Nghiên cứu biến tính màng epoxy và nền thép nhằm nâng cao khả năng chống ăn mòn

Đ IăH CăĐÀăN NG TR D NGăĐ IăH CăS ăPH M NGăTH H NG PH N NGHIÊN C U BI N TÍNH MÀNG EPOXY VÀ N N THÉP NH M NÂNG CAO KH NĔNGă CH NGăĔNăMọNă LU N ÁN TI NăSƾăHÓA H C ĐƠăN ng,ăNĕmă2019 Đ IăH CăĐÀăN NG TR NGăĐ IăH CăS ăPH M D NGăTH H NG PH N NGHIÊN C U BI N TÍNH MÀNG EPOXY VÀ N N THÉP NH M NÂNG CAO KH NĔNGă CH NGăĔNăMọNă ChunăngƠnh:ăHóaăh uăc Mƣăs :ă9440114 LU N ÁN TI NăSƾăHĨA H C Ng iăh ngăd năkhoaăh c:ă GS.TS.ăĐàoăHùngăC 2.ăPGS.TS.ăLêăMinhăĐ c ĐƠăN ng,ăNĕmă2019 ng iii M CL C L IăCAMăĐOAN i L I C Mă N ii M C L C iii DANH M C CÁC KÝ HI U, CH VI T T T v DANH M C CÁC B NG vii DANH M C CÁC HÌNH ix M Đ U CH NGă1:ăT NG QUAN TÀI LI U 1.1 Lớpămàngăsơnăepoxyăsử dụng chất t o màu ng nano TiO2 bi n tính 1.1.1 ng nano titan dioxit (TiO2) 1.1.2 Bi n tính- silane 10 1.1.3 Nhựa epoxy 12 1.1.4 Tình hình nghiên c u sử dụng ng nano TiO2 bi n tính nhựa epoxy 16 1.2 Tổng quan lớp thụ động ch ngăĕnămònăkimălo i 21 1.2.1ăĔnămònăkimălo i 21 1.2.2 B o vệ kim lo i lớp thụ động 23 1.2.3 Tình hình nghiên c u c a lớp thụ động bề mặt thép 26 CH NGă2:ăTH C NGHI MăVÀăPH NGăPHÁP NGHIÊN C U 30 2.1 Thực nghiệm 30 2.1.1 Lớp màng nhựa epoxy ch a APTS-TNTs 31 2.1.2 Lớp ph thụ độngăđaăkimălo i Zr/Ti/Mo 36 2.2ăPh ơngăphápănghiênăc u 37 2.2.1ăCácăph ơngăphápănghiênăc uăđặcătr ngăv t liệu 37 2.2.2ăCácăph ơngăphápăđánhăgiáătínhăchấtăcơălýămàngănhựa 39 2.2.3ăPh ơngăphápăđánhăgiá kh nĕngăch ngăĕnămòn 44 2.2.4ăPh ơngăphápăquyăho ch thực nghiệm xử lý s liệu 49 CH NGă3:ăK T QU VÀ TH O LU N 53 3.1 Lớp màng nhựa epoxy ch a APTS- TNTs 53 3.1.1 ng nano TiO2 (TNTs) 53 iv 3.1.2 Bi n tính APTS lên ng nano TiO2, kh o sát y u t nh h ngăđ n hiệu suất gắn 56 3.1.3 Kh o sát trình phân tán APTS-TiO2 nhựa epoxy 64 3.1.4 Tính chấtăcơălýăc a màng nhựa 68 3.1.5 Tính chất nhiệt c a màng nhựa 71 3.1.6 Tính chất ch ngăĕnămịnăc a màng nhựa 75 3.1.7ăĐề xuấtăsơăđồ quy trình t o màng nhựa epoxy ch a ng nano TiO2 bi n tính APTS nhằm nâng cao kh nĕngăch ngăĕnămònăc a màng nhựa 81 3.2 Lớp ph thụ độngăđaăkimălo i Ti/Zr/Mo 82 3.2.1 Các y u t nhăh ngăđ n th ĕnămònă(Eĕ.m) c a lớp màng: nồngăđộ ZrF62-, TiF62-, MoO42- pH c a dung d ch 82 3.2.2 Hình thái h c cấu trúc bề mặt 87 3.2.3 Kh nĕngăbámădínhăc a lớp thụ động Zr/Ti/Mo 89 3.2.4 Tính chất ch ngăĕnămịnăc a lớp thụ động 91 3.2.5ăĐề xuấtăsơăđồ quy trình