tỔng hỢp hydrotalxit mang Ức chẾ Ăn mÒn...

141
BGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TO VIN HÀN LÂM KHOA HC VÀ CÔNG NGHVIT NAM HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGHNGUYN TUN ANH TNG HP HYDROTALXIT MANG C CHĂN MÒN VÀ CHTO LP PHNANOCOMPOZIT BO VCHỐNG ĂN MÒN THÉP CACBON Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã s: 9.44.01.14 LUN ÁN TIN SHÓA HC NGƯỜI HƯỚNG DN KHOA HC 1. PGS.TS. Tô ThXuân Hng 2. PGS.TS. Trnh Anh Trúc Hà Ni 2018

Upload: others

Post on 04-Sep-2019

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

BỘ 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: 9.44.01.14

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS. Tô Thị Xuân Hằng

2. PGS.TS. Trịnh Anh Trúc

Hà Nội – 2018

Page 2: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

i

LỜI CẢM ƠN

Với lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, Nghiên cứu sinh xin được gửi lời

cảm ơn tới PGS.TS. Tô Thị Xuân Hằng và PGS.TS. Trịnh Anh Trúc đã chỉ đạo,

hướng dẫn tận tình, sâu sát và giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực

hiện cũng như hoàn thành bản luận án này.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô tại phòng Nghiên

cứu sơn bảo vệ – Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã

luôn động viên và giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong quá trình thực hiện luận án.

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Học viện Khoa học

và Công nghệ, Ban Lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới và Bộ phận đào tạo của

Học viện của Viện đã giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong suốt thời gian học tập,

nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các Thầy giáo, Cô giáo,

các đồng chí cán bộ công nhân viên của trường Dự bị Đại học Dân tộc Trung

ương, cùng toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ và tạo mọi điều

kiện giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập.

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2018

Tác giả luận án

Nguyễn Tuấn Anh

Page 3: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng tất cả các số liệu, kết quả trình bày trong luận án

này là trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Tuấn Anh

Page 4: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... i

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................... viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................ x

MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 3

1.1. Lớp phủ bảo vệ hữu cơ ................................................................................ 3

1.1.1. Giới thiệu lớp phủ hữu cơ ........................................................................... 3

1.1.2. Các loại lớp phủ bảo vệ hữu cơ ................................................................... 3

1.2. Ức chế ăn mòn kim loại ............................................................................... 7

1.2.1. Phân loại ức chế ăn mòn kim loại ............................................................... 7

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ức chế ăn mòn trong lớp phủ bảo vệ hữu cơ ........... 9

1.3. Hydrotalxit .................................................................................................. 19

1.3.1. Cấu trúc, tính chất, phương pháp tổng hợp hydrotalxit ............................ 19

1.3.2. Tình hình nghiên cứu hữu cơ hóa hydrotalxit ........................................... 26

1.3.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng hydrotalxit trong lớp phủ hữu cơ .......... 33

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

............................................................................................................................. 39

2.1. Hóa chất, nguyên liệu, mẫu nghiên cứu, dụng cụ tiến hành thí nghiệm ...... 39

2.1.1. Hóa chất, nguyên liệu, mẫu nghiên cứu .................................................... 39

2.1.2. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 40

2.2. Tổng hợp hydrotalxit, hydrotalxit mang ức chế ăn mòn, hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn biến tính bằng silan ....................................................... 40

2.2.1. Tổng hợp hydrotalxit ................................................................................. 40

2.2.2. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic ..... 41

2.2.3. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic

và biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan. ............. 42

2.2.4. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat .............................. 44

Page 5: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

iv

2.2.5. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính bằng

N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan. .................................... 45

2.2.6. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính bằng

3-glycidoxipropyltrimetoxisilan. .................................................................. 45

2.3. Chế tạo màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính ..................................... 46

2.3.1. Chuẩn bị mẫu thép..................................................................................... 46

2.3.2. Chế tạo màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit biến tính .................. 46

2.3.3. Chế tạo màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính ......................... 48

2.4. Các phương pháp phân tích cấu trúc, tính chất của hydrotalxit .......... 50

2.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) .............................................................. 50

2.4.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .......................................................... 51

2.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................. 51

2.5.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS ............................................... 51

2.4.5. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến .......................................................... 52

2.5. Các phương pháp điện hóa ........................................................................ 52

2.5.1. Phương pháp tổng trở điện hóa ................................................................. 52

2.5.2. Phương pháp đo đường cong phân cực ..................................................... 53

2.6. Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của lớp phủ .................. 53

2.6.1. Xác định độ bám dính. .............................................................................. 53

2.6.2. Xác định độ bền va đập ............................................................................. 53

2.7. Thử nghiệm mù muối ................................................................................. 54

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 55

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 .................................. 55

3.1.1. Tổng hợp và phân tich cấu trúc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic biến tinh bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 -

aminopropyltrimetoxisilan ..................................................................................... 55

3.1.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTBA và HTBAS........... 67

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 ............................................................. 69

Page 6: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

v

3.2. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat biến tính silan và

ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn cho thép

cacbon ................................................................................................................. 83

3.2.1. Tổng hợp và phân tich cấu trúc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

molypdat biến tinh bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan, 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan……………………………………………………..83

3.2.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTM, HTMS và HTMGS ........ 94

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của HTM, HTMS và HTMGS đến khả năng bảo

vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước ................................................... 100

KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 114

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................... 116

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ............. 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 118

Page 7: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AAS : Quang phổ hấp thụ nguyên tử

AMP : Amino-tris(metylenephosphonate)

APS : N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan

APTS : 3-aminopropyltriethoxysilan

ASTM : Tiêu chuẩn vật liệu của Mỹ

BTAH : Benzothiazol

DMA : Dimetylanilin

E : Điện thế

EDX : Tán xạ năng lượng tia X

EP0 : Màng sơn epoxy hệ dung môi

EP-HTBA : Màng sơn epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit mang chất

ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic

EP-HTBAS : Màng sơn epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit mang chất

ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính

bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan

EW0 : Màng sơn epoxy hệ nước

EW-HTM : Màng sơn epoxy hệ nước chứa hydrotalxit mang chất ức

chế ăn mòn molypdat

EW-HTMS : Màng sơn epoxy hệ nước chứa hydrotalxit mang chất ức

chế ăn mòn molypdat biến tính bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan

EW-HTMGS : Màng sơn epoxy hệ nước chứa hydrotalxit mang chất ức

chế ăn mòn molypdat biến tính bằng 3-

glycidoxypropyltrimetoxisilan

GS

H

:

:

3-glycidoxypropyltrimetoxisilan

Hiệu suất ức chế ăn mòn

HT : Hydrotalxit

HTBA : Hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic

HTBAS : Hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng N-(2-aminoetyl)-

3-aminopropyltrimetoxisilan

Page 8: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

vii

HTM : Hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat

HTMS : Hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến tính

bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan

HTMGS : Hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến tính

bằng 3-glycidoxypropyltrimetoxisilan

HEDP : Axit 1-hydroxietan-1,1-diphotphonic

HPCA : Axit hydroxiphotphonocacboxylic

Irgacor 252 /

BTSA

: Axit benzothiazolylthiosuccinic

Irgacor 153 : Ankylamoni của 2- benzothiazolylsuccinic

ICP : Phương pháp Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần

IR/ FT-IR : Phổ hồng ngoại

ISO : Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

NTMPA : Axit nitrilotri(metylenphotphonic)

NaDEDTC : Dietyldithiocacbanatnatri

REACH : Quy định của Cộng đồng Châu Âu về các hóa chất và an

toàn của chúng

Rf : Điện trở màng

Rp : Điện trở phân cực

SEM : Kính hiển vi điện tử quét

TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua

TEOS : Tetraetylorthosilicate

TPOZ : Tetra-n-propoxyzirconium

UV-VIS : Phổ tử ngoại khả kiến

VOC : Chất hữu cơ bay hơi

XRD : Nhiễu xạ tia X

Z10 mHz : Mô đun tổng trở tại tần số 10 mHz

Page 9: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Hiệu suất ức chế ăn mòn của một số axit photphonic ....................... 12

Bảng 1.2: Hiệu suất ức chế ăn mòn thép trong hệ thống nước làm mát của một

số axit hữu cơ ở nồng độ 20 ppm ........................................................................ 15

Bảng 1.3: Một số hệ sơn có thể ứng dụng các chất ức chế ăn mòn irgacor 153 và

irgacor 252 ........................................................................................................... 16

Bảng 2.1: Hóa chất, nguyên liệu sử dụng trong luận án ..................................... 39

Bảng 2.2: Các bước thực hiện quá trình tạo màng epoxy hệ dung môi chứa

hydroralxit biến tính ............................................................................................ 46

Bảng 2.3: Các bước thực hiện quá trình tạo màng epoxy hệ nước chứa

hydroralxit biến tính ............................................................................................ 48

Bảng 3.1: Trạng thái vật lí của các mẫu ............................................................. 55

Bảng 3.2: Phân tích phổ IR của BTSA, HT, HTBA .......................................... 56

Bảng 3.3: Phân tích phổ IR của APS, HTBA, HTBAS ..................................... 58

Bảng 3.4: Cường độ hấp thụ của các dung dịch chứa BTSA ........................... 642

Bảng 3.5: Cường độ hấp thụ của các dung dịch chứa HTBA và chứa HTBAS.64

Bảng 3.6: Nồng độ hấp thụ và hàm lượng BTSA của các dung dịch .............. 644

Bảng 3.7: Giá trị RP và hiệu quả ức chế ăn mòn của các mẫu hydrotalxit ....... 688

Bảng 3.8: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ dung môi nghiên cứu ............... 699

Bảng 3.9: Phân tích phổ IR của EP0, EP-HTBA, EP-HTBAS .......................... 70

Bảng 3.10: Kết quả đo độ bám dinh và độ bền va đập của các màng epoxy chứa

HTBA và HTBAS ............................................................................................. 799

Bảng 3.11: Trạng thái vật lí của các mẫu ......................................................... 833

Bảng 3.12: Phân tích phổ IR của Natrimolypdat, HT, HTM ........................... 844

Bảng 3.13: Phân tích phổ IR của APS, HTMS, GS, HTMGS ......................... 866

Bảng 3.14: Kết quả phân tich hàm lượng molypdat trong HTM và HTM biến

tính silan .............................................................................................................. 90

Bảng 3.15: Giá trị trị Rp và hiệu suất ức chế ăn mòn của các dung dịch chứa

HTM, HTMS và HTMGS ................................................................................. 966

Page 10: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

ix

Bảng 3.16: Kết quả phân tích EDX bề mặt thép sau 2 giờ ngâm trong các dung

dịch NaCl 0,1 M không chứa ức chế và dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM,

HTMS và HTMGS .............................................................................................. 99

Bảng 3.17: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ nước nghiên cứu .................... 100

Bảng 3.18: Phân tích phổ IR của EW0, EW-HTM, EW-HTMS, EW-HTMGS .... 1011

Bảng 3.19: Kết quả đo độ bám dinh và độ bền của các màng sơn epoxy hệ nước

chứa HTM, HTMS và HTMGS ........................................................................ 109

Page 11: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Cấu trúc của phức kẽm với DEDTC .................................................. 12

Hình 1.2: Cấu trúc của AMP .............................................................................. 13

Hình 1.3: Cấu trúc của một số chất ức chế ăn mòn bay hơi............................... 13

Hình 1.4: Cấu trúc của một số chất ức chế ăn mòn azol .................................... 14

Hình 1.5: Cấu trúc phân tử của phức BTAH với đồng ...................................... 14

Hình 1.6: (a) Axit benzothiazolylthiosuccinic (Irgacor 252); (b) Ankylamoni

của axit benzothiazolylthiosuccinic (Irgacor 153) .............................................. 16

Hình 1.7: Cấu trúc của rutin ............................................................................... 18

Hình 1.8: Cấu trúc của berberin, pyrolidin, ricinin ............................................ 18

Hình 1.9: Cấu trúc của piperin ........................................................................... 19

Hình 1.10: Mô hình cấu trúc dạng vật liệu HT .................................................. 19

Hình 1.11: Cấu trúc của HT – [CO3]2-................................................................ 20

Hình 1.12: Ảnh SEM của HT Mg/Al (a) và HT Mg/Al26 biến tính 8-HQ (b)

............................................................................................................................. 26

Hình 1.13: Giản đồ XRD của HT biến tính DS (a) và khâu mạch quang (b) ....... 27

Hình 1.14: Giản đồ XRD của HT trước và sau biến tính với QA và MBT ....... 28

Hình 1.15: Phổ IR của Mg-Al biến tính MBT (a) và QA (b) ............................. 28

Hình 1.16: Sơ đồ biến tính HT bằng axit amin hoặc nitrit dựa trên tính chất

phục hồi cấu trúc ................................................................................................. 29

Hình 1.17: Giản đồ XRD (a) và IR (b) của mẫu Mg(2)Al-CO3 trước và sau khi

biến tính với axit amin ......................................................................................... 29

Hình 1.18: Phổ IR và giản đồ XRD của (a) HT, (b) HT-BTSA và (c) HT-BZ 30

Hình 1.19: Giản đồ XRD của mẫu HT và HT biến tính ..................................... 31

Hình 1.20: Sơ đồ biến tính HT và khâu mạch màng nanocompozit polyme/HT

biến tính ............................................................................................................... 32

Hình 1.21: Ảnh TEM của màng acrylat khâu mạch UV chứa 5% HT biến tính ... 32

Hình 1.22: Phổ tổng trở dạng Bode của mẫu phủ màng chứa HT nồng độ khác

nhau ..................................................................................................................... 34

Hình 1.23: Phổ tổng trở dạng Bode của mẫu phủ màng: sol-gel (SG), Sol-gel

chứa HT (SG+HT) và sol-gel chứa HT nung (SG+CHT) .................................. 35

Hình 1.24: Sự thay đổi giá trị Z100mHz theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl

0,5 M của mẫu thép cacbon phủ: epoxy trắng (a), epoxy 2chứa 1,5% HT (b),

epoxy chứa 1,5% HT-BTSA (c) và epoxy chứa 1,5% HT-BZ (d) .................... 35

Page 12: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

xi

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn ............ 41

Hình 2.2: Quy trình tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA ............. 42

Hình 2.3: Quy trình tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và biến tính bề

mặt bằng silan ...................................................................................................... 43

Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và biến

tính bề mặt bằng silan .......................................................................................... 44

Hình 2.5: Quy trình chế tạo màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit biến tính

............................................................................................................................. 47

Hình 2.6: Quy trình chế tạo màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính ... 50

Hình 2.7: Máy AUTOLAB đo tổng trở màng sơn và sơ đồ đo .......................... 53

Hinh 3.1: Phổ hồng ngoại của BTSA (a), HT (b) và HTBA (c) ........................ 56

Hinh 3.2: Phổ hồng ngoại của APS (a), HTBA (b) và HTBAS (c) ................... 58

Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của HT (a), HTBA (b) và HTBAS (c) .......... 60

Hinh 3.4: Ảnh SEM của HTBA ......................................................................... 61

Hinh 3.5: Ảnh SEM của HTBAS ....................................................................... 61

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ BTSA và cường độ hấp

thụ của dung dịch.................................................................................................63

Hinh 3.7: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loãng 100 lần của mẫu HTBA sau khi

phản ứng với HNO3 ............................................................................................. 63

Hinh 3.8: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loãng 100 lần của mẫu HTBAS sau

khi phản ứng với HNO3 ..................................................................................... 633

Hình 3.9 : Các giai đoạn xảy ra trong quá trình silan hóa bề mặt hydrotalxit

bằng N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan ......................................... 65

Hình 3.10:Mô phỏng phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

BTSA bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan ............................. 666

Hinh 3.11: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung

dịch NaCl 0,1M trong cồn/nước không chứa ức chế (),chứa 3 g/L HTBA () và

chứa 3 g/L HTBAS () ..................................................................................... 677

Hinh 3.12: 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) .................................................................................................. 688

Hình 3.13: Phổ IR của EP0 (a), EP-HTBA (b), EP-HTBAS (c) ....................... 70

Hình 3.14: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3 % HTBA ................................ 722

Hình 3.15: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3 % HTBAS .............................. 722

Page 13: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

xii

Hình 3.16: Giản đồ XRD của HTBA (a), màng epoxy chứa HTBA (b), HTBAS

(c) và màng epoxy chứa HTBAS (d) ................................................................ 733

Hình 3.17: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS (c)

sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3% ........................................................ 744

Hình 3.18: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS (c)

sau 14 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3% .................................................... 744

Hình 3.19: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS (c)

sau 28 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3% ...................................................... 75

Hình 3.20: Sự thay đổi giá trị Rf của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA() và EP-

HTBAS () theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% .............................. 77

Hình 3.21: Sự thay đổi giá trị Z10mHz của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA() và

EP-HTBAS () theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% ........................ 78

Hinh 3.22: Ảnh chụp bề mặt mẫu thép phủ EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-

HTBAS sau 96 giờ thử nghiệm trong tủ mù muối .............................................. 80

Hình 3.23: Mô phỏng hình ảnh liên kết ghép nối giữa hydrotalxit biến tính với

màng epoxy ......................................................................................................... 80

Hình 3.24: Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn BTSA khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn................................... 81

Hinh 3.25: Phổ hồng ngoại của natri molypdat (a), HT (b), và HTM(c) ........... 84

Hình 3.26: Phổ hồng ngoại của APS (a), HTMS (b), GS (c) và HTMGS (d) ... 86

Hình 3.27: Giản đồ nhiễu xạ tia X của HTM (a), HTMGS (b) và HTMS (c) ... 89

Hình 3.28: Ảnh SEM của HTM (a), HTMGS (b) và HTMS (c) ........................ 90

Hình 3.29: Phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan .................................................................................. 92

Hình 3.30: Phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng 3- glycidoxipropyltrimetoxisilan 93

Hình 3.31: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung

dịch NaCl 0,1 M không chứa ức chế (-), chứa 3 g/L HTM (◊), chứa 3 g/L

HTMS (o) và chứa 3 g/L HTMGS (×) ................................................................ 95

Hình 3.32: Phổ tổng trở của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

0,1 M không chứa ức chế (a), chứa 3 g/L HTM (b), chứa 3 g/L HTMS (c) và

chứa 3 g/L HTMGS (d) ....................................................................................... 96

Hình 3.33: Ảnh bề mặt điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1

M không chứa ức chế (a), dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM (b), HTMS (c) và

HTMGS (d) ......................................................................................................... 97

Page 14: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

xiii

Hinh 3.34: Ảnh SEM bề mặt thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1M

không chứa ức chế (a), dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM (b), HTMS (c) và

HTMGS (d) ......................................................................................................... 99

Hình 3.35 : Phổ IR của EW0 (a), EW-HTM (b), EW-HTMS (c), EW-HTMGS

(d) ...................................................................................................................... 101

Hình 3.36: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3% HTM (a), màng epoxy chứa 3%

HTMS (b) và màng epoxy chứa 3% HTMGS (c) ............................................. 103

Hình 3.37: Giản đồ XRD của màng epoxy (a), màng epoxy chứa 3 % HTM (b),

màng epoxy chứa 3 % HTMS (c) và màng epoxy chứa 3 % HTMGS (d) ....... 105

Hình 3.38 : Phổ tổng trở sau 35 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3% của các

mẫu epoxy trắng (a), epoxy chứa 3% HTM (b), epoxy chứa 3% HTMS (c) và

epoxy chứa 3% HTMGS (d) ............................................................................. 106

Hình 3.39: Sự thay đổi giá trị Rf theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

của mẫu epoxy trắng (o), epoxy chứa 3% HTM (), epoxy chứa 3% HTMS (♦)

và epoxy chứa 3% HTMGS () ........................................................................ 107

Hình 3.40: Sự thay đổi giá trị Z10mHz theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

của mẫu epoxy trắng (o), epoxy chứa 3% HTM (), epoxy chứa 3% HTMS (♦)

và mẫu epoxy chứa 3% HTMGS () ................................................................ 108

Hình 3.41: Ảnh bề mặt các mẫu epoxy hệ nước không chứa hydrotalxit (a),

epoxy hệ nước chứa HTM (b), HTMS (c) và HTGS (d) sau 96 giờ thử nghiệm

trong tủ mù muối ............................................................................................... 111

Hình 3.42: Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn molypdat khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn ............................ 112

Page 15: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

1

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước có khi hậu nhiệt đới nóng ẩm, các công trình thiết bị

kim loại đều bị tác động ăn mòn mạnh mẽ của môi trường. Ăn mòn kim loại làm

biến đổi một lượng lớn các sản phẩm thành sản phẩm ăn mòn và gây ra những

hậu quả nặng nề: Biến đổi tinh chất của các kim loại, ảnh hưởng tới quá trình

sản xuất, gây thiệt hại về kinh tế và mất an toàn lao động. Mỗi năm trên thế giới

có khoảng 80% lượng kim loại bị phá hủy do ăn mòn và làm thất thoát lượng

lớn sản phẩm quốc dân (3-4% GDP), do vậy việc bảo vệ chống ăn mòn kim loại

là một vấn đề cần thiết cả về kinh tế cũng như công nghệ.

