn mòn Irgacor252 Kết phân tích phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X kính hiển vi điện tử quét cho thấy Irgacor252 chèn vào hydrotalxit làm tăng khoảng cách lớp hydrotalxit Hàm lƣợng Irgacor252 chèn vào hydrotalxit 33,2 %  Nghiên cứu khả chiết xuất ức chế HT-Irg252 phƣơng pháp phổ UV-Vis Sau 72 ngâm, lƣợng Irgacor252 đƣợc giải phóng từ HTIrg252 61,2 % dung dịch NaCl %, 53 % dung dịch NaCl %, 81,5 % dung dịch Na 2SO4 % 68,6 % dung dịch Na 2SO4 %, lƣợng Irgacor252 đƣợc giải phóng từ HT-Irg252 19,7 % dung dịch NaCl Na2SO4 Kết cho thấy HT-Irg252 có khả trao đổi ion với tác nhân ăn mòn (Cl-, SO42-), ngăn chặn xâm nhập tác nhân tới bề mặt kim loại chiết xuất chất ức chế ăn mòn tới bề mặt kim loại làm kìm hãm trình ăn mòn  Nghiên cứu ảnh hƣởng HT-Irg252 đến khả bảo vệ lớp phủ epoxy Kết thu đƣợc cho thấy HT-Irg252 nồng độ % % có tác dụng tăng khả che chắn độ bền ăn mòn màng epoxy, hiệu bảo vệ cao thu đƣợc với màng epoxy chứa 3% HT-Irg252 HT-Irg252 có tác dụng tăng độ bám dính màng epoxy  Các kết nghiên cứu mở triển vọng ứng dụng HT-Irg252 làm phụ gia ức chế ăn mòn lớp phủ bảo vệ thân thiện môi trƣờng 67 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Alain Galerie, Nguyễn Văn Tƣ (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Ngô Duy Cƣờng (1995), Hoá học phương pháp chế tạo sơn, NXB Đại học Tổng Hợp Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng d ng s phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân t hợp chất hữu cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội Tô Thị Xuân Hằng (2000), Tổng quan ức chế ăn mòn ứng d ng chế tạo sơn bảo vệ, Trung tâm thông tin tƣ liệu, Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội Tô Thị Xuân Hằng, Nguyễn Thùy Dƣơng, Ngô Thị Hoa, Trịnh Anh Trúc (2011), „„Tổng hợp phụ gia ức chế ăn mòn sở hydrotalxit ứng dụng lớp phủ bảo vệ hữu cơ”, Tạp ch Hóa học, 49(2ABC), tr 282-287 Nguyễn Văn Tuế (1993), Giáo trình ăn mòn kim loại, NXB Đại học Tổng hợp Hà Nội, Hà Nội Alvarez, D., Collazo, A., Hernandez, M., Novoa, X.R., Perez, C (2010), “Characterization of hybrid sol-gel coatings doped with hydrotalxite- like compounds to improve corrosion resistance of AA2024-T3 alloys”, Chemical Physics Letters, 495, pp 73-76 Buchheit, R.G., Bode, M.D and Stoner, G.E (1994), “Corrosion-Resistant, Chromate-Free Talc Coatings for Aluminum”, Corrosion Science, 50, pp 205214 Calistor Nyambo, Dan Chen, Shengpei Su, Charles A Wilkie (2009), “Variation of benzyl anions in MgAl-layered double hydroxides: Fire and thermal properties in PMMA”, Polymer Degradation and Stability, 94(4), 496–505 68 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 Chico, B., Simancas, J., Vega, J.M., Granizo, N., I D´ıaz, D de la Fuente, Morcillo, M (2008), “Anticorrosive behaviour of alkyd paints formulated with ion-exchange pigments”, Progress in Organic Coatings, 61, pp 283–290 11 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(4), pp 212-218 12 Fazhi Zhang, Meng Sun, Sailong Xu, Lili Zhao, Bowen Zhang (2008), “Fabrication of oriented layered double hydroxide films by spin coating and their use in corrosion protection”, Chemical Engineering Journal, 141, pp 362-367 13 T.T.X.Hang, et al (2011), “Layered double hydroxides as containers of inhibitors in organic coatings for corrosion protection of carbon steel”, Progress in Organic Coatings 14 Kannan, S and Swamy, C.S (1997), “Effect of trivalent cation on the physicochemical properties of cobalt containing anionic clays”, Journal of Materials Science, 32, pp 1623-1630 15 Kooli, F., Holgado, M.J., Rives, V., Sanroman, S and Ulibarri, M.A (1997), “A simple conductivity study of decavanadate intercalation in hydrotalxite”, Materials Research Bulletin, 32(8), pp 977-982 16 Labajos, F.M., Sastre, M.D., Trujillano, R and Rives, V (1999) “New layered double hydroxides with the hydrotalxite structure containing Ni(II) and V(III), Journal of Materials