t o lớp ph thụ độngăđaăkimălo i Zr/Ti/Mo thép màng nhằm nâng cao kh nĕngăb o vệ thép 96 K T LU N VÀ KI N NGH 98 DANH M C CÁC CƠNG TRÌNH KHOA H CăĐÃăCỌNGăB LIÊN QUAN Đ N LU N ÁN 100 TÀI LI U THAM KH O 101 PH L C 113 v DANH M C CÁC KÝ HI U, CH Ký hi u Chú gi i AMKL Ĕnămònăkimălo i APTS 3-aminopropyl triethoxysilane APTS-TNTs ASTM ng nano TiO2 đưăđ ợc bi n tính APTS Hiệp hội Thí nghiệm V t liệu Hoa kỳ (American Society for Testing and Materials) SIS Viện tiêu chuẩnThụyăĐiển BET Brunauer-Emmett-Teller CE Điện cựcăđ i (Counter Electrode) CPE Thành phầnăphaăkhơngăđổi D.E.H 24 Chấtăđóngărắn TETA lo i D.E.H.24 D.E.R 331 Nhựa Epoxy lo i D.E.R 331 Ea Eĕ.m VI T T T Điện th anot (The anode potential) Điện th ĕnămòn Ec Điện th catot (The cathode potential) Ecb Điện th cân Ep Th phân cực Eredox EIS EP FTIR f Th oxi hóa khử Phổ tổng tr điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy) Nhựa epoxy Phổ hồng ngo i bi n đổi Fourier (Fourier-transform Infrared spectroscopy) Tần s (Hz) Hhp Hydro hấp phụ Ia Dòng anot (A) ia M tăđộ dòng anot (mA/cm2) Iĕ.m Dòngăĕnămònă(A) iĕ.m M tăđộ dòngăĕnămònă(mA/cm2) vi Ký hi u Chú gi i Ic Dòng catot (A) ic M tăđộ dòng catot (mA/cm2) Rm Điện tr màng nhựa (ΩăhoặcăΩ.cm2) Cm Điện dung màng nhựa (F F/cm2) Rdd Điện tr dung d ch (ΩăhoặcăΩ.cm2) Rtđ Điện tr màng thụ độngă(ΩăhoặcăΩ.cm2) Ctđ Điện dung màng thụ động (F F/cm2) P-25 RE Bột nano TiO2 lo i P25 Degussa Điện cực so sánh (Reference Electrode) SEM Hiểnăviăđiện tử quét (Scanning Electron Microscopy) EDX Phổ tán sắc nĕngăl ợng tia X (Enegry Dispersive X-ray) TEM TGA TNTs Hiểnăviăđiện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) Phân tích nhiệt tr ngăl ợng (Thermogravimetry analysis) ng nano TiO2 (Titanium dioxide nanotubes) WE Điện cực làm việc (Working Electrode) XRD Nhiễu x rơnghen (X-ray diffraction) %KL Phầnătrĕmăkh iăl ợng Yo Độ lớn c a CPE (F) n Hệ s ngo i suy c a CPE Eg Hiệu suất gắn APTS lên bề mặt ng nano TiO2 (%KL) R2 Hệ s t ơngăquan Tg Nhiệtăđộ chuyển hóa th y tinh vii DANH M C CÁC B NG B ng 1.1 Một s thông s v t lý c a pha anatase rutile .7 B ng 1.2 Một s cácăalkoxisilaneăđ ợc sử dụng phổ bi n 10 B ng 2.1 Các lo i hóa chất sử dụng lu n án 30 B ng 2.2 Thành phần c a thép cacbon SPCC-JISG 3141, % .31 B ng 2.3 Sáu m căđộ đánhăgiáăđộ bám dính bằngăph ơngăphápăr ch .40 B ng 2.4 M căđộ đánhăgiáăm u theo tiêu chuẩn ASTM