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. 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 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, tinh 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 [1-3]; 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 [4-7]. Tuy nhiên các lớp phủ này

vẫn chưa có khả năng bảo vệ tương đương lớp phủ chứa .

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 [8-9]. Bên cạnh đó, sự có mặt của silan cũng cải

Page 16: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

2

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.

* Mục tiêu nghiên cứu

- Tổng hợp hydrotalxit mang các chất ức chế ăn mòn: Molypdat, axit

benzothiazolylthiosuccinic và biến tính silan.

- Chế tạo các lớp phủ epoxy nanocompozit chứa hydrotalxit mang chất

ức chế ăn mòn và biến tính silan bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon.

* Nội dung nghiên cứu

- 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 tich cấu trúc của hydrotalxit mang axit

benzothiazolylthiosuccinic biến tinh silan;

Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang axit

benzothiazolylthiosuccinic biến tinh silan;

Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang axit

benzothiazolylthiosuccinic biến tinh silan đến khả năng bảo vệ chống ăn mòn

của lớp phủ epoxy hệ dung môi.

- 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 tich cấu trúc của hydrotalxit mang molypdat biến

tinh silan;

+ Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang molypdat

biến tinh silan;

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang molypdat biến tinh silan

đến khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước.

Page 17: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Lớp phủ bảo vệ hữu cơ

1.1.1. Giới thiệu lớp phủ hữu cơ

Lớp phủ bảo vệ hữu cơ hay sơn bảo vệ hữu cơ là hệ huyền phù gồm chất

tạo màng có nguồn gốc hữu cơ, dung môi, pigment và một số chất phụ gia khác

được phủ lớp mỏng lên bề mặt và sau khi khô sẽ tạo thành lớp màng mỏng bám

chắc, có tác dụng bảo vệ và trang trí vật liệu cần sơn [10].

Các thành phần chinh được sử dụng để chế tạo lớp phủ gồm ba loại cơ

bản: Dung môi, nhựa và pigment. Mỗi thành phần có một chức năng riêng trong

việc tạo thành màng sơn. Nhựa, còn gọi là chất kết dính hay chất tạo màng và

các dung môi có tác dụng hòa tan nhựa tạo độ nhớt mong muốn. Khi tạo thành

màng sơn, dung môi bốc hơi đi nên được gọi là chất lỏng bay hơi còn nhựa là

chất lỏng không bay hơi. Nhựa và pigment tạo thành màng rắn sau khi dung môi

bay hơi đôi khi được gọi là tổng lượng chất rắn hoặc hàm rắn. Ngoài ra trong

thành phần sơn còn có một số chất độn và phụ gia [11].

1.1.2. Các loại lớp phủ bảo vệ hữu cơ

1.1.2.1. Phân loại lớp phủ theo cơ chế tạo màng

Lớp phủ hữu cơ có thể được phân loại theo cơ chế tạo màng sơn. Màng

sơn có thể được tạo màng theo ba cách: bay hơi dung môi, phản ứng hóa học

hay kết hợp hai cách trên.

a) Lớp phủ khô vật lý

Lớp phủ khô vật lý là lớp phủ được tạo màng dựa trên sự bay hơi của

dung môi từ màng phủ lỏng để chuyển hóa thành màng sơn rắn.

Các lớp phủ khô vật lý có thể được chia làm hai nhóm nhỏ dựa trên bản

chất của dung môi dùng để hòa tan hay phân tán chất tạo màng. Các lớp phủ khô

vật lý truyền thống là lớp phủ khô vật lý dung môi, chứa một lượng lớn dung

môi hữu cơ có thể hòa tan các phân tử polyme. Các lớp phủ phân tán chứa lượng

lớn phân tử không tan phân tán trong nước là lớp phủ khô vật lý hệ nước. Cơ

chế hình thành màng sơn của các lớp phủ khô vật lý hệ nước thường được chia

làm ba khâu: bay hơi của nước, sau đó là sự biến dạng và kết hợp của các hạt

polyme và cuối cùng là phát triển liên kết bởi sự kết hợp dần dần của các hạt

polyme liền kề [10].

Page 18: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

4

b) Lớp phủ khâu mạch hóa học

Lớp phủ khâu mạch hóa học là lớp phủ được tạo thành bởi phản ứng giữa

chất tạo màng và chất đóng rắn (hay còn gọi là chất khâu mạch).

Lớp phủ khâu mạch hóa học có thể chia thành các nhóm nhỏ hơn dựa trên

phản ứng hóa học để tạo thành màng sơn. Cần chú ý rằng các lớp phủ sử dụng

cho các công trình lớn thường được khâu mạch ở nhiệt độ môi trường. Các chất

tạo màng khâu mạch bằng phản ứng hóa học ở nhiệt độ môi trường sử dụng chế

tạo sơn chống ăn mòn có thể chia làm ba nhóm nhỏ tùy theo phản ứng đóng rắn

tạo thành màng sơn [10].

Lớp phủ khâu mạch bằng oxi hóa hấp thụ và phản ứng với oxi trong

không khí khi có chất xúc tác (sơn alkyt).

Các lớp phủ khâu mạch hơi nước như kẽm silicat phản ứng với hơi nước

trong không khí trong quá trình khâu mạch.

Các hệ sơn hai thành phần dựa vào phản ứng giữa chất tạo màng và chất

đóng rắn, hai thành phần này của hệ sơn được đóng gói riêng rẽ khi sản xuất. Ví

dụ về loại sơn 2 thành phần là sơn epoxy, polyuretan, siloxan.

1.1.3.2. Phân loại lớp phủ theo cơ chế bảo vệ

Lớp phủ chống ăn mòn thường được phân loại theo cơ chế dùng để bảo vệ

kim loại. Có ba cơ chế bảo vệ cơ bản của lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn: bảo vệ bằng

che chắn, bảo vệ bằng thụ động (tác dụng ức chế) và bảo vệ hi sinh [10,11].

a) Lớp phủ che chắn

Lớp phủ che chắn có thể dùng như lớp lót, lớp trung gian hoặc lớp phủ

ngoài và thường dùng cho các kết cấu ngâm nước hoặc chôn dưới đất. Lớp phủ

che chắn có đặc điểm dùng pigment trơ, thường là oxit titan, oxit sắt dạng mica

hoặc bột thủy tinh tấm ở nồng độ thể tích thấp, bột nhôm dạng lá cũng thường

được sử dụng. Nồng độ thể tích thấp hơn của pigment làm cho lớp phủ đặc hơn,

có độ bám dinh cao hơn và độ thẩm thấu thấp hơn rõ rệt đối với các chất lạ so

với hai loại lớp phủ còn lại [10].

Khả năng bảo vệ của các lớp phủ che chắn phụ thuộc nhiều vào độ dày

của lớp phủ cũng như loại và bản chất của chất tạo màng. Sự bong của lớp phủ

che chắn không có khuyết tật và lớp phủ che chắn có khuyết tật nhân tạo giảm

đáng kể khi độ dày lớp phủ tăng lên [11].

Page 19: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

5

b) Lớp phủ hy sinh

Không như lớp phủ che chắn, lớp phủ hy sinh chỉ dùng như lớp lót vì

chúng chỉ có hiệu quả khi tiếp xúc trực tiếp với mặt vật liệu do yêu cầu tiếp xúc

điện giữa nền kim loại cần bảo vệ và kim loại hy sinh. Thêm vào đó, lớp phủ hy

sinh được dùng cho các kết cấu ngâm nước vì sự thấm nước, dẫn đến sự ăn mòn

của kim loại hy sinh [10].

c) Lớp phủ thụ động

Lớp phủ thụ động chủ yếu được dùng làm lớp lót vì chúng chỉ có tác dụng

khi các thành phần hòa tan có thể phản ứng với kim loại. Những lớp phủ này

chủ yếu dùng cho các vật liệu trong môi trường có nguy cơ ăn mòn khi quyển,

đặc biệt là môi trường công nghiệp nhưng thường không khuyến khích dùng cho

điều kiện chôn hoặc ngâm nước. Cơ chế chống ăn mòn của lớp phủ thụ động

dựa trên thụ động vật liệu và tạo nên một lớp bảo vệ là phức chất của kim loại

không tan, ngăn sự vận chuyển các chất xâm thực, hoạt động như lớp che chắn.

Các pigment ức chế là muối vô cơ, thường tan trong nước. Ở Châu Âu, photphat

được dùng nhiều nhất. Ở quy mô toàn cầu thì , molypdat, nitrat, borat, và silicat

được dùng nhiều nhất. Khi lớp phủ bị thấm hơi nước, các thành phần của

pigment tan một phần và được chuyển đến bề mặt vật liệu. Ở bề mặt vật liệu,

các ion hòa tan phản ứng với vật liệu và tạo ra một sản phẩm thụ động bề mặt

vật liệu. Điều này có nghĩa là nồng độ pigment ức chế phải đủ cao để đảm bảo

đủ thẩm thấu từ lớp phủ. Tuy nhiên nếu độ tan của pigment ức chế ăn mòn quá

cao thì sẽ dẫn đến phồng rộp màng sơn. Một lớp phủ thụ động lý tưởng sẽ tạo

một màng ngăn nước và các ion có xâm thực cùng lúc với việc giải phóng một

lượng ức chế đủ khi cần [11].

1.1.2.3. Phân loại theo dung môi

Tùy theo dung môi sử dụng trong sơn mà sơn được chia làm 3 loại: sơn

dung môi, sơn nước và sơn không dung môi [11].

a) Sơn dung môi hữu cơ

Sơn dung môi hữu cơ là loại sơn truyền thống. Dung môi là một thành

phần truyền thống quan trọng trong sơn hữu cơ. Dung môi được cho vào lớp phủ

để hòa tan hoặc phân tán những thành phần khác trong lớp phủ (như các vật liệu

tạo màng polyme và pigment). Thêm nữa, dung môi giảm độ nhớt của dung dịch

sơn, do đó cho phép tạo màng sơn bằng phương pháp phun hay nhúng. Trong

sơn dung môi, thường thì một số được kết hợp để cân bằng tốc độ bay hơi và tốc

Page 20: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

6

độ hòa tan của chất tạo màng polyme. Mặc dù tạm thời có mặt trong lớp phủ

nhưng dung môi có vai trò lớn đối với chất lượng sơn vì thiếu dung môi có thể

dẫn đến sơn chỉ phủ được một phần vật liệu, khiến cho một số vùng không được

bảo vệ. Thông thường, người ta sử dụng hỗn hợp một số dung môi để hòa tan

chất tạo màng và giữ độ tương thich với các thành phần khác trong khi giữ các

tính chất tạo màng ổn định. Hỗn hợp dung môi không đúng có thể làm cho màng

sơn có các vùng cục bộ như đám mây, pigment nổi trên bề mặt màng sơn ướt,

hoặc giảm độ bền của màng sơn [10].

Sự lựa chọn dung môi cho sơn bảo vệ chống ăn mòn phụ thuộc vào các

tính chất cần có và điều kiện môi trường, cách thức sơn, tạo thành màng,

pigment và bản chất vật liệu nền. Nhu cầu cao về các hệ lớp phủ thân thiện với

môi trường đòi hỏi thay thế các lớp phủ có nguy cơ độc hại bằng các hợp chất

thân thiện với môi trường. Trong số các giải pháp thay thế là lớp phủ hệ nước và

lớp phủ không dung môi [11].

b) Sơn hệ nước

Độ tan của polyme truyền thống dùng trong các lớp phủ chống ăn mòn

như epoxy, uretan, alkyt và acrylic cao hơn đáng kể trong các dung môi hữu cơ

so với nước. Việc giảm độ tan của các phân tử polyme trong nước có nghĩa là

việc không tan của chất tạo màng gây một trở ngại lớn cho các nhà chế tạo. Lớp

phủ phân tán trong chất lỏng là nhóm lớn nhất trong số các lớp phủ hệ nước.

Loại lớp phủ phân tán trong chất lỏng thế hệ thứ nhất là một lớp phủ chống ăn

mòn eproxi hai thành phần dựa trên styren-butadien và polyme vinyl acrylic.

Trong các thế hệ sau, thì các nhà nghiên cứu đã phát triển các lớp phủ chống ăn

mòn epoxy hai thành phần có tạo màng dạng lỏng [11].

Các lớp phủ hệ nước chứa những chất phụ gia khác với lớp phủ hữu cơ sử

dụng hệ dung môi; việc lựa chọn chất phụ gia phù hợp là một thách thức đối với

cả những nhà nghiên cứu và sản xuất.

Alkyt, latex acrylic, epoxy, polyuretan và các nhựa khác có thể dùng để

chế tạo lớp phủ hệ nước. Lớp phủ alkyt thường được sử dụng cho những ứng

dụng hoàn tất. Epoxy este tan trong nước và alkyt chiếm hầu hết khu vực chống

ăn mòn. Lớp phủ hệ nước được sử dụng rộng rãi như lớp phủ kiến trúc cho bảo

trì nhà ở, công trình xã hội, văn phòng và nhà máy, nhưng nhiều lớp phủ dung

môi, công nghiệp và chất lượng cao rất khó thay thế. Lớp phủ hệ nước không

khuyết tật có thể bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn trong điều kiện biển với độ ăn

Page 21: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

7

mòn cao nếu sơn giàu kẽm được sử dụng. Tuy nhiên, công nghệ sơn hệ nước

vẫn còn đối mặt với một số vấn đề. Hầu hết những vấn đề với lớp phủ hệ nước

liên quan đến việc sử dụng nước làm dung môi. Mặc dù tính chất kiềm của một

số phần tử tạo mạch như amin chống gỉ nhanh, một ức chế hiệu quả như nitrat

natri cần được thêm vào lớp phủ hệ nước để chống gỉ nhanh. Những điểm bất lợi

khác của lớp phủ hệ nước là việc chúng không chịu được chu kì đóng băng/tan

và ảnh hưởng của độ ẩm đến độ bay hơi của nước. Ngoài vật liệu thô đắt, quá

trình khô và hình thành lớp phủ rắn với các hạt latex gây ra một vấn đề khác.

Tốc độ bay hơi của nước từ lớp phủ hệ nước tương đối nhanh, có nghĩa là vết

mép có thể xảy ra khi sơn mới được sơn lên các vùng đã sơn [11].

c) Sơn không dung môi

Lớp phủ không dung môi phổ biến nhất là lớp phủ bột. Lớp phủ bột được

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế tạo xe hơi và chi tiết máy. Giống như

các vật liệu polyme khác, lớp phủ bột được chia thành nhiệt dẻo hoặc nhiệt rắn.

Nhựa nhiệt dẻo thường nóng chảy và chảy ở nhiệt độ cao trong khi vẫn giữ các

tính chất hóa học. Trong khi đó, nhựa nhiệt rắn cũng có những tính chất hóa học

khi khâu mạch. Những loại bột nhiệt rắn có thể dùng cho lớp phủ là acrylic,

polyeste, polyeste - epoxy, acrylic - epoxy và polyuretan. Các loại bột nhiệt dẻo

thương mại gồm có: Fluoro - polyme, polyme gốc vinyl và acrylic, cũng như

polyetylen và polyamit. Các tiến bộ gần đây trong công nghiệp sơn bột bao gồm

cả công nghệ lớp phủ lai sol - gel [10,11]. Các lợi thế của lớp phủ bột bao gồm

lớp phủ bền, hiệu quả sử dụng cao, dễ dọn sạch và tái sử dụng. Lớp phủ bột đại

diện cho một giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường vì nó chứa gần như

100% chất rắn.

1.2. Ức chế ăn mòn kim loại

Ức chế ăn mòn là hợp chất hoá học làm giảm tốc độ ăn mòn khi có mặt

trong hệ ở nồng độ thích hợp mà không làm thay đổi đáng kể nồng độ của các

thành phần khác [12]. Do đó các chất hoá học đưa thêm vào môi trường với mục

đich giảm thiệt hại do ăn mòn bằng cách thay đổi pH hoặc giảm nồng độ oxi sẽ

không phải là chất ức chế .

1.2.1. Phân loại ức chế ăn mòn kim loại

Có thể phân loại các chất ức chế ăn mòn theo: môi trường áp dụng, phản

ứng ức chế, cơ chế hoạt động.

Page 22: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

8

1.2.1.1. Phân loại theo môi trường sử dụng

- Trong môi trường nước, ta phân ra 2 loại: các chất ức chế cho môi

trường axit thường được sử dụng để tránh các phá huỷ hoá học thép trong quá

trình tẩy kim loại. Các chất ức chế cho môi trường trung tính sử dụng để bảo vệ

hệ thống nước làm lạnh.

- Trong môi trường hữu cơ, người ta thường phải sử dụng lượng lớn ức

chế ăn mòn như trong mô tơ, trong xăng. Thực tế các chất lỏng đều chứa một

lượng nhỏ nước có thể gây ăn mòn. Các chất ức chế ăn mòn sử dụng trong lớp

phủ hữu cơ như sơn cũng đóng vai trò quan trọng.

- Trong môi trường khí, ức chế ăn mòn nói chung được sử dụng để bảo vệ

tạm thời các vật bao gói trong quá trình vận chuyển hoặc bảo quản như: thiết bị

chính xác, linh kiện điện tử. Các chất ức chế này chủ yếu là các các hợp chất

hữu cơ có áp suất hơi cao, vi dụ như một số amin, chúng có thể hấp phụ trên bề

mặt kim loại và bảo vệ chống ăn mòn cho kim loại trong khí quyển.

1.2.1.2. Phân loại theo phản ứng điện hoá

Có thể chia ức chế ăn mòn làm 3 loại theo ảnh hưởng của chúng đến phản

ứng điện hoá cục bộ:

- Ức chế anot làm giảm mật độ dòng anot và dịch điện thế ăn mòn về phía

dương. Chất ức chế anot phải được sử dụng ở nồng độ cần thiết, vì bề mặt anot

có kich thước nhỏ hơn bề mặt catot, do đó quá trình ăn mòn sẽ xảy ra mạnh ở

vùng không được bảo vệ và sẽ có ăn mòn điểm.