Chemistry, 9, pp 1033-1039 17 Lopez, T., Ramos, E., Bosch, P., Asomoza, M and Gomez, R (1997), “DTA and TGA characterization of sol-gel hydrotalxites”, Materials Letters, 30, pp 279-282 18 McMurray, H.N and Williams, G (2004), “Inhibition of Filiform Corrosion on Organic-Coated Aluminum Alloy by Hydrotalxite-Like Anion-Exchange 69 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội Pigments”, Corrosion, The Journal of Science and Engineering, 60(3), pp 219-228 19 Miyata, S (1983), “ Anion-exchange properties of hydrotalxite-like compounds”, Clay and Clay Minerals, 31(4), pp 305-311 20 Poeppelmeier, K.R and Hwu, S.-J (1987), “Synthesis of lithium dialuminate by salt imbibition”, Inorganic Chemistry, 26, pp 3297-3302 21 Reichle, W.T (1985), “Catalytic Reactions by Thermally Activated Synthetic, Anionic Clay Minerals”, Journal of Catalysis, 94, pp 547 22 Rives, V and Ulibarri, M.A (1999), “Layered double hydroxides (LDH) intercalated with metal coordination compounds and oxometalates”, Coordination Chemistry Reviews, 181(1), pp 61-120 23 Rives, V and Kannan, S (2000), “Layered double hydroxides with the hydrotalxite-type structure containing Cu2+, Ni2+ and Al3+”, Journal of Materials Chemistry, 10, pp 489-495 24 Sudhakar P.V., Mahajanam, M.S (2005), Application of hydrotalxites as corrosion-inhibiting pigments in organic coatings, The Ohio State University 25 Vaccari, A (1999), “Clays and catalysis: a promising future”, Applied Clay Science, 14(4), pp 161-198 26 Vega, J.M., Granizo, N., D dela Fuente, Simancas, J., Morcillo, M (2011), “ Corrosion inhibition of aluminum by coatings formulated with Al-Zn-vanadate hydrotalxite”, Progress in Organic Coatings, 70, pp 213-219 27 Velu, S., Ramkumar, V., Narayanan, A and Swamy, C.S (1997), “Effect of interlayer anions on the physicochemical properties of zinc–aluminium hydrotalxite-like compounds”, Journal Materials Science, 32, pp 957-964 28 Williams, G and McMurray, H.N (2003), “Anion-exchange inhibition of filiform corrosion on organic coated AA2024-T3 aluminum alloy by hydrotalxite-like pigments”, Electrochemical and Solid-State Letters, 6(3), pp B9-B11 70 Nguyễn Thùy Dương- Cao học Công nghệ môi trường 2010B-Đại học Bách Khoa Hà Nội 29 Williams, G and McMurray, H.N (2004), “Inhibition of Filiform Corrosion on Polymer Coated AA2024-T3 by Hydrotalxite-Like Pigments Incorporating Organic Anions”, Electrochemical and Solid-State Letters, 7(5), pp B13-B15 30 Xiang Yu, Jun Wang, Milin Zhang, Lihui Yang, Junqing Li, Piaoping Yang and Dianxue Cao (2008), “Synthesis, characterization and anticorrosion performance of molybdate pillared hydrotalxite/in situ created ZnO composite as pigment for Mg–Li alloy protection”, Surface and Coatings Technology, 302(3-4), pp 250-255 31 Yong, Z and Rodrigues, A.E (2002), “Hydrotalxite-like compounds as adsorbents for carbon dioxide”, Energy Conservation and Management, 43, pp 1865-1876 32 Zheludkevich, M.L., Poznyak, S.K., Tedim, J., Rodrigues, L.M., Salak, A.N., Dick, L.F.P and Ferreira, M.G.S (2009), “Novel Inorganic Host Layered Double Hydroxides Intercalated with Guest Organic Inhibitors for Anticorrosion Applications”, ACS Applied Materials and Interfaces, 1(10), pp 2353-2362 71 ... hydrotalxit lớp phủ epoxy thân thiện môi trƣờng bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon thực đề tài: Nghiên cứu chế tạo lớp phủ bảo vệ thân thiện môi trường sở epoxy hydrotalxit mang ức chế ăn mòn Để thực... anion lớp hydrotalxit, chất trao đổi anion sử dụng để dự trữ chất ức chế ăn mòn lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn Với mục tiêu tổng hợp phụ gia hydrotalxit mang ức chế ăn mòn ứng dụng hydrotalxit lớp phủ. .. sơn…………………………………… 19 I.2.4 Ức chế ăn mòn sơn bảo vệ ………………………………… 19 I.2.4.1 Các loại ức chế ăn mòn sơn bảo vệ ……………………… 19 I.2.4.2 Nghiên cứu ức chế ăn mòn không độc thay ức chế cromat 21 I.3 HYDROTALXIT …………………………………………………………