D610 45 thử nghiệm mù mu i 45 B ng 2.5 M căđộ đánh giá m u theo tiêu chuẩn ASTM D1654 thử nghiệm mù mu i 46 B ng 2.6 M c kho ng bi n thiên c a y u t Z1, Z2 Z3 49 B ng 2.7 Ma tr năăph ơngăánăquayăcấp II c a q trình bi n tính 50 B ng 2.8 M c kho ng bi n thiên c a y u t Z1, Z2, Z3 Z4 .51 B ng 2.9 Ma tr năăph ơngăánăquayăcấp II c a trình t o lớpăđaăkimălo i 51 B ng 3.1 Hiệu suất gắn c a 20 m u với tỉ lệ %KL [APTS]/[TNTs], nhiệtăđộ th i gian khác .58 B ng 3.2 B ng tóm tắtăcácăđỉnhăđặcătr ngăc a nhóm liên k t bề mặt ng APTS-TNTs 62 B ng 3.3 Giá tr độ m n màng nhựa c a hệ nhựa epoxy ng nano TiO2 hệ nhựa epoxy ng nano APTS-TNTs sau th i gian phân tán máy siêu âm phá m u .67 B ng 3.4 Tổng hợp tính chấtăcơălýăc a 09 m u màng nhựa 69 B ng 3.5 Tổng hợp k t qu TGA c a màng nhựa epoxy ch a ng nano TiO2 màng nhựa epoxy ch a ng nano APTS-TiO2 vớiăcácăhàmăl ợng khác .73 B ng 3.6 K t qu Tg c a m u màng nhựa epoxy vớiăcácăhàmăl ợng bột TiO2 khác 74 B ng 3.7 Kh nĕngăch ngăĕnămònăc a màng nhựa epoxy ch a TNTs màng nhựa epoxy ch a APTS-TNTs thép sau th i gian phun mù mu i .75 viii B ng 3.8 K t qu điện tr màng (Rm)ăvàăđiện dung màng (Cm) từ gi năđồ tổng tr 80 B ng 3.9 Nồngăđộ chất,ăđộ pH th ĕnămònă31ăm u 83 B ng 3.10 S liệu Iĕ.m, Eĕ.mă từ đ ng cong phân cực c a m u thép m uăđưă đ ợc xử lý dung d ch thụ động khác th i gian phút nhiệtăđộ phòng 87 B ng 3.11 Thành phần nguyên t c a lớp ph thụ động thép (chiều dày quét 100µm) .87 B ng 3.12 Tổng hợp tính chấtăcơălýăc aămàngăsơnăZr/Ti/Mo-tƿnhăđiện .90 B ngă3.13.ăĐánhăgiáăm căđộ phá h y c aămàngăsơnăk m phosphate-tƿnhăđiện Zr/Ti/Mo-tƿnhăđiện thép JISG3141 sau th i gian thử nghiệm mù mu i .92 B ng 3.14 K t qu điện tr lớp thụ động (Rtđ)ăvàăđiện dung lớp thụ động (Ctđ) từ gi năđồ tổng tr .94 ... trên, ? ?Nghiên cứu biến tính màng epoxy thép nhằm nâng cao khả nĕngăch ngăĕn? ?mòn? ??ăđ ợc ch n tênăđề tài lu n án Ti năsƿ M c tiêu nghiên c u Tĕngăc ng kh nĕngăch ngăĕn? ?mòn? ?c a thép màng nhựa epoxy. .. Đóăchínhălàălýădoăchọn nộiădỐngă? ?Nghiên cứu biến tính màng epoxy thép nhằm nâng cao khả nĕngăch ngăĕn? ?mòn? ??ălàm đề tài luận án tiếnăsĩ 30 CH NGă2:ăTH C NGHI MăVÀăPH NGăPHÁPă NGHIÊN C U 2.1 Th c nghi...Đ IăH CăĐ? ?ăN NG TR NGăĐ IăH CăS ăPH M D NGăTH H NG PH N NGHIÊN C U BI N TÍNH MÀNG EPOXY VÀ N N THÉP NH M NÂNG CAO KH NĔNGă CH NGăĔNăMọNă Chuy? ?năng? ?nh:ăHóaăh uăc Mƣăs :ă9440114