- Ức chế catot, ngược lại với ức chế anot, ức chế catot hoạt động ở vùng

catot trong hệ ăn mòn điện hoá. Nó ngăn chặn sự dịch chuyển các điện tử do đó

làm giảm quá trình ăn mòn. Tất cả các chất làm giảm phản ứng cục bộ catot đều

thuộc loại ức chế này.

- Ức chế hỗn hợp làm giảm tốc độ của cả phản ứng cục bộ anot và catot,

nhưng it biến đổi điện thế ăn mòn.

1.2.1.3. Phân loại theo cơ chế hoạt động

- Ức chế do hấp phụ: các chất ức chế này ngăn cản tác động của môi

trường xâm thực bằng cách bám lên bề mặt kim loại. Quá trình ăn mòn bị chậm

lại do sự hấp phụ này. Mức độ ức chế phụ thuộc vào sự cân bằng giữa phần hoà

Page 23: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

9

tan và hấp phụ lên kim loại. Cơ chế này đặc biệt quan trọng trong môi trường

axít. Sự bám lên kim loại được thực hiện do các nhóm chức của chất ức chế. Các

chất ức chế hấp phụ hoá học cho hiệu quả bảo vệ cao hơn các chất hấp phụ vật

lý do các lực tĩnh điện.

- Ức chế do thụ động: một số chất ức chế oxi hoá tạo nên màng thụ động

rộng trên bề mặt kim loại và làm giảm tốc độ ăn mòn. Nó hoàn thiện lớp oxit tạo

thành tự nhiên trên bề mặt kim loại, ở đây các chất ức chế hấp phụ vào các lỗ rỗ

của lớp oxit, lấp đầy chúng và khử.

- Ức chế do kết tủa lên bề mặt: một số chất ức chế tạo lớp màng trên bề

mặt do kết tủa các muối vô cơ hoặc phức hữu cơ it tan. Màng này ngăn cản oxi

và ít nhiều ngăn quá trình tan anot.

- Ức chế do loại trừ các chất gây ăn mòn: chất ức chế này chỉ áp dụng cho

trường hợp hệ khép kín, chủ yếu trong các hệ thống nước nóng khép kín của nhà

máy nhiệt điện. Một lượng chất ức chế rất nhỏ được đưa vào nước đã được khử

khi và ion trước để loại bỏ oxi và ngăn chặn quá trình ăn mòn.

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ức chế ăn mòn trong lớp phủ bảo vệ hữu cơ

1.2.2.1. Ức chế ăn mòn vô cơ

- Pigment trao đổi ion:

Pigment trao đổi ion thường được sử dụng là canxi silica có công thức

tổng quát như sau: CaO.xSiO2.nH2O, trong đó x khoảng 7,5 và n khoảng 5 [13].

So với các pigment thông thường khác, loại pigment này ở dạng vô định hình,

tương đối xốp, có bề mặt silica trao đổi canxi. Diện tích bề mặt của nó tương đối

cao so với các pigment vô cơ thường sử dụng trong sơn nhưng thấp hơn silicagel

ban đầu. Các mẫu sơn bị rạch trên mặt sau đó được chạy trong tủ mù muối theo

tiêu chuẩn ASTM B 117 và sau đó đánh giá theo tiêu chuẩn ASTM. Kết quả cho

thấy màng sơn sử dụng pigment trao đổi ion có tính chất bảo vệ tương đương

màng sơn sử dụng kẽm, tốt hơn màng sơn sử dụng photphat kẽm. Tương tự các

kết quả thử nghiệm của các màng sơn sau 750 giờ trong tủ mù muối của màng

sơn polyeste với các pigment khác nhau (canxi silica, stronchi, Oxit titan) cho

Page 24: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

10

thấy màng sơn sử dụng pigment trao đổi ion có tính chất bảo vệ tương đương

như màng sơn sử dụng strochi [13].

Các nghiên cứu về cơ chế cho thấy pigment trao đổi ion canxi/silica hoạt

động như một ức chế anot và cũng có cả tác dụng đến cả phản ứng catot. Đây có

thể là kết quả của sự hấp phụ của các ion polysilica. Các kết quả phân tích bề

mặt cho thấy các ion silica cũng như ion canxi dịch chuyển từ màng sơn đến bề

mặt kim loại. Các kết quả thu được cho thấy triển vọng phát triển của pigment

trao đổi ion để thay thế trong sơn bảo vệ chống ăn mòn.

- Pigment ferit:

Pigment ferit là một trong những pigment được nghiên cứu để thay thế .

Có các loại pigment ferit thông dụng như: ferit sắt, ferit canxi và ferit kẽm, ferit

bari, ferit magie. Các pigment ferit có kich thước hạt gần với kich thước hạt của

pigment oxit sắt đỏ. Để xác định cơ chế tác dụng của pigment ferit người ta so

sánh màng sơn chứa oxit sắt và màng sơn chứa ferit. Với nồng độ thể tích

pigment thấp thì không có sự khác nhau rõ rệt giữa các màng sơn chứa oxit sắt

và ferit, nhưng khi nồng độ thể tích của pigment cao gần tới nồng độ thể tích tới

hạn thì màng sơn với pigment ferit tốt hơn màng sơn chứa oxit sắt. Nước chiết

của pigment ferit canxi và ferit kẽm có độ pH xấp xỉ 10. Người ta cho là các ion

hydroxil đóng vai trò ức chế ăn mòn của các pigment này, ion hydroxit tự do có

thể dẫn đến sự thụ động bề mặt kim loại.

Trong khuôn khổ của dự án “Triển khai công nghệ bảo vệ kim loại chống

ăn mòn” giai đoạn 1994 - 1995, phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật

Nhiệt đới đã nghiên cứu khả năng bảo vệ chống ăn mòn của sơn lót trên cơ sở

alkydepoxy và các pigment ferit, kết quả thu được cho thấy trong các pigment

nghiên cứu ferit sắt cho hiệu quả bảo vệ cao nhất.

- Các chất ức chế vô cơ như vanadat, molypdat,... được kết hợp với các

hợp chất khác để tạo thành pigment ức chế ăn mòn có hiệu quả sử dụng trong

màng sơn cũng đang được nghiên cứu hiện nay. R.G. Buchheit và cộng sự tại

Đại học tổng hợp Ohio, Mỹ đã nghiên cứu tính chất bảo vệ chống ăn mòn cho

Page 25: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

11

hợp kim nhôm của lớp phủ hữu cơ chứa HT Zn/Al-decavanadat [5]. Bảo vệ

chống ăn mòn đạt được do sự nhả vanadat và Zn2+ có tác dụng ức chế ăn mòn

anot và catot tương ứng cho nhôm. Sự trao đổi anion decavanadat kich thước lớn

bằng ion clorua kich thước nhỏ trong cấu trúc HT được nghiên cứu bằng phổ

nhiễu xạ tia X. Các kết quả thu được cho thấy lớp phủ chứa HT Zn/Al -

decavanadat vẫn chưa có khả năng bảo vệ tương đương lớp phủ chứa .

1.2.2.2. Ức chế ăn mòn hữu cơ

Ngày nay ức chế ăn mòn hữu cơ sử dụng trong màng sơn đã được coi như

một biện pháp thay thế trong lĩnh vực bảo vệ chống ăn mòn.

Hoạt động ức chế ăn mòn của các hợp chất hữu cơ liên quan đến sự tạo

thành màng che chắn liên tục hoặc ít hoặc nhiều, tuy chúng rất mỏng nhưng có

tác dụng ngăn cản dung dịch ngấm vào bề mặt kim loại. Màng được tạo thành

bởi sự hấp phụ các chất hữu cơ phân cực trên bề mặt kim loại.

Các chất hấp phụ hoá học nhờ quá trình phân bố hoặc dịch chuyển điện

tích giữa phân tử hữu cơ và các nguyên tử kim loại, bám chậm và giải phóng ra

một nhiệt lượng hấp phụ lớn. Trong trường hợp này, sự hấp phụ là đặc thù với

một số kim loại và hoàn toàn không thuận nghịch. Đồng thời đây cũng là trường

hợp thuận lợi cho quá trình ức chế ăn mòn.

Nói chung, các hợp chất hữu cơ có khả năng ức chế ăn mòn thường chứa

các nguyên tử nitơ (N), lưu huỳnh (S) hoặc oxi (O). Các điện tử tự do của các

nguyên tử này cho phép quá trình hấp phụ hoá học xảy ra và từ đó tạo nên mối

liên kết hoá học giữa kim loại và các phân tử nói trên [14].

Sự hấp phụ hoá học phụ thuộc vào: bản chất của kim loại, cấu trúc phân

tử của chất ức chế ăn mòn, bản chất hoá học của nhóm "bám", nồng độ chất ức

chế ăn mòn.

a) Các hợp chất photphonat

Photphonat được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với các ức chế quen

thuộc. So với photphat thì photphonat có ưu điểm là bền với phản ứng thuỷ phân

hơn, do liên kết P-C bền hơn liên kết P-O-C. Các photphonat có thể coi như là

polyphotphat loại hữu cơ. Một số chất ức chế loại này hay được sử dụng là: axit

Page 26: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

12

aminometylenphotphonic, axit 2-photphonobutan-1,2,4-tricaboxylic, axit 1-

diphotphonic.

Đối với các ức chế photphonat hiệu suất ức chế phụ thuộc rất nhiều vào cấu

trúc phân tử của chúng như ảnh hưởng của các nhóm thế, chúng có thể là

hydroximetyl, cacboximetyl, photphonometyl. Các kết quả nghiên cứu cho thấy khi

số nhóm chức axit hoặc kiềm trong phân tử tăng thì hiệu suất ức chế cũng tăng.

Kết quả so sánh hiệu suất ức chế ăn mòn của một số ức chế photphonat

hay được sử dụng được trình bày trong bảng 1.1.

Bảng 1.1: Hiệu suất ức chế ăn mòn của một số axit photphonic [15]

STT Ức chế Hiệu suất

ức chế (%)

1 Axit 1-hydroxietyl-1,1-diphotphonic (HEDP) 24

2 Axit nitrilotri(metylenphotphonic) (NTMPA) 37

3 Axit N-(2-cacboxietyl)-1-aminoetan-1,1-diphotphonic 46

4 Axit N,N-bis-(cacboximetan)-1-aminoetan-1,1-

diphotphonic. 52

5 Axit 2-photphonobutan-1,2,4-tricacboxylic 62

6 Axit etylendiaminpenta-(metylenphotphonic) 71

7 Axit dietylentriamintetra-(metylenphotphonic) 77

8 Axit hydroxiphotphonocacboxylic (HPCA) 89

Trong các ức chế photphonat thì NTMPA và HEDP là loại phổ biến nhất.

HEDP được sử dụng kết hợp với các chất ức chế ăn mòn khác cho hiệu suất ức

chế ăn mòn cao. Hỗn hợp chất ức chế dietyldithiocacbanatnatri (NaDEDTC),

axit 1-hydroxietyl-1,1-diphotphonic (HEDP) và ZnSO4.7H2O được sử dụng kết

hợp với photphat kẽm đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy ion Zn có thể tạo

phức với DEDTC có khả năng hấp phụ chặt lên bề mặt thép cacbon. Cấu trúc

thép của phức kẽm với DEDTC được trình bày ở hình 1.1.

C

S

N C

C2H5

C2H5 S

Zn

S

S

N

C2H5

C2H5

Hình 1.1: Cấu trúc của phức kẽm với DEDTC [16]

Page 27: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

13

Hỗn hợp amino-tris(metylenphotphonat) (AMP) với ion Zn2+ cũng được

nghiên cứu làm chất ức chế ăn mòn kim loại [17]. Cấu trúc của AMP được trình

bày trên hình 1.2. Kết quả cho thấy, tỉ lệ Zn2+ và AMP (1:1) cho hiệu ứng cộng

hưởng ức chế ăn mòn thép. Trên bề mặt thép tạo thành màng bảo vệ là Zn-AMP.

NP

H

O

O

O

P O

OO

P

O

O

O

AMP

Hình 1.2: Cấu trúc của AMP [17]

b. Các hợp chất amin

Trong các amin người ta sử dụng các amin có trọng lượng phân tử thấp

hơn 300 như amoniac, hydrazin, ankylamin (với mạch cacbuahydro C1-C4),

morpholin, benzylamin, xiclohexyamin hay các muối thu được bằng trung hoà

bởi các axit aminphotphonic. Một số hợp chất amin được sử dụng làm chất ức

chế bay hơi [18] như dimetylanilin (DMA), xiclohexylamin, morpholin,

hexametylenimin (hình 1.3). Hiệu suất ức chế ăn mòn thép của các chất ức chế

trong điều kiện khi quyển khá cao (đạt 96-98%). Cơ chế hoạt động của các chất

ức chế này như sau: Hơi bão hòa của các chất ức chế làm giảm độ ẩm tương đối

xuống thấp hơn giá trị tới hạn; Làm kiềm hóa môi trường đưa pH về vùng mà ăn

mòn rất thấp; giảm mật độ dòng ăn mòn về giá trị thấp nhất, làm cho bề mặt kim

loại trở nên kỵ nước, ngăn các phản ứng của kim loại với môi trường.

Hình 1.3: Cấu trúc của một số chất ức chế ăn mòn bay hơi [18]

Page 28: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

14

c) Các hợp chất azol

Ức chế ăn mòn azol hay được sử dụng nhất là benzothiazol hoặc

tolytriazol. Cấu trúc của một số chất ức chế ăn mòn azol được trình bày trên

hình 1.4. Các chất ức chế ăn mòn azol được sử dụng rộng rãi làm chất ức chế ăn

mòn cho đồng, it được sử dụng cho thép. Các chất này đem lại hiệu quả bảo vệ

chống ăn mòn cho đồng và các hợp kim của đồng ngay cả ở nồng độ rất thấp (1-

10 ppm). Chúng thường được sử dụng kết hợp với các chất ức chế khác.

Hình 1.4: Cấu trúc của một số chất ức chế ăn mòn azol [19]

Benzothiazol (BTAH) phản ứng với Cu và lớp oxit đồng Cu2O tạo thành

lớp màng mỏng [Cu(BTA)]n [19]. BTAH có thể được sử dụng như chất ức chế

ăn mòn bay hơi, có khả năng phản ứng với đồng tạo phức với đồng và tạo thành

lớp bảo vệ trên bề mặt đồng. Cấu trúc phân tử của phức BTAH với đồng được

mô tả trên hình 1.5.

N

N N

N

N N

N

N N

N

N N

H H H H

Hình 1.5: Cấu trúc phân tử của phức BTAH với đồng [19]

Page 29: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

15

d) Axit hữu cơ

Axit hữu cơ là các chất ức chế ăn mòn thân thiện môi trường, nó được sử

dụng là ức chế ăn mòn cho đồng, thép, hợp kim nhôm, magie [20-24]. Khả năng

ức chế ăn mòn của nó phụ thuộc vào độ dài mạch cacbon [25,26]. Trong môi

trường nước nó có thể phản ứng với bề mặt kim loại để tạo thành các liên kết

cacboxylat [27]. Hiệu suất ức chế ăn mòn của một số axit được trình bày trong

bảng 1.2.

Bảng 1.2: Hiệu suất ức chế ăn mòn thép trong hệ thống nước làm mát của

một số axit hữu cơ ở nồng độ 20 ppm [28]

Chất ức chế Hiệu suất ức chế (%)

Axit propan-1,2,3-tricacboxylic 80

Axit butan-1,2,3,4-tetracacboxylic 85

Axit polyaspatic 63

Axit hydroxiphotphonoaxetic 68

Một số axit hữu cơ sử dụng kết hợp với các ion Zn2+ cho hiệu quả bảo vệ

chống ăn mòn cao hơn hẳn như axit succinic, axit ađipic [29,30]. Hiệu suất ức

chế đạt 93% với hỗn hợp axit succinic (nồng độ 250 ppm) và Zn2+ (50 ppm).

Trong khi hiệu suất ức chế của axit succinic ở nồng độ 250 ppm là 50% và hiệu

suất ức chế của Zn2+ ở nồng độ 50 ppm là 17%. Các kết quả phân tich bề mặt

cho thấy lớp bảo vệ tạo thành trên bề mặt thép gồm phức của Fe2+ và axit oxalic

và Zn(OH)2 [29]. Tương tự hiệu suất ức chế của hỗn hợp axit ađipic 50 ppm và

Zn2+ 50 ppm đạt 95%. Kết quả đo tổng trở và phân tich hồng ngoại đã khẳng

định có lớp phủ bảo vệ tạo thành trên bề mặt thép gồm phức của axit ađipic với

Fe2+ và hydroxit kẽm.

Một số ức chế ăn mòn trên cơ sở dẫn xuất của axit succinic được ứng

dụng trong lớp phủ hữu cơ như axit benzothiazolylthiosuccinic và của axit

benzothiazolylthiosuccinic (hình 1.6).

Page 30: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

16

COOH

S – CH – CH2 - COOH

N

S

(a)

COO-

S – CH – CH2 – COO-

N

S

(R – NH3+)2

(b)

Hình 1.6: (a) axit benzothiazolylthiosuccinic (Irgacor 252); (b) ankylamoni

của axit benzothiazolylthiosuccinic (Irgacor 153) [31]

Các chất ức chế này có thể được sử dụng trong các hệ sơn dung môi cũng

như sơn nước. Bảng 1.3 trình bày một số hệ sơn dung môi có thể ứng dụng các

chất ức chế này.

Pigment ức chế ăn mòn thường được sử dụng ở nồng độ cao hơn ức chế

ăn mòn hữu cơ. Để giữ cho tỉ lệ PVC/CPVC (nồng độ thể tích pigment/nồng độ

thể tích pigment tới hạn) không đổi màng sơn chứa ức chế ăn mòn hữu cơ phải

chứa thêm pigment không hoạt động hoặc bột độn như oxit sắt , bột talk...

Bảng 1.3: Một số hệ sơn có thể ứng dụng các chất ức chế ăn mòn irgacor 153

và irgacor 252 [31]

Irgacor 153 Irgacor 252

Nhựa alkyt Nhựa alkyt

Nhựa alkyt biến tính bằng axit

acrylic

Nhựa epoxy este

Nhựa alkyt biến tính bằng phenol Nhựa alkyt biến tính bằng axit acrylic

Nhựa alkyt biến tính bằng silikon Nhựa alkyt /amin

Nhựa epoxy este Kết hợp với polyvinylbutyral trong

wash primer

Nhựa acrylic Nhựa epoxy 2 thành phần

Nhựa epoxy 2 thành phần Nhựa polyuretan 2 thành phần

Nhựa polyuretan 2 thành phần

Page 31: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

17

Với các ức chế nêu trên thường nồng độ ức chế thích hợp trong khoảng 1-

3% khi sử dụng thay thế pigment hoạt động và nồng độ trong khoảng 0,5-2%

khi sử dụng kết hợp với photphat kẽm.

Qua các thử nghiệm các hệ sơn có sử dụng ức chế cho thấy:

Irgacor 252 cho hiệu quả cao khi sử dụng để thay thế kẽm trong màng

sơn lót trên cơ sở nhựa alkyd. So sánh 3 mẫu sơn: Mẫu sơn không có ức chế,

mẫu sơn chứa 15,8% kẽm, mẫu sơn chứa 2% Irgacor 252 cho thấy sau 400 giờ

thử nghiệm trong tủ mù muối theo tiêu chuẩn ASTM B 117 bề mặt mẫu sơn

chứa 2% Irgacor 252 tốt hơn mẫu chứa kẽm [31].

Tương tự đối với hệ sơn lót trên cơ sở nhựa epoxy 2 thành phần (với lớp sơn

phủ polyuretan 2 thành phần), sau 1000 giờ thử nghiệm trong tủ mù muối bề mặt

mẫu sơn chứa 3% Irgacor 252 tương đương màng sơn chứa 2% kẽm.

Trong lĩnh vực sơn sửa chữa ôtô người ta thường kết hợp ức chế với

photphat kẽm. So sánh các mẫu sơn lót trên cơ sở epoxy chứa photphat kẽm và

mẫu sơn lót chứa photphat kẽm và Irgacor 252, cho thấy sau 400 giờ thử nóng

ẩm (40oC, độ ẩm tương đối 100%) màng sơn không chứa ức chế đã bị gỉ trong

khi đó bề mặt màng sơn chứa ức chế không thay đổi.

Với màng sơn lót bảo vệ trên cơ sở polyuretan, khi thay thế kẽm bằng

axit benzothiazolylthiosuccinic khả năng bảo vệ của màng sơn tương đương

màng sơn chứa [2]. Ức chế ăn mòn đưa vào đã làm tăng độ bám dính của màng

sơn. Các kết quả thử nghiệm ăn mòn cũng cho thấy màng sơn chứa 10% kẽm và

1% ức chế có khả năng bảo vệ tương đương màng sơn chứa 30% kẽm.

Các kết quả phân tích bề mặt cho thấy axit benzothiazolylthiosuccinic hấp

phụ trên bề mặt thép và tạo thành hợp chất không tan với ion Fe2+. Ngoài ra axit

benzothiazolylthiosuccinic còn làm tăng khả năng làm ướt bề mặt thép của màng

sơn.

e) Các chất ức chế ăn mòn chiết xuất từ thực vật

Một trong những hướng nghiên cứu phát triển ức chế ăn mòn với môi

trường là nghiên cứu sử dụng các chất được chiết tách từ thực vật. Các chất chiết

xuất có cấu trúc khác nhau, có thể là các dẫn xuất của phenol, amino axit,

ankaloit, các hợp chất dị vòng, tannin, flavonoit …

Một số dẫn xuất phenol nguồn gốc từ thực vật được nghiên cứu làm ức

chế ăn mòn kim loại [32-34].

Page 32: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

18

Curcumin được tách chiết ra từ thân rễ củ nghệ vàng cũng đã được kết

hợp với Zn2+ để tạo ra một hỗn hợp ức chế ăn mòn thép trong nước biển có hiệu

quả [35].

Rutin có cấu trúc được trình bày trên hình 1.7. Hiệu suất ức chế cao nhất

đạt được 60,7% với nồng độ rutin 10-2 M [32].

O

O

O

OH

O

HO

OHHO

HO

H3C

OH

HO

O

O

OH

OH

OH

Hình 1.7: Cấu trúc của rutin [32]

Một số axit chiết tách từ thực vật cũng được nghiên cứu làm ức chế ăn

mòn [36,37]. Axit cafeic có khả năng ức chế ăn mòn thép trong môi trường axit.

Một số axit mạch thẳng chiết xuất từ thực vật như axit linoleic, axit oleic

cũng được nghiên cứu làm ức chế ăn mòn. Các kết quả chỉ ra các axit này có khả

năng ức chế ăn mòn thép trong môi trường axit.

Ankaloit là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nitơ trong nhân

dị vòng. Tuy vậy cũng có một số chất được xếp vào ankaloit nhưng nitơ không

có ở nhân dị vòng mà có ở mạch nhánh.

Các hợp chất này có khả năng tạo thành onium ion trong môi trường axit, hấp

phụ lên vùng catot trên bề mặt kim loại do đó hạn chế phản ứng catot. Một số ức chế

loại này đã được nghiên cứu ứng dụng cho thép trong môi trường axit như berberin,

pyrolidin, ricinin. Cấu trúc của các chất ức chế này được trình bày ở hình 1.8.

Hình 1.8: Cấu trúc của berberin, pyrolidin, ricinin [36,37]

Page 33: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

19

Berberin có mạch nhân thơm dài, có nitơ trong vòng nhân thơm, có các

nhóm thế như –OCH3, -O, -CH. Các điện tử tự do của N và O có khả năng tạo

liên kết với bề mặt kim loại. Berberin được nghiên cứu làm ức chế ăn mòn cho

kẽm trong môi trường axit, hiệu suất ức chế đạt 90% ở nồng độ 3.10-3M [38].

Piperin được chiết xuất từ hạt tiêu có cấu trúc như hình 1.9 có khả năng

ức chế ăn mòn thép trong môi trường [39]. Hiệu suất ức chế ăn mòn phụ thuộc

vào nồng độ piperin, hiệu suất ức chế đạt 98,9% ở nồng độ piperin 10-3M.

N

O

O

O

Hình 1.9: Cấu trúc của piperin [39]

1.3. Hydrotalxit

1.3.1. Cấu trúc, tính chất, phương pháp tổng hợp hydrotalxit

Hydrotalxit (HT) là hỗn hợp hydroxit của kim loại hóa trị II và kim loại hóa

trị III, tạo thành các lớp bát diện mang điện tich dương. Để cấu trúc trung hòa về

điện tích các anion bị hydrat hóa được đan xen vào khoảng trống giữa hai lớp bát

diện (hình 1.10) [40,41].

Công thức tổng quát của HT có dạng MII(1-x)M

IIIx(OH)2Ax/n

n+.mH2O

Hình 1.10: Mô hình cấu trúc dạng vật liệu HT [40]

MII: Kim loại hóa trị II như Mg, Ni, Zn, Ca....

MIII: Kim loại hóa trị III như Al, Fe, Cr, Co....

Giá trị x từ 0,2 đến 0,33 với x=MIII/(MII + MIII).

Page 34: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

20

Để cấu trúc được trung hòa về điện tích, các anion A có điện tích m- bị

hydrat hóa được định vị ở lớp trung gian. A là các anion vô cơ hoặc hữu cơ như:

Anion halogen: F-, Cl-, Br-...

Oxo anion: NO3-, SO4

2-, CO32-...

1.3.1.1. Đặc điểm cấu trúc và tính chất

a) Đặc điểm cấu trúc

HT có cấu trúc của brucite (hình 1.11). Trong đó, kim loại hóa trị II phối trí

bát diện với những ion hydroxit xung quanh, tạo thành các lớp. Trong cấu trúc này,

một vài nguyên tử kim loại hóa trị II (MII) được thay thế bằng những nguyên tử

kim loại hóa trị III (MIII) và tỉ lệ nguyên tử MII : MIII có thể thay đổi hoàn toàn. Sự

thay thế MIII cho MII tạo nên những lớp điện tích dương trên những lớp hydroxit

kim loại, bởi vì kim loại hóa trị III vẫn phối trí bát diện với những nhóm

hydroxit [42].

Những lớp điện tich dương trong HT được cân bằng bởi anion ở lớp trung

gian. Do đó, HT có khả năng trao đổi anion ở lớp trung gian. Ngoài những

anion, các phân tử nước cũng được định vị ở lớp trung gian giữa những lớp

hydroxit kim loại. Tương tác tĩnh điện giữa các lớp hydroxit kim loại với các anion

ở lớp trung gian và liên kết hydrogen giữa các phân tử nước làm cho cấu trúc của

hydrotalxit có độ bền vững nhất định. Liên kết cộng hóa trị lớn xuất hiện giữ các

lớp hydroxit có thể tạo nên mạng polyme hydroxit. Nếu anion mang điện tích âm

lớn (như là [V10O28]6-) sẽ làm cho hợp chất HT bền vững hơn so với các anion hóa

trị một (như là Cl-, [NO3]-) [43].

Hình 1.11: Cấu trúc của HT – [CO3]2- [43]

Page 35: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

21

HT phân hủy hoàn toàn khi ở nhiệt độ cao để hình thành hỗn hợp oxit bazơ

[44, 45]. Khi tăng nhiệt độ, nước ở lớp trung gian bị mất, kế là tách hydroxit và sự

phân hủy lớp trung gian cacbonat thành CO2. Việc loại bỏ CO2 và H2O từ cấu trúc

HT, cuối cùng cho hỗn hợp oxit.

b) Tính chất

Vùng không gian giữa các lớp hydroxit gồm các anion và các phân tử nước

sắp xếp một cách hỗn độn. Điều này đã tạo ra một số tính chất đặc trưng của các

dạng hydrotalxit.

Tính chất trao đổi anion [40-43]:

Đây là một trong những tính chất quan trọng của các hợp chất kép hydroxit,

dạng cấu trúc này có thể trao đổi với một lượng lớn anion bên trong bằng những

anion khác ở những trạng thái khác nhau. Phản ứng trao đổi anion được phát hiện

do sự thay đổi giá trị của khoảng cách lớp trung gian giữa hai lớp hydroxit kế cận.

Phản ứng trao đổi anion được phát hiện do sự thay đổi giá trị của khoảng cách lớp

trung gian giữa hai lớp hydroxit kế cận. Sự thay đổi này có thể liên hệ với hình

dạng và mật độ điện tích của các anion tương ứng.

Do cấu trúc lớp và các anion đan xen vào chỗ trống nên hydrotalxit có khả

năng phân tán anion rất lớn và trở thành một trong những loại chất chủ yếu để trao

đổi anion.

Phản ứng trao đổi anion thường ở dạng cân bằng sau:

[MII. MIII.X ] + Y= [MII. MIII.Y ] +X (1.1)

Sự trao đổi anion trong HT phụ thuộc chủ yếu vào tương tác tĩnh điện giữa

các lớp hydroxit tich điện dương với các anion đang trao đổi và mức năng lượng tự

do thấp nhất của sự hydrat hóa.

Để có thể trao đổi anion hoàn toàn, dung dịch huyền phù HT được khuấy

liên tục với lượng dư anion cần trao đổi; pH của quá trình trao đổi hoặc điều kiện

lọc rửa và sấy khô ảnh hưởng đến quá trình trao đổi anion. pH luôn luôn phải nằm

trong vùng tồn tại bền của lớp hydroxit và các anion bù trừ điện tích.

Page 36: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

22

1.3.1.2. Các phương pháp tổng hợp hydrotalxit

a) Phương pháp muối - oxit

Do bản chất của các chất tham gia phản ứng nên dẫn đến tên gọi của quá

trình tổng hợp này là phương pháp muối - oxit.

Phản ứng chung của phương pháp này là:

MIIO+xMIIIXm-3/m+(n+1)H2O→MII

1-xMIII

x(OH)2Xm

x/m.nH2O+xMIIXm2/m (1.2)

Phương pháp này được sử dụng lần đầu tiên bởi Boelm, Steinle và Vieweger

vào năm 1977 để điều chế HT [Zn-Cr-Cl]. Quá trình được thực hiện bằng cách cho

huyền phù của ZnO phản ứng với lượng dư dung dịch CrCl3 ở nhiệt độ phòng trong

vài ngày và đã thu được một chất có thành phần hóa học duy nhất tương ứng với

công thức ZnCr(OH)6 Cl.12H2O, đặc trưng cho hợp chất HT. Lai và Howe năm

1981 đã điều chế ra loại vật liệu tương tự bằng cách cho CrCl3 và ZnO ở dạng bùn

lỏng sệt và khuấy trộn trong 10 giờ. Điều kiện này đã được mô phỏng trong phòng

thí nghiệm Moteriau và đã thu được HT [Zn-Cr-Cl] có trật tự kém. De Roy, Besse

và Bendot, năm 1985 đã phát triển phương pháp này để điều chế các hợp chất khác

nhau từ kim loại hóa trị II, hóa trị III và các anion, đặc biệt là HT [Zn-Cr-Cl], HT

[Zn-Cr-NO3 ], HT [Zn-Al-Cl]... [40-44]

b) Phương pháp xây dựng lại cấu trúc

Được đề nghị vào năm 1983 bởi Miyata, dung dịch rắn Mg1-3x/2AlxO được

điều chế bằng cách nung HT [Mg-Al-CO3] khoảng từ 500-800oC. Sau đó hỗn hợp

được hydrat hóa trong dung dịch nước chứa anion khác tạo ra một HT mới.

Phương pháp này chủ yếu dựa trên sự nung ở nhiệt độ cao của HT ban đầu. Hỗn

hợp oxit sau khi nung được hydrat hóa trở lại với một anion khác để tạo ra một

pha HT mới. Bên cạnh đó một số HT cũng được tạo thành từ phương pháp trao

đổi ion [41,43].

c) Phương pháp muối – bazơ

Phương pháp này tiêu biểu cho một trong những phương pháp tổng hợp được

dùng nhiều nhất để điều chế HT bao gồm sự kết tủa đồng thời các hydroxit của hai

Page 37: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

23

hay nhiều cation kim loại hóa trị II và III. Phương pháp này được gọi là đồng kết tủa

có nghĩa là phải có tối thiểu hai hydroxit kim loại cùng kết tủa đồng thời.

Năm 1942, Feitkenecht và Gerber lần đầu tiên sử dụng phương pháp này

điều chế được HT [Mg- Al- CO3] bằng phản ứng của dung dịch rất loãng. Sau

đó, Gastuche, Brown và Mortlan 1976 đã phát triển phương pháp này để điều

chế HT [Mg- Al- CO3]; Miyata và Okada 1977 đã thay đổi một vài tham số như

nồng độ của các chất tham gia phản ứng (nồng độ dung dịch của hỗn hợp muối

kim loại nằm trong khoảng 0,1 M đến 3,5 M và giảm đến giá trị từ 0,01 M đến

0,1 M trong dung dịch phản ứng) hoặc những điều kiện tẩy rửa và sự kiểm soát

pH trong quá trình điều chế. Chính những yếu tố này ảnh hưởng đến sự hình

thành HT. Thuận lợi đầu tiên của phương pháp này là có thể điều chế HT với

thành phần xác định. Trên lý thuyết, sự có mặt đồng thời của một lượng lớn

hydroxit kim loại hóa trị II và III cho phép chúng ta hi vọng một phạm vi rộng

các hỗn hợp hydroxit dựa trên sự kết hợp khác nhau của MII và MIII. Xa hơn

nữa, các anion có thể được ổn định một cách dễ dàng bằng tỷ lệ thích hợp muối

của kim loại tương ứng, hoặc bằng sự đồng kết tủa trong dung dịch chứa anion

tương ứng miễn là có một số điều kiện thí nghiệm phải được lưu ý [40-43].

Sự đồng kết tủa có nghĩa là sự kết tủa các cation kim loại xảy ra theo tỷ lệ

của MII và MIII tương ứng, cũng như sự xác định trước điều kiện ban đầu. Trước

hết phải chỉ ra rằng yếu tố quyết định của sự đồng kết tủa là pH, vì vậy nên cần

có sự phân ly của ion OH- dẫn đến phản ứng tạo thành MII1-xM

IIIx(OH)2X

m-x/m.nH2O.

Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình điều chế HT [40-45].

* Ảnh hưởng của pH

- Kết tủa ở pH thay đổi:

+ Sự kết tủa ở điều kiện pH tăng dần: là phương pháp đơn giản để điều

chế hỗn hợp hydroxit kim loại bao gồm việc chuẩn độ điện thế của hỗn hợp

dung dịch muối kim loại với dung dịch bazơ của hydroxit kim loại kiềm hoặc

carbonate của kim loại kiềm (Ross và Kodama 1976). De Roy (1991) đã điều

chế hệ [Zn-Cr-Cl] bằng cách thêm dung dịch NaOH với tốc độ không đổi vào

Page 38: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

24

dung dịch hỗn hợp ZnCl2 và CrCl3, cho phép chúng ta xác định được pH của quá

trình kết tủa. Mặc dù chưa xác định được cơ chế, nhưng có thể phương pháp này

điều chế được M(OH)3 ở pH thấp rồi sau đó ion M2+ phản ứng với M(OH)3.

Trong suốt quá trình hình thành hỗn hợp hydroxit, có sự biến thiên về thành

phần của HT và những hợp chất hóa học không đồng nhất đã được tạo ra.

+ Kết tủa với pH giảm dần: phương pháp này HT được điều chế bằng

cách thêm dung dịch hỗn hợp muối kim loại có tính acid vào dung dịch hydroxit

kim loại kiềm MOH. Bish và Brindky đã điều chế được HT [Ni-Al-CO3] bằng

cách thêm vào hỗn hợp NaOH 1 M và dung dịch CO32- bão hòa một lượng xác

định hỗn hợp dung dịch muối NiCl2 và AlCl3.

Trong cả hai trường hợp trên, độ kết tinh của hợp chất HT sau điều chế rất

kém vì vậy cần phải xử lý thủy nhiệt để hoàn thiện cấu trúc.

- Kết tủa ở pH không thay đổi (sự đồng kết tủa): kết tủa ở một giá trị pH

không thay đổi là một phương pháp phổ biến để điều chế nhiều loại đất sét anion

tổng hợp khác nhau. Dung dịch muối được thêm vào với tốc độ xác định, dung

dịch kiềm được thêm vào để giữ cho pH không thay đổi. Các chất tham gia phản

ứng được khuấy trộn với tốc độ không đổi. Ta có thể điều chỉnh đồng thời các

yếu tố: Tốc độ thêm vào của dung dịch hai muối kim loại, pH, nhiệt độ kết tủa.

Ảnh hưởng của pH kết tủa lên sự hình thành hợp chất HT được chứng minh rõ

nhờ kết quả nhận được trên hệ thống [Zn-Al-Cl], 0.33[Cu- Cr- Cl] và 0.33[Zn – Cr-

Cl], 0.2[Zn-Al-Cl] khi điều chế trong khoảng pH từ 4 - 11. Với hợp chất [Zn-Al-

Cl], khoảng pH để thu được sản phẩm có cấu trúc dạng HT là từ 7 - 10, trong đó,

pH tối ưu là 8 - 9. Ở pH thấp hơn, ta thu được một hợp chất vô định hình, trong

khi với pH cao hơn thì những tinh thể Zn(OH)2 dạng brucite tồn tại cùng với pha

HT. Đối với sự hình thành HT tinh khiết có độ trật tự cao 0.33[Zn- Cr- Cl] thì pH

từ 4.5 - 5.0 và với pH lớn hơn 5 sẽ thu được vật liệu có độ kết tinh kém. Tuy

nhiên với pH tối ưu 4.5 thấp hơn pH kết tủa của Zn(OH)2 nên sẽ không có kết

tủa của Zn(OH)2 tại điều kiện đó.

Page 39: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

25

Phản ứng phải trải qua các quá trình: Đầu tiên tạo Cr(OH)3 rồi sau đó Zn2+

sẽ tác dụng với Cr(OH)3. Thành phần hóa học của sản phẩm cuối cùng sẽ phân

chia theo tỷ lệ ban đầu của M2+ và M3+.

Khoảng pH tối ưu có thể thay đổi tùy khả năng bền của anion trong vùng

pH nào. Với phương pháp đồng kết tủa ở pH không đổi này, sản phẩm có: độ kết

tinh, mức độ đồng nhất và pha tinh khiết hơn; phân bố kich thước và bán kính

trung bình của hạt ít bị ảnh hưởng bởi sự xử lý thủy nhiệt, là giai đoạn dài nhất

của quá trình tổng hợp HT; diện tích bề mặt và bán kính lổ xốp trung bình cao

hơn phương pháp kết tủa ở pH thay đổi.

* Ảnh hưởng của nhiệt độ

Trong nhiều trường hợp, giá trị pH tối ưu và thời gian hóa cũng không

đưa đến độ kết tinh cao của các pha HT và sự xử lý thủy nhiệt thường đem lại

kết quả tốt trong việc cải thiện độ kết tinh của gel khô và các vật liệu có độ kết

tinh kém.

Hầu hết các quá trình đồng kết tủa được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Do

đó, xử lý thủy nhiệt sau khi kết tủa thường có hiệu quả hơn.

Xử lý thủy nhiệt dựa trên sự tạo hơi nước một cách mãnh liệt để cải thiện

đáng kể tinh thể HT, nhưng với điều kiện nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phân hủy

HT. Có hai phương pháp thường được dùng:

- Phương pháp một hầu như có thể làm được bao gồm việc cung cấp nhiệt

cho một bình phản ứng không gỉ đóng kin có chứa dung dịch huyền phù của

LDH trước đó, tại nhiệt độ dưới điểm tới hạn ở áp suất tự sinh (Serna 1985).

Schuts và Biloen đã xử lý MgxAl(1-x)(OH)2(NO)x.nH2O (x = 0.20 và 0.25) theo

cách như vậy trong 18 giờ ở 210 0C đưa đến dạng kết tinh nằm trong khoảng μm.

- Phương pháp thứ hai là cung cấp nhiệt cho mẫu thử nằm trong ống bằng

vàng hoặc bạc được niêm kĩ dưới áp suất cao 1500 bars (Kruisink; Gadot 1991).

Page 40: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

26

* Ảnh hưởng của tốc độ nạp nguyên liệu và sự già hóa

Tốc độ nạp nguyên liệu và sự già hóa là hai yếu tố có ảnh hưởng đến sự

kết tinh của hỗn hợp hydroxit kép. Mặc dù, mọi người thừa nhận sự cần thiết

thực hiện tốc độ nạp nguyên liệu và các quá trình già hóa đối với sự kết tinh

nhưng có rất ít nghiên cứu cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số này đến

thành phần hóa học, hình thái cấu trúc, sự kết tủa của pha. Các điều kiện của sự

già hóa phải phù hợp với bản chất của HT thu được, ví dụ: [MII, MIII – NO3].

1.3.2. Tình hình nghiên cứu hữu cơ hóa hydrotalxit

1.3.2.1. Nghiên cứu biến tính hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn hữu cơ

Do HT có tính chất hấp thụ và trao đổi anion dễ dàng nên một trong các

hướng nghiên cứu được quan tâm nhất của HT đó là sử dụng như một chất mang

ức chế ăn mòn ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn cho kim

loại. Năm 2013 L. Wang và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng lớp phủ chứa HT

[Mg-Al] mang ức chế ăn mòn 8-hydroxiquinolat (8-HQ) trong bảo vệ chống ăn

mòn kim loại nhôm. Kết quả cho thấy anion 8-HQ đã chèn vào cấu trúc của HT

và lớp phủ chứa HT biến tinh đã có tác dụng tăng hiệu quả bảo vệ kim loại. Đây

là một hướng nghiên cứu tạo ra lớp phủ hữu cơ thân thiện môi trường để bảo vệ

chống ăn mòn của kim loại nhẹ và hợp kim [46]. Ảnh SEM của mẫu chứa HT

[Mg-Al] và HT [Mg-Al] biến tinh được trình bày trên hình 1.12.

Hình 1.12: Ảnh SEM của HT Mg/Al (a) và HT Mg/Al

biến tính 8-HQ (b) [46]

Shichang và cộng sự tại Trung quốc đã biến tính hữu cơ hóa bề mặt

hydrotalxit Mg/Al với dodecylsunphat natri (DS) bằng phương pháp trao đổi

ion. Kết quả phân tích cho thấy HT biến tính DS có khoảng cách lớp tăng so với

HT ban đầu (từ 0,78 nm lên 2,75 nm) và trong quá trình khâu mạch quang

Page 41: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

27

khoảng cách lớp còn tiếp tục tăng lên đến 4,29 nm (hình 1.13). So với HT ban

đầu, HT biến tính có tác dụng gia cường hiệu quả hơn các tinh chất nhiệt và tính

chất cơ lý của màng sơn, do HT biến tinh được phân tán tốt hơn, tương hợp tốt

hơn với polyme [47].

Hình 1.13: Giản đồ XRD của HT biến tính DS (a) và khâu mạch quang (b) [47]

Theo S.K. Poznyak và đồng nghiệp tại đại học Aveiro, Bồ Đào Nha [48],

có 2 cách tiếp cận chính tổng hợp HT mang ức chế ăn mòn anion hữu cơ để có

cấu trúc và thành phần đạt yêu cầu đó là trao đổi ion sử dụng tiền chất là HT và

tổng hợp trực tiếp bằng phương pháp đồng kết tủa. Tuy nhiên, phương pháp trao

đổi ion có ưu điểm hơn và thường được sử dụng nhiều hơn trong việc hữu cơ

hóa bề mặt HT để tránh sự tạo thành các muối không tan của cation kim loại với

các anion hữu cơ.

Chinh vì vậy năm 2015, bằng phương pháp trao đổi ion các tác giả này đã

tổng hợp thành công HT của Zn-Al và Mg-Al mang ức chế ăn mòn quinaldate

(QA) và 2-mercaptobenzothiazolat (MBT). Kết quả phân tich XRD cho thấy sự

có mặt của QA và MBT trong mạng HT với khoảng cách lớp tăng đáng kể, từ

0,891 nm lên 1,70 nm (đối với Mg-Al-MBT) và lên 1,74 nm (đối với Mg-Al-

QA); còn với Zn-Al-MBT khoảng cách lớp tăng từ 0,889 nm lên 1,72 nm (hình

1.14). Bằng phổ IR các tác giả cũng chỉ ra các dao động đặc trưng của QA và

MBT có mặt trong cấu trúc của HT (hình 1.15).

Page 42: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

28

Hình 1.14: Giản đồ XRD của HT trước và sau biến tính với QA và MBT [48]

Hình 1.15: Phổ IR của Mg-Al biến tính MBT (a) và QA (b) [48]

Y. Zang và đồng nghiệp tại Hà Lan đã nghiên cứu biến tính hai loại

hydrotalxit cacbonat (Mg(2)Al-CO3 và Mg(3)Al-CO3) với hai amin (11-

aminoundecanoic (11AUA) và p-aminobenzoic (pAB) và NaNO2 dựa trên tính

chất phục hồi cấu trúc của HT (hình 1.16) [49]. Đầu tiên bột HT được nung 3

giờ tại 500oC trong lò nung và làm lạnh tới nhiệt độ phòng trong môi trường khí

N2. Các oxit Mg-Al thu được sau đó được khuấy trong bình thủy tinh chứa nước

ấm (50oC) 30 phút trong môi trường N2. Sau đó, dung dịch muối natri của amin

hoặc NaNO2 được thêm vào và khuấy liên tục 20 giờ, pH dung dịch bằng 10.

Sản phẩm được lọc, sấy chân không tại 105oC trong 16-18 giờ. Kết quả phân

tích XRD, IR cho thấy các amin đã đi vào cấu trúc của HT với khoảng cách lớp

tăng đáng kể và hình thành các liên kết mới trong cấu trúc của HT (hình 1.17)

Page 43: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

29

Hình 1.16: Sơ đồ biến tính HT bằng amin hoặc nitrit dựa trên tính chất phục

hồi cấu trúc [49]

Hình 1.17: Giản đồ XRD (a) và IR (b) của mẫu Mg(2)Al-CO3 trước và sau

khi biến tính với amin [49]

N.T. Duong và cộng sự năm 2016 đã biến tính thành công HT của Zn-Al

với axit benzothiazolythiosuccinic (BTSA) và benzoat (BZ) bằng phương pháp

đồng kết tủa [50] trong dung dịch kiềm chứa đồng thời muối Zn2+, Al3+ với

BTSA hoặc BZ. Phản ứng được tiến hành 24 giờ tại 65oC trong môi trường khí

N2, pH dung dịch 8-10. Kết quả phân tích IR cho thấy trên phổ của HT-BTSA

và HT-BZ đều xuất hiện các dao động của liên kết Zn-O và Al-O tại số sóng

423, 630 cm-1 (đối với HT-BTSA) và 427, 623 cm-1 (đối với HT-BZ). Ngoài ra

cũng xuất hiện dao động của liên kết trong nhóm COO- tại số sóng 1580, 1423

cm-1 (đối với HT-BTSA) và 1587, 1535 cm-1 (đối với HT-BZ). Kết quả này cho

thấy sự có mặt của BTSA và BZ trong HT. Kết quả này cũng được khẳng định bởi

giản đồ XRD với sự gia tăng đáng kể khoảng cách lớp mạng của HT (hình 1.18).

Page 44: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

30

Hình 1.18: Phổ IR và giản đồ XRD của (a) HT, (b) HT-BTSA và (c) HT-BZ [50]

1.3.2.2. Nghiên cứu silan hóa bề mặt hydrotalxit

Các nghiên cứu ứng dụng của vật liệu nano trên cơ sở HT trong lớp phủ

hữu cơ cho thấy HT vừa có tác dụng gia cường tính chất cơ lý vừa tăng hiệu quả

bảo vệ chống ăn mòn kim loại cho các lớp phủ trên cơ sở nhiều loại polyme

khác nhau. Tuy nhiên, khả năng gia cường tính chất cũng như tăng hiệu quả bảo

vệ chống ăn mòn cho lớp phủ hữu cơ của HT phụ thuộc vào độ phân tán trong

nền polyme. Để cải thiện sự tương hợp, tăng độ phân tán trong nền polyme, HT

được biến tính, hữu cơ hóa bề mặt bằng các chất hoạt động bề mặt kết hợp với

các hợp chất silan [50 - 56].

Năm 2008, J. Zhu và cộng sự tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã

nghiên cứu biến tính HT Mg/Al bằng Na- dodecyl sunfonat (SDS) và phenyl-

trimetoxisilan (PTMS) tại nhiệt độ phòng trong 20 giờ có khuấy. Kết quả XRD

cho thấy chỉ có mẫu HT biến tính bằng SDS có cấu trúc của HT còn HT biến

tính cả SDS và PTMS vừa có cấu trúc của HT vừa có cấu trúc giống vật liệu

smectit (hình 1.19) [57].

Page 45: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

31

Hình 1.19: Giản đồ XRD của mẫu HT và HT biến tính [57]

Q. Tao và các cộng sự tại Viện Địa hóa, Viện Hàn lâm khoa học Quảng

Châu, Trung Quốc nghiên cứu biến tính bề mặt HT với hợp chất 3-

aminopropyltriethoxisilan (APTS) bằng phương pháp đồng kết tủa với sự có mặt

của natri dodecyl sunfat. Các kết quả phân tích cho thấy có sự gắn APTS lên

bề mặt HT, thông qua phản ứng trùng ngưng của APTS đã thủy phân với –

OH trên bề mặt HT. Với nồng độ chất hoạt động bề mặt dodecyl sunfonat

thấp, APTS gắn lên mặt bên ngoài và cạnh của HT. Với nồng độ dodecyl sunfonat

cao, APTS được gắn lên cả bề mặt bên ngoài và trong giữa các lớp HT [8, 9].

Để cải thiện độ phân tán của HT trong polyme, Y. Yuan và cộng sự đã

biến tính HT bằng natri dodecyl sunphat (SDS) kết hợp với [3-(metyl-

acrocyl)propyl]trimetoxisilan (KH570) và chế tạo màng acrylat khâu mạch UV

chứa HT biến tính. Kết quả phân tích XRD cho thấy HT phân tán tốt trong màng

nanocompozit và có sự hình thành liên kết vi cấu trúc của HT trong lớp phủ

nanocomposit polyme/HT biến tính. Sự hình thành liên kết được mô tả trong sơ

đồ hình 1.20. Các tính chất cơ lý và tinh chất nhiệt của màng nanocompozit

được cải thiện đáng kể với 5% HT biến tính [58].

Page 46: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

32

Hình 1.20: Sơ đồ biến tính HT và khâu mạch màng nanocompozit polyme/HT

biến tính [58]

Tiếp đó, L. Hu và cộng sự đã cải thiện độ phân tán của hydrotalxit trong

polyme bằng cách tách lớp HT trước khi đưa vào nhựa acrylat. HT hữu cơ hóa

bằng dodecylsunphat được biến tính tiếp với 3-(2,3-epoxypropoxi)propyl

trimetoxisilan. Phân tích TEM cho thấy sau khi khâu mạch UV, HT đã phân tán

dạng tách lớp trong màng nanocompozit (hình 1.21). Polyme nanocompozit với

5 % HT có độ bền kéo đứt cao hơn hẳn polyme ban đầu [59].

Hình 1.21: Ảnh TEM của màng acrylat khâu mạch UV chứa 5% HT biến tính [59]

J. Liu và đồng nghiệp tại Trung Quốc [60] đã biến tính thành công HT

(ZnAlCe-NO3-) với silan GPS nhằm bảo vệ cho bề mặt hợp kim Al bằng cách

phân tán 3 mg/L của HT vào sol của silan GPS (GPS:rượu:nước có tỷ lệ thể tích

1: 3,5:1) trong 1 giờ khuấy. Kết quả phân tích cho thấy các hạt HT phân tán đều

trong dung dịch sol-gel của GPS.

Page 47: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

33

1.3.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng hydrotalxit trong lớp phủ hữu cơ

HT hay còn gọi là hydroxit lớp kép có cấu trúc gồm các lớp hydroxit

mang điện tich dương được cân bằng điện tích bằng các anion mang điện tích

âm nằm xen giữa các lớp. Do có thể tổng hợp được dễ dàng nên HT được ứng

dụng ngày càng nhiều trong chế tạo vật liệu nanocompozit. Nanocompozit trên

cơ sở HT có các tính chất cơ lý vượt trội so với compozit thông thường như độ

bền cơ lý, độ bền nhiệt cao, có khả năng chống cháy. Nhiều công trình nghiên

cứu cho thấy HT cũng có khả năng gia cường tính chất của polyme không kém

gì clay trong metylmetacrylat, epoxy. Gần đây nano HT được nghiên cứu sử dụng làm

chất gia cường trong lớp phủ hữu cơ, nó có tác dụng cải thiện các tính chất nhiệt, tính

chất cơ lý của màng, tăng khả năng chống cháy [47, 51, 52, 58, 59, 61, 62].

HT bên cạnh việc được sử dụng để gia cường các tính chất cơ lý cho các

lớp phủ hữu cơ thì HT còn được nghiên cứu ứng dụng để tăng hiệu quả bảo vệ

chống ăn mòn kim loại cho các lớp phủ. Do đặc tính cấu trúc có khả năng trao

đổi anion, HT được nghiên cứu làm chất ức chế ăn mòn và chất mang ức chế ăn

mòn trong lớp phủ bảo vệ hữu cơ [53-56, 63-66].

* Lớp phủ hữu cơ hệ dung môi

Z. Wang và cộng sự tại Viện Hàn lâm Trung quốc đã nghiên cứu sử dụng

nano hydrotalxit trong sơn chống cháy hệ dung môi, kết quả cho thấy nano

hydrotalxit ở nồng độ 1,5% đã có tác dụng cải thiện tính chất cơ lý như độ bám

dinh, độ bền uốn và khả năng chống cháy của màng sơn [51].

D. Álvarez và cộng sự tại Đại học Vigo, Tây Ban Nha đã tổng hợp và

nghiên cứu tác dụng ức chế ăn mòn của HT Mg/Al trong lớp phủ sol-gel trên

nền hợp kim nhôm [53]. Nồng độ HT trong lớp phủ sol-gel nghiên cứu trong

khoảng 1-10%. Các tác giả chỉ ra rằng khi có mặt HT đã tăng 50% độ bám dính của

lớp phủ với nền hợp kim nhôm. Điều này do sự hình thành các liên kết mới giữa

nhóm alkoxit thủy phân (thường là nhóm silanol Si–OH) của HT và hydroxit nhôm

trên bề mặt nhôm. Đồng thời phản ứng ngưng tụ giữa các alkoxit của HT cũng xảy

ra hình thành màng mới có tác dụng tăng khả năng bảo vệ của lớp phủ.

M-OH(dung dịch) + Al-OH(bề mặt kim loại) M-O-Al(giao diện bề mặt) +H2O (1.3)

M-OH(dung dịch) + M’-OH(dung dịch) M-O-M’(màng sol-gel) +H2O (1.4)

(M, M’ là Si, Zr, Ti…)

Kết quả đo tổng trở điện hóa của mẫu hợp kim nhôm phủ màng chứa HT

nồng độ khác nhau (0, 1, 5 và 10% về khối lượng) sau 210 giờ ngâm trong dung dịch

Page 48: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

34

NaCl 0,1 M cho thấy khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ tăng lên khi có mặt

HT và khả năng bảo vệ của lớp phủ tăng khi nồng độ HT tăng (hình 1.22).

Hình 1.22: Phổ tổng trở dạng Bode của mẫu phủ màng chứa HT nồng độ

khác nhau [53]

* Lớp phủ hữu cơ hệ nước:

Fabrice Leroux và cộng sự tại Đại học Blaise Pascal, Pháp cùng với H. H

Hintze - Bruening và cộng sự tại công ty BASF, Đức đã tổng hợp hydrotalxit và

chế tạo lớp phủ nanocompozit trên cơ sở HT hữu cơ và polyme hệ nước [61,

62]. Màng nanocompozit trên cơ sở HT hữu cơ hóa bằng axit 4-

aminobenzene sulfonic và polyuretan hệ nước đã được chế tạo. Phân tích

cấu trúc bằng TEM cho thấy, HT biến tinh được phân tán đều trong nền

polyuretan, không có hiện tượng co cụm và các hạt HT ở dạng xen lớp trong

màng nanocompozit, khoảng cách lớp của HT tăng từ 1,5 nm lên 10 nm. Các tác

giả đã chỉ ra rằng HT biến tính bằng 3-aminobenzenesulfonate, 4-

hydroxibenzenesulfonate, benzenesulfonate đã có tác dụng tăng độ bền va đập

của màng sơn ô tô trên cơ sở polyuretan.

Năm 2011, nhóm tác giả A. Collazo và cộng sự đã chỉ ra rằng HT có khả

năng ức chế ăn mòn trong lớp phủ sol – gel, một vài giả thuyết cho rằng nó có

liên quan đến khả năng trao đổi anion của chúng, khả năng này tăng lên khi HT

được hoạt hóa nhiệt. Một vài kỹ thuật đã được sử dụng để phân loại HT nung và

không nung; bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD), (FT-IR), nhiệt vi sai, các tác giả đã

phân tích hoạt động ức chế của các lớp phủ sol – gel được pha tạp 10% HT;

những thử nghiệm gia tốc và tổng trở điện hóa của mẫu phủ (hình 1.23) đã được

sử dụng để đánh giá lớp phủ sol-gel có chứa HT nung ủ và HT không nung ủ.

Kết quả thu được, lớp phủ có chứa HT hoạt hóa nhiệt có khả năng bảo vệ chống

ăn mòn tốt hơn so với lớp phủ chứa HT không hoạt hóa nhiệt [63].

Page 49: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

35

Hình 1.23: Phổ tổng trở dạng Bode của mẫu phủ màng: sol-gel (SG), Sol-gel

chứa HT (SG+HT) và sol-gel chứa HT nung (SG+CHT) [63]

HT của Zn-Al mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolythiosuccinic

(BTSA) và benzoat (BZ) tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa được ứng

dụng trong lớp phủ epoxy với hàm lượng 1,5% để bảo vệ chống ăn mòn cho

thép cacbon [50]. Kết quả mô đun tổng trở tại tần số 100 mHz theo thời gian

ngâm 42 ngày trong dung dịch NaCl 0,5 M của mẫu thép cacbon phủ màng

epoxy có chứa và không chứa HT mang ức chế ăn mòn cho thấy sự có mặt của

BZ đã cải thiện đáng kể khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy cho

thép cacbon (hình 1.24) .

Hình 1.24: Sự thay đổi giá trị Z100mHz theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl

0,5 M của mẫu thép cacbon phủ: epoxy trắng (a), epoxy 2chứa 1,5% HT (b),

epoxy chứa 1,5% HT-BTSA (c) và epoxy chứa 1,5% HT-BZ (d) [50]

Page 50: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

36

S. K. Poznyak và cộng sự, Đại học Aveiro, Bồ Đào Nha đã tổng hợp và

nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn hợp kim nhôm trong môi trường NaCl của

HT Mg/Al và Zn/Al chứa các ức chế ăn mòn hữu cơ, quinaldate and 2-

mercaptobenzothiazolat. Các tác giả đã chỉ ra rằng có sự giải phóng các anion

hữu cơ qua phản ứng trao đổi anion với Cl- và ức chế ăn mòn kim loại [65].

Năm 2012, J. Tedim và cộng sự, Đại học Aveiro, Bồ Đào Nha cũng

nghiên cứu ảnh hưởng của HT Zn/Al- nitrat, đến các tính chất che chắn ion Cl-

của lớp phủ hữu cơ [54]. Các kết quả thu được cho thấy HT nitrat trong lớp phủ

đã có tác dụng giảm đáng kể sự thấm ion Cl- vào màng. Tác dụng giảm độ thấm

Cl- của màng khi có mặt HT nitrat là do tác dụng bẫy ion Cl- của HT nitrat, do

đó làm chậm sự khuyếch tán ion Cl- qua màng đến bề mặt kim loại, do đó làm

chậm quá trình ăn mòn. Các kết quả này khẳng định vai trò bảo vệ chống ăn

mòn của HT trong lớp phủ hữu cơ.

Bên cạnh các ức chế ăn mòn hữu cơ, một số ức chế ăn mòn vô cơ cũng đã

được nghiên cứu sử dụng để biến tính hydrotalxit và ứng dụng trong lớp phủ

hữu cơ.

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 HT

Zn/Al-decavanadat [5]. Bảo vệ chống ăn mòn đạt được do sự nhả vanadat và

Zn2+ có tác dụng ức chế ăn mòn anot và catot tương ứng cho nhôm. Sự trao đổi

anion decavanat kich thước lớn bằng ion clorua kich thước nhỏ trong cấu trúc

HT được nghiên cứu bằng phổ nhiễu xạ tia X. Các kết quả thu được cho thấy lớp

phủ chứa HT Zn/Al -decavanadat vẫn chưa có khả năng bảo vệ tương đương lớp

phủ chứa .

M. Morcillo và cộng sự tại Trung tâm nghiên cứu luyện kim quốc gia,

Tây Ban Nha đã nghiên cứu ảnh hưởng của HT- vanadat đến khả năng bảo vệ

chống ăn mòn của màng alkyd và so sánh với silica trao đổi ion, TiO2 và

ZnCrO4 [6, 67]. Kết quả cho thấy màng sơn chứa HT-vanadat với các nồng độ

khác nhau (5-15%) đều có tính chất bảo vệ chống ăn mòn kém hơn màng sơn

chứa kẽm. Nồng độ 10% HT-vanadat cho khả năng tốt nhất. Khả năng bảo vệ

chống ăn mòn phụ thuộc vào sự nhả vanadat từ HT.

M. Zhang và cộng sự đã tổng hợp HT mang molypdat (HT – MoO42-) làm

bột màu chống ăn mòn mới trong bảo vệ hợp kim Mg [7]. Kết quả bột màu đã

có những đặc tính tiêu biểu của molypdat cùng với HT và bột màu thu được có

dạng phiến cấu trúc nano với kich thước 35-60 nm. Kết quả đo tổng trở điện hóa

Page 51: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

37

cho thấy, lớp phủ chứa bột màu HT– MoO42- trên hợp kim Mg đã có tinh bảo vệ

ăn mòn cao hơn rõ rệt hơn so với bột màu stronti . Cơ chế bảo vệ chống ăn 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 molypdat và Zn2+.

Dandan Li và cộng sự tại phòng thí nghiệm Vật liệu nhẹ và công nghệ bề

mặt, Trung Quốc đã tổng hợp hydrotalxit chứa tungstat và nghiên cứu khả năng

bảo vệ chống ăn mòn cho hợp kim Magie của màng sơn epoxy chứa 10%

hydrotalxit-tungstat. Kết quả cho thấy trong dung dịch NaCl, anion WO42- được

giải phóng ra từ HT trong khi đó các ion Cl- lại bị hấp phụ bởi HT. HT-tungstat

có tác dụng tăng đáng kể khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy [56].

Các nghiên cứu sử dụng HT làm chất mang ức chế ăn mòn cho thấy các

anion ức chế có thể được chèn vào cấu trúc của HT và các anion ức chế có thể

được giải phóng ra từ HT vào dung dịch NaCl và có tác dụng bảo vệ chống ăn

mòn kim loại. Các ức chế ăn mòn vô cơ chủ yếu được nghiên cứu là vanadat và

molypdat và tungstat. Ức chế ăn mòn hữu cơ chứa nhóm cacboxilat cũng được

nghiên cứu, nhưng không nhiều. Hai loại HT chủ yếu được nghiên cứu sử dụng

mang ức chế ăn mòn là HT của Mg/Al và Zn/Al. Các anion có thể được sử dụng

kết hợp với nano oxit để tăng khả năng ức chế ăn mòn. Một số lớp phủ hữu cơ

chứa pigment HT mang ức chế ăn mòn vanadat đã tương đương với lớp phủ

chứa . Tuy nhiên đa số HT mang ức chế ăn mòn nghiên cứu vẫn chưa có khả

năng bảo vệ tương đương trong lớp phủ hữu cơ. Ảnh hưởng của độ phân tán

của HT mang ức chế trong nền polyme, độ tương hợp với các hệ polyme, sự

tương tác giữa HT và polyme đến các tính chất và khả năng bảo vệ chống ăn

mòn của lớp phủ nanocompozit chưa được nghiên cứu. Các nghiên cứu chủ

yếu tập trung vào bảo vệ chống ăn mòn cho hợp kim nhôm, chưa có các

nghiên cứu cụ thể cho việc bảo vệ chống ăn mòn cho thép.

Ở Việt Nam đã có các nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng HT làm chất xúc

tác và chất hấp thụ, nhưng không nhiều. Nhóm tác giả Đinh Thị Ngọ, Đại học

Bách khoa Hà Nội nghiên cứu sử dụng HT làm xúc tác cho phản ứng hydro hóa

và làm sạch dầu [68]. Bùi Quang Cư, Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm

KHCNVN nghiên cứu chế tạo HT Mg/Al để xử lý, hấp thụ thuốc nhuộm trong

nước thải nhuộm [69]. Nguyễn Văn Sức, Đại học Công nghiệp, Thành phố Hồ

Chi Minh đã nghiên cứu tổng hợp HT Mg/Al để hấp thụ uranium [70]. Ngô

Minh Đức, Đại học Sư phạm Đà Nẵng, đã tổng hợp HT MgAl để hấp thụ ion

Cd2+ trong nước [71].

Page 52: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

38

Gần đây, phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn

lâm KHCNVN đã nghiên cứu biến tính HT bằng ức chế ăn mòn hữu cơ, ức chế ăn

mòn vô cơ và ứng dụng trong lớp phủ epoxy [72-75]. Kết quả cho thấy khả năng

bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy tăng đáng kể khi có mặt HT biến tính. Bên

cạnh đó HT có tác dụng tăng độ bền nhiệt, khả năng chống cháy của màng epoxy.

Tuy nhiên các nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc tổng hợp HT mang ức chế ăn mòn

hữu cơ mà chưa biến tính thêm với các hợp chất silan để tăng độ phân tán của HT

trong nền polyme nhằm tăng tinh chất cơ lý cũng như khả năng bảo vệ chống ăn

mòn sắt thép của lớp phủ. Vì vậy, trong luận án này sẽ tiến hành tổng hợp HT

mang ức chế ăn mòn và biến tính với các hợp chất silan nhằm nâng cao hiệu quả

bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon của lớp phủ epoxy.

Page 53: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

39

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

Bảng 2.1: Hóa chất, nguyên liệu sử dụng trong luận án

Stt Tên hóa chất Công thức Nơi sản

xuất

Độ

tinh

khiết

1 Nhôm nitrat Al(NO3)3.9H2O Merck P.A

2 Kẽm nitrat Zn(NO3)2.6H2O Merck P.A

3 Natri molypdat Na2MoO4..2H2O Merck P.A

4

Axit

benzothiazolylthiosuccinic

(BTSA)

C11H9O4S2N

COOH

S – CH – CH2 - COOH

N

S

Ciba P

5

N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxi

silan (APS)

C8H22O3N2Si

Merck P.A

6

3-glycidoxipropyltrimetoxi

silan (GS)

C9H20O5Si

Merck P.A

7 Natri clorua NaCl Trung

Quốc P

8 Etanol C2H5OH Trung

Quốc P

9 Xylen C8H10 Trung

Quốc P

11 Natri hydroxit NaOH Trung

Quốc P.A

12 Epoxy YD-011X75 450-500 g/eq Kudo P

13 Epoxy EPON 828 185-192 g/eq Hexion P

14 Chất đóng rắn Polyamin

307D-60

180 g/eq Kudo P

15

Chất đóng rắn

EPIKURE 8537-WY-60

174 g/eq

Hexion P

Page 54: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

40

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 kich 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 kich 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,

Page 55: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

41

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 500C 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 nhiều lần bằng hỗn hợp etanol/nước cất. Kết tủa

được sấy 24 giờ ở 500C trong chân không thu được 7,5 g hydrotalxit mang ức chế

ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần, quy trình

tổng hợp được trình bày trên hình 2.1; hình 2.2.

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

Dung dịch:

Zn(NO3)2, Al(NO3)3

Dung dịch NaOH 1M

duy trì pH = 8-10

Dung dịch chứa: Chất ức

chế ăn mòn và NaOH

Khuấy đều

Sục khí N2

Page 56: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

42

Hình 2.2: Quy trình tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

axit benzothiazolylthiosuccinic

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 60oC trong 6 giờ, sau

đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa được sấy ở 50oC trong chân không, thu được

Hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn

Dung dịch chứa:

Zn(NO3)2, Al(NO3)3

Dung dịch chứa:

Chất ức chế ăn mòn và NaOH

Phản ứng được giữ ở 650C,

trong 24 giờ, pH=8-10

Tách kết tủa, lọc và rửa bằng nước cất và

sấy trong chân không ở 500C

Page 57: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

43

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, quy

trình tổng hợp được trình bày trên hình 2.3, hình 2.4.

Hình 2.3: Quy trình tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và biến tính bề

mặt bằng silan

Dung dịch chứa:

Zn(NO3)2, Al(NO3)3

Dung dịch chứa:

Chất ức chế ăn mòn và NaOH

Phản ứng được giữ ở 650C,

trong 24 giờ, pH=8-10

Tách, rửa kết tủa bằng hỗn hợp

etanol/H2O

Dung dịch chứa silan

Phản ứng giữ ở 600C

trong 6 giờ

Tách kết tủa, rửa bằng nước cất và

sấy trong chân không ở 500C

HT - Ức chế

ăn mòn - Silan

Page 58: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

44

Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và biến

tính bề mặt bằng silan

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 650C, 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 500C trong chân không thu được 6,5 g hydrotalxit mang ức chế ăn

Dung dịch chứa

hydrotalxit mang chất ức

chế ăn mòn

Dung dịch chứa silan Khuấy đều

Page 59: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

45

mòn molypdat. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần, quy trình tổng hợp được thực hiện

tương tự như trên hình 2.1.

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 khuấy đều, giữ ở 60oC trong 6 giờ, sau

đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa được sấy ở 50oC trong chân không, thu được

hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến tính bằng hợp chất N -

(2 - aminoetyl) - 3 -aminopropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan là 3%. Thí

nghiệm được lặp lại 3 lần, các bước tổng hợp được trình bày trên hình 2.2.

2.2.6. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính

bằng 3- glycidoxipropyltrimetoxisilan.

Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat biến tính bằng 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan (HTMGS) 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 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan (hàm lượng silan là 3% so với hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn). Hỗn hợp phản ứng được khuấy đều, giữ ở 60oC trong 6 giờ, sau

đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa được sấy ở 50oC trong chân không, thu được

hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến tính bằng hợp chất 3-

Page 60: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

46

glycidoxipropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan là 3%. Thí nghiệm được lặp lại 3

lần, các bước tổng hợp được trình bày trên hình 2.2.

2.3. Chế tạo màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính

2.3.1. Chuẩn bị mẫu thép

Các bước chuẩn bị mẫu thép CT3 kich thước 10×15×0,2 cm:

- Rửa sạch sạch dầu, mỡ bám trên bề mặt bằng xà phòng;

- Sử dụng giấy mài với kich thước hạt 400 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

Các bước thực nghiệm chế tạo màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit

biến tinh được trình bày trên bảng 2.2 và trên hình 2.5

Bảng 2.2: Các bước thực hiện quá trình tạo màng epoxy hệ dung môi chứa

hydroralxit biến tính

Màng epoxy hệ dung môi

Các bước tiến hành thực nghiệm

Màng epoxy chứa HTBA

3% (EP-HTBA)

- Xử lý bề mặt thép CT3 như trình bày ở mục

2.3.1

- HTBA được phân tán trong dung môi bằng khuấy từ

và rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 2 giờ.

- Phối trộn dung dịch chứa HTBA với epoxy (YD-

011X75) bằng khuấy từ và rung siêu âm xen kẽ

trong khoảng 4 giờ thu được hỗn hợp

HTBA/epoxy.

- Phối trộn chất đóng rắn (Polyamin 307D-60) với

hỗn hợp HTBA/epoxy trước khi tạo màng.

- Màng sơn được tạo bằng máy tạo màng li tâm. Độ

dày của màng sau khô là 30 µm, độ dày màng sơn

được đo bằng máy đo độ dày MINITest 600 của

ERICHEN.

Page 61: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

47

Màng epoxy chứa HTBAS

3% (EP-HTBA)

- Xử lý bề mặt thép CT3 như trình bày ở mục

2.3.1

- HTBAS được phân tán trong dung môi xylen

bằng khuấy từ và rung siêu âm xen kẽ trong

khoảng 2 giờ.

- Phối trộn dung dịch chứa HTBAS với epoxy

(YD-011X75) bằng khuấy từ và rung siêu âm xen

kẽ trong khoảng 4 giờ thu được hỗn hợp

HTBA/epoxy.

- Phối trộn chất đóng rắn (Polyamin 307D-60) với

hỗn hợp HTBAS/epoxy trước khi tạo màng.

- Màng sơn được tạo bằng máy tạo màng li tâm. Độ

dày của màng sau khô là 30 µm, độ dày màng sơn

được đo bằng máy đo độ dày MINITest 600 của

ERICHEN.

Hình 2.5: Quy trình chế tạo màng epoxy hệ dung môi chứa hydrotalxit biến tính

Khuyếch tán trong

dung môi

Hydrotalxit biến

tính hữu cơ

Epoxy

Hòa dung môi

Phối trộn

Chất đóng rắn Hỗn hợp Epoxy/Hydrotalxit

biến tính hữu cơ

Màng sơn Epoxy/Hydrotalxit

biến tính hữu cơ

Khoảng 2 giờ

Khoảng 4 giờ

Page 62: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

48

2.3.3. Chế tạo màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính

Các bước thực chế tạo màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính

được trình bày trên bảng 2.3 và trên hình 2.6.

Bảng 2.3: Các bước thực hiện quá trình tạo màng epoxy hệ nước chứa

hydroralxit biến tính

Màng epoxy hệ nước

Các bước tiến hành thực nghiệm

Màng epoxy chứa HTM

3% (EW-HTM)

- Xử lý bề mặt thép CT3 như trình bày ở mục

2.3.1

- HTM được phân tán trong dung môi H2O bằng

khuấy từ và rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 2

giờ.

- Phối trộn dung dịch chứa HTM với chất đóng

rắn (EPIKURE 8537-WY-60) bằng khuấy từ và

rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 4 giờ thu được

hỗn hợp HTM/chất đóng rắn.

- Phối trộn hỗn hợp HTM/chất đóng rắn với epoxy

(EPON 828) bằng khuấy từ và rung siêu âm xen

kẽ trước khi tạo màng.

- Màng sơn được tạo bằng máy tạo màng li tâm. Độ

dày của màng sau khô là 30 µm, độ dày màng sơn

được đo bằng máy đo độ dày MINITest 600 của

ERICHEN.

Màng epoxy chứa HTMS

3% (EW-HTMS)

- Xử lý bề mặt thép CT3 như trình bày ở mục

2.3.1

- HTMS được phân tán trong dung môi H2O bằng

khuấy từ và rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 2 giờ.

Page 63: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

49

- Phối trộn dung dịch chứa HTMS với chất đóng

rắn (EPIKURE 8537-WY-60) bằng khuấy từ và

rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 4 giờ thu được

hỗn hợp HTM/chất đóng rắn.

- Phối trộn hỗn hợp HTMS/chất đóng rắn với

epoxy (EPON 828) bằng khuấy từ và rung siêu âm

xen kẽ trước khi tạo màng.

- Màng sơn được tạo bằng máy tạo màng li tâm. Độ

dày của màng sau khô là 30 µm, độ dày màng sơn

được đo bằng máy đo độ dày MINITest 600 của

ERICHEN.

Màng epoxy chứa HTMGS

3% (EW-HTMGS)

- Xử lý bề mặt thép CT3 như trình bày ở mục 2.3.1

- HTMGS được phân tán trong dung môi H2O

bằng khuấy từ và rung siêu âm xen kẽ trong

khoảng 2 giờ.

- Phối trộn dung dịch chứa HTMGS với chất

đóng rắn (EPIKURE 8537-WY-60) bằng khuấy từ

và rung siêu âm xen kẽ trong khoảng 4 giờ thu

được hỗn hợp HTM/chất đóng rắn.

- Phối trộn hỗn hợp HTMGS/chất đóng rắn với

epoxy (EPON 828) bằng khuấy từ và rung siêu âm

xen kẽ trước khi tạo màng.

- Màng sơn được tạo bằng máy tạo màng li tâm. Độ

dày của màng sau khô là 30 µm, độ dày màng sơn

được đo bằng máy đo độ dày MINITest 600 của

ERICHEN.

Page 64: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

50

Hình 2.6: Quy trình chế tạo màng epoxy hệ nước chứa hydrotalxit biến tính

2.4. Các phương pháp phân tích cấu trúc, tính chất của hydrotalxit

2.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)

Phổ hồng ngoại dùng để xác định thành phần các nhóm chức của phân tử

chất nghiên cứu dựa vào các tần số đặc trưng trên phổ của các nhóm chức trong

phân tử. Phổ IR của hydrotalxit biến tính và màng epoxy chứa hydrotalxit biến

tinh được đo trên máy Nicolet Nexus tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam với các điều kiện sau: sử dụng kỹ thuật ép viên

KBr, độ phân giải 8 cm-1, mỗi mẫu được quét 16 lần trong dải số sóng từ 4000 cm-1

- 400 cm-1.

Hydrotalxit

biến tính

Khuyếch tán trong H2O Chất đóng rắn

Phối trộn

Epoxy

Hỗn hợp chất đóng rắn/

Hydrotalxit biến tính hữu cơ

Màng sơn Epoxy/ Hydrotalxit biến

tính hữu cơ

Khoảng 2 giờ

Khoảng 4 giờ

Page 65: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

51

2.4.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X là một kỹ thuật phổ biến để nghiên cứu cấu

trúc tinh thể và khoảng cách giữa các nguyên tử. Nhiễu xạ tia X dựa trên sự giao

thoa của các tia đơn sắc trong vùng tia X và mẫu tinh thể phân tích. Sự tương tác

của tia tới với mẫu tạo ra tia phản xạ và tia nhiễu xạ.

Để tính khoảng cách (d) giữa các lớp hydrotalxit ta dùng phương trình định

luật Vulf-Bragg: λ = 2dsinθ

Trong đó: λ là chiều dài bước sóng của chùm tia X, d là khoảng cách giữa

các mặt phản xạ, θ là góc giữa chùm tia phản xạ và mặt phản xạ.

Phương pháp nhiễu xạ tia X được đo trên máy SIEMEN D5000 của hãng

Brucker – Đức với detector bằng đồng, bước sóng = 1,5416 Å tại Viện Khoa học

Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Phương pháp SEM cho phép xác định được kich thước, hình dạng tinh thể

của các hạt và cấu trúc tinh thể của vật liệu. Trong luận án này, hình thái cấu trúc

của hydrotalxit biến tính và hình thái cấu trúc bề mặt màng epoxy được chụp trên

máy Hitachi S-4800 của Hitachi Nhật Bản tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.5.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Phổ hấp thụ nguyên tử là một kỹ thuật phân tich để đo nồng độ hàm lượng

các nguyên tố. Phương pháp này sử dụng bước sóng ánh sáng được hấp thụ đặc

biệt bởi một nguyên tố. Nguyên tắc đo dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ

cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do của nguyên tố cần xác định. Đối với

mỗi nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ nhạy nhất của phổ phát

xạ nguyên tử của chính nguyên tử đó. Hàm lượng của các nguyên tố kim loại trong

hydrotalxit được xác định bằng phổ hấp thụ nguyên tử được đo trên máy PE 3300

tại viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Page 66: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

52

2.4.5. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến

Phương pháp phổ UV-VIS được dùng để xác định hàm lượng BTSA trong

hydrotalxit biến tính. Mẫu đo được đựng trong cuvet có chiều dày 1cm. Vật liệu

chứa mẫu không được hấp thụ ánh sáng trong khoảng đo, làm bằng thạch anh.

Phổ UV/Vis được đo trên máy phổ tử ngoại khả kiến CINTRA 40, GBC (Mỹ)

tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.5. Các phương pháp điện hóa

2.5.1. Phương pháp tổng trở điện hóa

Tổng trở điện hoá là phương pháp cho phép phân tich các quá trình điện hoá

theo từng giai đoạn. Đây là một trong các phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu các

quá trình ăn mòn điện hoá xảy ra trên bề mặt phân chia pha. Đây cũng là phương

pháp hiện đại cho kết quả có độ tin cậy cao, có thể xác định được chính xác các

thông số của màng sơn như: Điện trở màng Rf, điện dung màng Cf và đánh giá

đúng tình trạng của mẫu, không áp đặt điều kiện bên ngoài (phương pháp nghiên

cứu không phá huỷ) và phán đoán được quá trình ăn mòn.

Sơ đồ đo tổng trở là hệ 3 điện cực: Điện cực làm việc là mẫu thép phủ màng

sơn được chụp ống PVC hình trụ có chứa dung dịch NaCl 3%, diện tích tiếp xúc của

bề mặt mẫu với môi trường xâm thực là 28 cm2, điện cực so sánh là điện cực

calomen bão hòa, điện cực đối là điện cực platin.

Trong luận án này, tổng trở điện hóa của các màng epoxy chứa các loại

hydrotalxit biến tính, màng epoxy không chứa hydrotalxit biến tính phủ trên mẫu

thép CT3 ngâm trong dung dịch NaCl 3% theo thời gian ngâm được đo trên máy

AUTOLAB P30. Các phép đo đặt ở chế độ quét tự động trong dải tần số từ 100 kHz

đến 10 mHz. Máy đo tổng trở và sơ đồ đo được trình bày ở hình 2.7.

Page 67: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

53

Hình 2.7: Máy AUTOLAB đo tổng trở màng sơn và sơ đồ đo

2.5.2. Phương pháp đo đường cong phân cực

Trong luận án này, đường cong phân cực được đo bằng phương pháp thế

động với hệ điện hóa gồm 3 điện cực: Điện cực nghiên cứu (điện cực thép CT3 đã

được mài bằng giấy nhám, diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường xâm thực là

1 cm2); điện cực so sánh (điện cực calomen); điện cực đối (điện cực lưới Pt).

Đường cong phân cực của các mẫu thép trong dung dịch NaCl 0,1M khi

không có và khi có hydrotalxit được đo với tốc độ quét là 5 mV/s trên hệ đo điện

hóa với phần mềm GPES được cung cấp bởi máy AUTOLAB nối với máy tính tại

Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.6. Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của lớp phủ

2.6.1. Xác định độ bám dính.

Độ bám dính của màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính với vật liệu nền

được xác định bằng phương pháp kéo giật theo tiêu chuẩn ASTM D4541-2010

sử dụng thiết bị Posi Test ATA tại viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam. Kết quả thu được là giá trị trung bình của 3 lần đo.

2.6.2. Xác định độ bền va đập

Độ bền va đập của màng sơn được biểu thị bằng kg.cm là chiều cao cực

đại (cm) mà từ đó tải trọng có khối lượng (kg) rơi tự do trên tấm mẫu mà không

gây nên sự phá vỡ cơ học như: bong, tróc, gãy...

Page 68: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

54

Mô tả đơn giản một máy đo độ bền va đập bao gồm: Một đế có đe tỳ lên

hai trụ đứng cố định bằng thanh ngang dùng để đặt mẫu (mặt sơn của mẫu được

đặt hướng lên trên ); bên trong chứa búa tải trọng khối lượng 2 kg, búa này sẽ

rơi tự do đập vào bề mặt mẫu. Bên ngoài là ống định hướng có thanh ngang chia

độ cao từ 0-100 cm.

Độ bền va đập của màng sơn được đo trên máy Erischen model 304 tại viện

Kỹ Thuật Nhiệt Đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam theo tiêu

chuẩn ISO D-58675. Kết quả thu được là giá trị trung bình của 3 lần đo.

2.7. Thử nghiệm mù muối

Màng sơn được thử nghiệm trong tủ mù muối theo tiêu chuẩn ASTM B-

117 tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam. Mẫu thử nghiệm đặt trong buồng với góc nghiêng so với phương thẳng

đứng trong khoảng 15-25o.

Điều kiện thử nghiệm:

- Nhiệt độ: 35 2 0C;

- Dung dịch NaCl nồng độ 50 5 g/L.

Bề mặt mẫu được theo dõi và đánh giá trong thời gian thử nghiệm.

Page 69: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

55

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 truc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan

Hydrotalxit (HT), hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic (HTBA), hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa và

biến tính bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan (HTBAS).

Trạng thái vật lí của các mẫu chất được mô tả trong bảng 3.1.

Bảng 3.1: Trạng thái vật lí của các mẫu

Stt Mẫu Trạng thái vật lí

1 HT Kết tủa bột mịn, màu trắng

2 HTBA Kết tủa bột mịn, màu vàng nhạt

3 HTBAS Kết tủa bột rất mịn, màu vàng nhạt

HTBA và HTBAS được phân tích bằng phổ hồng ngoại (IR), phổ nhiễu

xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử quét (SEM), hàm lượng axit

benzothiazolylthiosuccinic trong HTBA và HTBAS được xác định bằng phương

pháp UV-VIS.

3.1.1.1. Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại

Phổ IR của các mẫu BTSA, HT, HTBA được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.2.

Page 70: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

56

%Truyền

qu

a

1000 2000 3000 4000 3500 500 1500 2500

Số sóng (cm-1)

(a)

(b)

(c)

Hinh 3.1: Phổ hồng ngoại của BTSA (a), HT (b) và HTBA (c)

Bảng 3.2: Phân tích phổ IR của BTSA, HT, HTBA

Số sóng (cm-1) Hình dạng Cường độ Dao động

BTSA HT HTBA

420 - 670 423 - 630 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,

δAl-O-Zn.

995 990 Nhọn Yếu δC-H (thơm)

1367 1363 Nhọn Mạnh NO3

1634 1595 Nhọn Mạnh δOH (H2O)

1721 Nhọn Mạnh C=O (-COOH)

1423 Nhọn Mạnh C=C (thơm)

1520 Nhọn Yếu C=O (-COO-)

3421 3434 3445 Tù Mạnh O-H

v

Độ t

ruy

ền q

ua

3421

3434

3445

420

670

1367 1

634

1721

1423

995

990

1595

1520

1363

630

423

Page 71: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

57

- Phổ IR của BTSA:

+ Vân phổ ở 995 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của C-H (δC-H)

trong vòng benzen;

+ Các vân phổ ở 1721 cm-1, 1423 cm-1, 3421 cm-1 đặc trưng cho dao động

hóa trị của nhóm C=O (C=O) trong -COOH, dao động hóa trị của nhóm C=C

(C=C) trong vòng benzen và dao động hóa trị của liên kết O-H trong nhóm -

COOH [76].

- Phổ hồng ngoại của HT:

+ Có vân phổ ở vùng 3640 - 3200 cm-1 cường độ mạnh nhất 3434 cm-1

đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng của liên kết O-H của

lớp nước xen giữa và -OH trong cấu trúc của hydrotalxit [77];

+ Vân phổ 1634 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết O-H

trong nước, điều đó chứng tỏ sự hiện diện của nước ở lớp giữa hydrotalxit [77];

+ Các vân phổ ở vùng 420 - 670 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng

của các liên kết Zn-O, Al-O, Al-O-Zn (δZn-O, δAl-O¸δAl-O-Zn) trong cấu trúc của

hydrotalxit [77].

- Phổ hồng ngoại của HTBA: Có các vân phổ đặc trưng cho HT tại 423

cm-1, 630cm-1, 1363 cm-1, 1595 cm-1 và 3445 cm-1. Ngoài ra còn xuất hiện thêm

vân phổ ở 1520 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (C=O) trong

nhóm -COO-.

Như vậy kết 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 các mẫu APS, HTBA, HTBAS được trình bày trên

hình 3.2 và bảng 3.3.

Page 72: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

58

%Truyền

qu

a

1000 2000 3000 4000

Số sóng (cm-1)

3500 2500 1500 500

(a)

(b)

(c)

Hinh 3.2: Phổ hồng ngoại của APS (a), HTBA (b) và HTBAS (c)

Bảng 3.3: Phân tích phổ IR của APS, HTBA, HTBAS

Số sóng (cm-1) Hình dạng Cường độ Dao động

APS HTBA HTBAS

420 - 670 423 - 630 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,

δAl-O-Zn

990 990 Nhọn Yếu δCH (thơm)

1363 1363 Nhọn Mạnh NO3

1520 1520 Nhọn Yếu C=O (-COO-)

1595 1595 Nhọn Mạnh δOH (H2O)

1640 1650 Nhọn Trung bình δNH(-NH2)

2940, 2840 Nhọn Trung bình CH2, CH3

3410 3445 3440 Tù Mạnh O-H, N-H

Độ

tru

yền

qu

a 3

410

3445

3400

1640

1363

1595 990

423

630

423

630 9

90

1363

1595

1520

1520

1650

2940, 2840

Page 73: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

59

- Phổ hồng ngoại của APS:

+ Vân phổ ở 3410 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H

(N-H), hoặc dao động hóa trị của liên kết O-H trong nước kết tinh trong mẫu.

+ Các vân phổ ở 2940 cm-1, 2840 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của

liên kết C-H nhóm CH2 và CH3;

+ Vân phổ ở 1640 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết N-

H (δNH) trong -NH2.

- Phổ hồng ngoại của HTBAS: Có các vân phổ đặc trưng cho HTBA ở

423 cm-1, 630 cm-1, 990 cm-1, 1363 cm-1, 1520 cm-1, 1595 cm-1, 3440 cm-1.

Ngoài ra vân phổ ở 1650 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm N-H

(δNH) trong -NH2 của APS cũng được thấy trên phổ IR của HTBAS[78].

Như vậy 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

Giản đồ nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định khoảng cách lớp trong

hydrotalxit. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HT và HT biến tinh được trình bày trên

hình 3.3.

Với HT, ta thấy có pic tương ứng với khoảng cách lớp là 0,76 nm, các kết

quả này cũng phù hợp với các quả đã công bố [79]. Giản đồ nhiễu xạ tia X của

HTBA có pic tương ứng với khoảng cách lớp 0,82 nm. Khoảng cách giữa các

lớp trong HTBA 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.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của HTBAS có pic với khoảng cách lớp 0,82 nm.

Khoảng cách lớp của HTBAS so với HTBA không thay đổi nhiều cho thấy silan

chủ yếu nằm trên bề mặt HTBAS. Các kết quả phân tich bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X phù hợp với các kết quả phân tich hồng ngoại, khẳng định sự có

mặt của silan trong HTBAS.

Page 74: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

60

1 10 20 30 40 50 60 70

2 (o)

HTI

1,76 nm

1,73 nm

0,82 nm

0,82 nm

0,42 nm

0,41 nm

0,26 nm

0,26 nm

0,15 nm

0,15 nm

0,76 nm

0,38nm

0,26 nm

0,15 nm (a)

(b)

(c)

Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của HT (a), HTBA (b) và HTBAS (c)

3.1.1.3. Phân tích hinh thái cấu trúc bằng SEM

Hình thái cấu trúc của HTBA và HTBAS được quan sát bằng kinh hiển vi

điện tử quét (hình 3.4 và hình 3.5). Ảnh SEM cho thấy HTBA và HTBAS đều

có dạng tấm, kich thước khoảng 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 kich thước và tách lớp này có thể được giải thích do silan phản

ứng với nhóm OH trên bề mặt HT làm giảm sự kết dính các hạt HT.

ờn

g đ

ộ n

hiễ

u x

Page 75: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

61

Hinh 3.4: Ảnh SEM của HTBA

Hinh 3.5: Ảnh SEM của HTBAS

3.1.1.4. Xác định hàm lượng axit benzothiazolylthiosuccinic trong HTBA

và HTBAS

Hàm lượng BTSA trong HTBA và HTBAS được xác định bằng phương

pháp UV-VIS.

Trước hết tiến hành xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của

nồng độ BTSA và cường độ hấp thụ được xác định từ phổ UV-VIS của dung

dịch chứa BTSA ở các nồng độ khác nhau. Pic hấp thụ tại bước sóng 283,7 nm

được lựa chọn để xác định cường độ hấp thụ. Cường độ hấp thụ xác định từ phổ

UV-VIS được trình bày trong bảng 3.4.

Page 76: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

62

Bảng 3.4: Cường độ hấp thụ của các dung dịch

Stt Nồng độ dung dịch (10-4 M) Cường độ hấp thụ

1 0,152 0,106

2 0,303 0,266

3 0,455 0,434

4 0,607 0,595

5 0,758 0,753

Từ số liệu về nồng độ và cường độ hấp thụ xác định từ phổ UV-VIS ta

xây dựng được đường chuẩn biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ và cường độ

hấp thụ của dung dịch. Đường chuẩn xác định từ số liệu thực nghiệm được trình

bày trên hình 3.6. Phương trình đường chuẩn là: y = 1,0292.x (C.10-4).

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ BTSA và cường độ hấp

thụ của dung dịch

Page 77: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

63

Phổ UV-VIS của dung dịch đã pha loãng 100 lần của mẫu chứa 0,0309

gam các loại HTBA, HTBAS đã phản ứng với dung dịch HNO3 1M được trình

bày trong các hình 3.7, hình 3.8.

0.0

0.25

0.5

Abs

250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0

Bước sóng(nm)HTI

283.7

Hinh 3.7: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loang 100 lần của mẫu HTBA sau

khi phản ứng với HNO3

0.0

0.25

0.5

Abs

250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0

Bước sóng(nm)HTI-S10

283.7

Hinh 3.8: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loang 100 lần của mẫu HTBAS sau

khi phản ứng với HNO3

HTBA

HTBAS

ờn

g đ

ộ h

ấp

th

ờn

g đ

ộ h

ấp

th

Page 78: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

64

Từ các phổ UV-VIS trên ta xác định được cường độ hấp thụ của dung

dịch (bảng 3.5).

Bảng 3.5: Cường độ hấp thụ của các dung dịch

Stt Mẫu Cường độ hấp thụ

1 HTBA 0,151

2 HTBAS 0,141

Từ phương trình đường chuẩn ta xác định được nồng độ tương ứng, từ đó

xác định được hàm lượng BTSA tương ứng trong HTBA và HTBAS.

Bảng 3.6: Nồng độ hấp thụ và hàm lượng BTSA của các dung dịch

Stt Mẫu Nồng độ

BTSA (M)

Khối lượng

mẫu

Hàm lượng

BTSA (%)

1 HTBA 0,00155 0,0309 35,58

2 HTBAS 0,00145 0,0309 33,23

Kết quả phân tich 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 hydroxit (-

OH). Theo cơ chế phản ứng silan hóa [80-82] thì quá trình silan hóa hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan được diễn ra như sau:

- Đầu tiên là sự thủy phân 3 nhóm metoxi 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;

Page 79: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

65

- 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 3.9

Hình 3.9 : Các giai đoạn xảy ra trong quá trình silan hóa bề mặt hydrotalxit

bằng N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan [80,81]

Thủy phân

Ngưng tụ

Liên kết hydro

Bề mặt hydrotalxit

Bề mặt hydrotalxit

Bề mặt hydrotalxit

Hình thành liên kết

Page 80: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

66

Phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan [60]

được trình bày như ở hình 3.10.

Hình 3.10:Mô phỏng phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

axit benzothiazolylthiosuccinic bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan [60]

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Bề mặt hydrotalxit silan hóa

bằng APS

Lớp hydroxit

Page 81: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

67

3.1.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTBA và HTBAS

Khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit trong dung dịch NaCl 0,1 M

được khảo sát bằng phương pháp đo đường cong phân cực và tổng trở điện hóa.

Đường cong phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

0,1 M trong hỗn hợp cồn/nước (2/8) không chứa ức chế và chứa HTBA và

HTBAS với nồng độ 3 g/L được trình bày trong hình 3.11.

Trong dung dịch có mặt của HTBA và HTBAS thì thế ăn mòn của điện

cực dịch về phia dương hơn so với trong dung dịch không chứa hydrotalxit.

Ngoài ra, mật độ dòng anot của các mẫu chứa HTBA và HTBAS thấp hơn giá trị

này của mẫu không chứa hydrotalxit. Các kết quả đo đường cong phân cho thấy

HTBA và HTBAS là các chất ức chế anot.

Hinh 3.11: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong

dung dịch NaCl 0,1M trong cồn/nước không chứa ức chế (),chứa 3 g/L

HTBA () và chứa 3 g/L HTBAS ()

Page 82: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

68

Hình 3.12 thể hiện phổ tổng trở của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong

dung dịch NaCl 0,1M trong hỗn hợp cồn/nước (2/8) không chứa ức chế và chứa

HTBA và HTBAS với nồng độ 3 g/L.

Giá trị điện trở phân cực được xác định từ phổ tổng trở được dùng để

đánh giá hiệu quả ức chế ăn mòn của các loại hydrotalxit.

(3.1)

RP và RPO là các điện trở phân cực khi có mặt các loại hydrotalxit và khi

không có hydrotalxit. Giá trị điện trở phân cực và hiệu quả ức chế được trình

bày trong bảng 3.7. Các kết quả trong bảng 3.7 cho thấy hiệu suất ức chế ăn mòn

của HTBA và HTBAS không khác, đều rất cao và đạt trên 96%.

Bảng 3.7: Giá trị Rp và hiệu suất ức chế ăn mòn của các dung dịch chứa

HTBA, HTBAS

Dung dịch Rp (cm2) Hiệu suất ức chế %

Dung dịch NaCl 0,1 M

không chứa chất ức chế 200 0

Dung dịch NaCl 0,1 M

chứa 3 g/L HTBA 5890 96,6

Dung dịch NaCl 0,1 M

chứa 3g/L HTBAS 5700 96,5

0

1500

3000

0 1500 3000 4500 6000

0

1500

3000

0 1500 3000 4500 6000

0

100

200

0 100 200 300 400

Phần thực (.cm2)

Phầnảo

(.c

m2)

(a) (b)

(c)

Hinh 3.12: 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)

H

Page 83: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

69

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

Để nghiên cứu tính chất bảo vệ của smàng sơn epoxy khi có mặt của

HTBA, HTBAS, màng epoxy hệ dung môi chứa HTBA (EP-HTBA), màng

epoxy hệ dung môi chứa HTBAS (EP-HTBAS), ở nồng độ 3% được chế tạo và

so sánh với mẫu epoxy không chứa hydrotalxit biến tính (EP). Thành phần các

mẫu sơn epoxy được trình bày trong bảng 3.8. Cấu trúc và hình thái cấu trúc của màng

sơn được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét, phương pháp nhiễu xạ

tia X và phổ hồng ngoại. Khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn được đánh giá

bằng phương pháp tổng trở, đo tinh chất cơ lý và thử nghiệm mù muối.

Bảng 3.8: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ dung môi nghiên cứu

Stt Mẫu Hàm lượng hydrotalxit biến tính trong

màng epoxy hệ dung môi (%)

1 EP 0

2 EP-HTBA 3

3 EP-HTBAS 3

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 3.13 và bảng 3.9.

Page 84: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

70

Hình 3.13: Phổ IR của EP0 (a), EP-HTBA (b), EP-HTBAS (c)

Bảng 3.9: Phân tích phổ IR của EP0, EP-HTBA, EP-HTBAS

Số sóng (cm-1) Hình

dạng Cường độ Dao động

EP0 EP-HTBA EP-HTBAS

420 423 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,

δAl-O-Zn.

1040, 1250 1035, 1250 1035, 1250 Nhọn Yếu C-O-C (epoxy)

2850 - 2920 2850, 2930 2850, 2930 Nhọn Trung bình CH3, CH2

1640 1600 1600 Nhọn Yếu δNH

3420 3400 3410 Tù Mạnh N-HO-H

D

3420

3410

3400

2920, 2850

2930, 2850

2930, 2850

3420

10

40

12

50

10

35

10

35

12

50

16

40

16

00

16

00

42

0

42

3

Page 85: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

71

- Phổ hồng ngoại của EP0:

+ Các vân phổ ở 1040 cm-1, 1250 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của

nhóm C-O-C (C-O-C) trong epoxy;

+ Các vân phổ trong vùng 2850 - 2920 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa

trị của nhóm -CH2, -CH3;

+ Vân phổ ở 1640 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết N-

H (δNH) trong amin;

+ Vân phổ ở 3420 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H

(N-H), hoặc dao động hóa trị của liên kết O-H trong nước kết tinh trong mẫu.

- Phổ hồng ngoại của EP-HTBA và EP-HTBAS cũng có các vân đặc trưng cho

màng epoxy ở: 1035 cm-1, 1250 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm C-O-C trong

epoxy); 2850 cm-1, 2930 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm -CH2, -CH3); 1600

cm-1 (dao động biến dạng của liên kết N-H trong amin). Ngoài ra còn xuất hiện

vân phổ ở 420 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết Zn-O, Al-O

(δZn-O, δAl-O) trong cấu trúc của hydrotalxit.

Qua phân tích phổ hồng ngoại của màng epoxy hệ dung môi chứa HTBA

và HTBAS ta thấy màng sơn khi có mặt các loại hydrotalxit vẫn có những dao

động đặc trưng của màng epoxy. Như vậy về mặt cấu trúc, màng sơn epoxy

không bị biến đổi khi có mặt các loại hydrotalxit, chứng tỏ màng sơn mới tạo

thành vẫn giữ được những tính chất của của màng sơn epoxy.

+ Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM

Bề mặt màng epoxy chứa các loại hydrotalxit được quan sát bằng kính

hiển vi điện tử quét. Hình 3.14 và hình 3.15 trình bày ảnh hiển vi điện tử quét

SEM của màng epoxy chứa HTBA và màng epoxy chứa HTBAS. Quan sát ảnh

SEM cho thấy trong lớp phủ có các cấu trúc lá của HTBA và 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 HTBA. Chính sự

phân tán đều của các loại hydrotalxit này trong màng đã tăng khả năng bảo vệ

Page 86: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

72

của màng epoxy. Các kết quả phân tich SEM đã giải thich cho hiệu quả tăng khả

năng phân tán trong nền epoxy của HTBAS với sự biến tinh bề mặt bằng silan.

Hình 3.14: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3 % HTBA

Hình 3.15: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3 % HTBAS

+ Xác định khoảng cách lớp của HTBA và HTBAS trong màng epoxy bằng

nhiễu xạ tia X

Giản đồ nhiễu xạ tia X cũng được sử dụng để xác định khoảng cách lớp

trong màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng

epoxy chứa HTBA và HTBAS được trình bày trên hình 3.16.

Ta thấy trên giản đồ XRD của màng epoxy chứa HTBA gần như hoàn

toàn không xuất hiện pic với khoảng cách lớp là 0,82 nm và pic với khoảng

cách lớp ban đầu là 1,73 nm đã tăng lên 2,2 nm. Tương tự đối với màng epoxy

EP-HTBA EP-HTBA

EP-HTBAS EP-HTBAS

Page 87: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

73

chứa HTBAS, giản đồ XRD của màng epoxy chứa HTBAS gần như hoàn toàn

không xuất hiện pic với khoảng cách lớp 0,82 nm và pic với khoảng cách lớp

ban đầu là 1,75 nm đã tăng 2,2 nm. Điều này cho thấy sự phân tán tốt của các

hydrotalxit trong màng epoxy. Biến tinh bề mặt bằng silan đã tăng khả năng

phân tán của hydrotalxit. Các kết quả này phù hợp với kết quả phân tich SEM ở

trên.

Hình 3.16: Giản đồ XRD của HTBA (a), màng epoxy chứa HTBA (b),

HTBAS (c) và màng epoxy chứa HTBAS (d)

3.1.3.2. Đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa

HTBA và HTBAS bằng phương pháp tổng trơ điện hoa

Khả năng bảo vệ của màng sơn trước hết được đánh giá bằng phương

pháp tổng trở điện hóa. Phổ tổng trở của các mẫu thép phủ màng sơn được đo

theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%.

Hình 3.17, hình 3.18 và hình 3.19 trình bày phổ tổng trở của các mẫu sau

1 giờ, 7 ngày, 28 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%.

Page 88: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

74

Hình 3.17: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS

(c) sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Hình 3.18: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS

(c) sau 14 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%

0.7 109

Page 89: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

75

Hình 3.19: Phổ tổng trở của các mẫu EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-HTBAS

(c) sau 28 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3%, ta thấy phổ của tất cả các mẫu

đều chỉ có 1 cung thứ nhất ở tần số cao. Cung thứ nhất ở tần số cao đặc trưng

cho các tinh chất của màng sơn, cung thứ hai ở tần số thấp đặc trưng cho các quá

trình ăn mòn xảy ra trên bề mặt kim loại. So với mẫu epoxy trắng EP0, giá trị

tổng trở của các mẫu EP-HTBAS và EP-HTBA cao hơn EP0.

Sau 14 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%, phổ tổng trở của các mẫu

vẫn chưa có cung thứ hai xác định, tuy nhiên với mẫu epoxy trắng EP0 đã xuất

hiện cung thứ hai nhưng chưa xác định rõ ràng. Trong khi với mẫu epoxy chứa

các loại hydrotalxit có cung thứ nhất bắt đầu được xác định. Điều này cho thấy

với các màng epoxy chứa các loại hydrotalxit chất điện li chưa ngấm qua màng

sơn đến bề mặt kim loại.

Sau 28 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%, phổ của các mẫu: epoxy

trắng (EP0) có hai cung xác định rõ ràng, trong khi đó với các mẫu epoxy chứa

HTBAS, HTBA, cung thứ hai vẫn chưa xác định. Điều này cho thấy với mẫu

EP0 chất điện ly đã ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại, quá trình ăn mòn

Page 90: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

76

đã bắt đầu xảy ra trên bề mặt kim loại, với các mẫu chứa HT chất điện li vẫn

chưa hoàn toàn ngấm qua màng sơn đến bề mặt kim loại, ăn mòn kim loại chưa

diễn ra.

Từ phổ tổng trở, điện trở màng (Rf) và môđun tổng trở tại tần số 10 mHz

(Z10mHz) của các mẫu sơn được xác định và theo dõi theo thời gian ngâm trong

dung dịch NaCl 3%. Hình 3.19 và hình 3.20 biểu diễn sự thay đổi điện trở màng

và môđun tổng trở tại tần số 10 mHz của các mẫu theo thời gian ngâm.

Giá trị điện trở màng của các mẫu sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

3% đều cao (>106 Ω.cm2). Khi thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% tăng,

giá trị điện trở màng của các mẫu sơn đều giảm. Giá trị điện trở màng đặc trưng

cho tính chất che chắn của màng sơn, sự giảm điện trở màng là thể hiện sự suy

giảm tính chất của màng do chất điện li ngấm vào màng sơn, sự tăng của điện

trở màng thể hiện sự tăng khả năng che chắn của màng sơn giữa chất điện li với

bề mặt kim loại. Sau 21 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%, giá trị điện trở

màng của màng mẫu epoxy chứa HTBAS (EP-HTBAS) giữ ở mức cao nhất. Sau

28 ngày ngâm, giá trị điện trở màng Rf của các mẫu EP-HTBAS, EP-HTBA,

EP0 tương ứng là 6,64 x107 Ω.cm2 ; 2,07x107 Ω.cm2 và 1,46.106 Ω.cm2. Màng

epoxy chứa HTBA và HTBAS có giá trị Rf cao hơn khoảng 10 lần của mẫu

epoxy trắng EP0 (hơn 10 lần). Màng epoxy chứa HTBAS có giá trị Rf cao hơn

màng epoxy chứa HTBA. Như vậy sự có mặt của HTBA và HTBAS đã làm tăng

khả năng che chắn của màng epoxy và sự biến tinh bằng silan đã tăng tác dụng

gia cường khả năng che chắn của HTBA.

Page 91: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

77

Hình 3.20: Sự thay đổi giá trị Rf của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA() và

EP-HTBAS () theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Sự thay đổi giá trị môđun tổng trở tại 10 mHz trên hình 3.20 cho thấy sự

thay đổi của giá trị Z10mHz tương tự như sự thay đổi Rf. Giá trị Z10mHz đặc trưng

cho độ bền ăn mòn của màng sơn, màng sơn có giá trị Z10mHz càng cao thì độ bền

ăn mòn càng lớn. Ta thấy khi bắt đầu ngâm giá trị Z10mHz của các mẫu epoxy

chứa hydrotalxit đều cao hơn giá trị Z10mHz của mẫu epoxy trắng EP0. Sau 2

ngày ngâm giá trị Z10mHz của các mẫu đều giảm. Sau 7 ngày ngâm trong dung

dịch NaCl 3%, giá trị Z10mHz của các mẫu giữ ổn định trong khi đó giá trị Z10mHz

của mẫu EP0 tiếp tục giảm. Sau 14 ngày ngâm giá trị Z10mHz của các mẫu tăng

nhẹ, riêng mẫu HTBA vẫn giữ giá trị ổn định. Sau 28 ngày ngâm trong dung

dịch NaCl 3%, giá trị Z10mHz của các mẫu đều giảm (thấp nhất là mẫu EP0).

Page 92: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

78

Hình 3.21: Sự thay đổi giá trị Z10mHz của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA() và

EP-HTBAS () theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Các kết quả đo tổng trở thu được cho thấy sự có mặt của hydrotalxit có

ảnh hưởng đến tính chất che chắn và độ bền ăn mòn của màng epoxy. Màng

epoxy chứa hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn được hoạt hóa bề mặt bằng

silan có tác dụng tăng khả năng che chắn và độ bền ăn mòn của màng epoxy.

3.1.3.3. Tính chất cơ lý của màng epoxy chứa HTBA và HTBAS

Bên cạnh đo tổng trở điện hóa, độ bám dinh và độ bền va đập của các

màng sơn cũng được xác định và trình bày trong bảng 3.10.

Kết quả đo độ bền va đập cho thấy, độ bền va đập của mẫu epoxy trắng và

mẫu epoxy chứa hydrotalxit đều đạt 180 kg.cm, như vậy sự có mặt của các loại

hydrotalxit không làm thay đổi độ bền va đập của màng sơn.

Kết quả đo bám dinh cho thấy, mẫu EP-HTBA có độ bám dinh cao hơn

độ bám dinh của mẫu EP0, mẫu EP-HTBAS độ bám dinh cao hơn mẫu EP-

HTBAS, tăng từ 1,5 lên 2,0 N/mm2. Như vậy, biến tinh bề mặt HTBA bằng

silan có tác dụng tăng độ bám dinh của màng epoxy.

Page 93: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

79

Bảng 3.10: Kết quả đo độ bám dính và độ bền va đập của các màng epoxy

chứa HTBA và HTBAS

Mẫu Độ bám dính (N/mm2) Độ bền va đập (kg.cm)

EP0 1,5 180

EP-HTBA 2,0 180

EP-HTBAS 2,2 180

3.1.3.4. Thử nghiệm mù muối các lớp phủ epoxy chứa HTBA và HTBAS

Độ bền ăn mòn của các lớp phủ epoxy chứa HTBA và HTBAS và không

chứa hydrotalxit được đánh giá bằng thử nghiệm gia tốc trong tủ mù muối. Hình

3.22 trình bày ảnh bề mặt các mẫu sau 96 giờ thử nghiệm trong tủ mù muối. Với

mẫu epoxy không chứa hydrotalxit, ta thấy có các sản phẩm ăn mòn tạo thành

tại vết rạch và có các điểm bị ăn mòn và phồng rộp trên bề mặt mẫu. Với mẫu

epoxy chứa HTBA không thấy có hiện tượng phồng rộp, sản phẩm ăn mòn tạo

thành tại vết rạch it hơn mẫu epoxy trắng EP0. Với mẫu epoxy chứa HTBAS,

mức độ ăn mòn tại vết rạch thấp hơn mẫu chứa HTBA, nhưng không nhiều. Như

vậy biến tinh bề mặt bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng bảo vệ của màng

epoxy. Các kết quả này phù hợp với kết quả đo tổng trở và bám dinh.

Page 94: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

80

(a) (b) (c)

Hinh 3.22: Ảnh chụp bề mặt mẫu thép phủ EP0 (a), EP-HTBA (b) và EP-

HTBAS (c) sau 96 giờ thử nghiệm trong tủ mu muối

3.1.3.5. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy hệ dung môi chứa

HTBA, HTBAS

Hydrotalxit mang BTSA được biến tính bề mặt bằng silan (APS) do vậy

đã làm tăng khả năng phân tán của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn trong màng

sơn. Điều này có thể giải thích do tác nhân liên kết silan sẽ hoạt động ở bề mặt

phân cách pha giữa hợp chất vô cơ (hydrotalxit) và hợp chất hữu cơ (màng

epoxy hệ dung môi) để liên kết hay ghép nối hai loại vật liệu không tương thich

này [82] (kết quả khả năng phân tán HTBAS trong màng epoxy được chứng

minh bằng ảnh SEM, phương pháp nhiễu xạ tia X và phổ IR trong mục 3.1.3.1).

Hình ảnh liên kết ghép nối giữa hydrotalxit biến tính với màng epoxy hệ dung

môi được mô phỏng trên hình 3.23.

Hình 3.23: Mô phỏng hình ảnh liên kết ghép nối giữa hydrotalxit biến tính

với màng epoxy

Màng epoxy

Hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn

Page 95: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

81

Mặt khác khi có mặt HTBAS trong màng epoxy sẽ làm tăng đáng kể khả

năng bám dinh của màng epoxy (kết quả phần 3.1.3.3), điều này có thể giải thích

do hydrotalxit biến tính có khả năng hấp phụ lên bề mặt của kim loại, do đó tăng

khả năng liên kết giữa màng epoxy với bề mặt kim loại. Như vậy sự có mặt của

HTBA và HTBAS trong màng epoxy hệ dung môi đã làm tăng khả năng che

chắn và độ bền ăn mòn của màng sơn.

Đặc biệt khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn, dưới tác dụng của môi trường

xâm thực (anion Cl-), hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA có mặt trong màng

sơn sẽ xảy ra phản ứng trao đổi ion. Khi đó ion ức chế ăn mòn BTSA sẽ được

nhả ra từ hydrotalxit để bảo vệ thép cacbon khỏi ăn mòn và ion Cl- sẽ được thu

vào trong cấu trúc của hydrotalxit [49]. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng

epoxy chứa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA khi xảy ra khuyết tật tại

màng sơn được trình bày trên hình 3.24.

Hình 3.24: Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn BTSA khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn [49]

Page 96: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

82

Tóm tắt kết quả phân 3.1

Đa tổng hợp thành công hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic

và biến tính bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan.

Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic và hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3

- aminopropyltrimetoxisilan có kích thước hạt trong khoảng 50-200 nm. Các kết

quả đo điện hóa cho thấy đây là các chất ức chế ăn mòn anot, hiệu suất ức chế

đạt trên 96% ở nồng độ 3 g/L trong dung dịch NaCl 0,1 M trong môi trường

etanol/nước (2/8). Sự có mặt của các chất này đa có tác dụng tăng đáng kể khả

năng bảo vệ của màng epoxy hệ dung môi. Biến tính bề mặt bằng silan đa có tác

dụng tăng khả năng phân tán do đó tăng hiệu quả gia cường của hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic trong nền epoxy.

Page 97: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

83

3.2. Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat biến tính silan và

ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon

3.2.1. Tổng hợp va phân tich cấu truc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

molypdat biến tinh bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan,

3 - glycidoxipropyltrimetoxisilan

Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat (HTM), hydrotalxit mang ức

chế ăn mòn molypdat biến tính bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan (HTMS), hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat

và biến tính bằng 3- glycidoxipropyltrimetoxisilan (HTMGS). Trạng thái vật lí

của các mẫu chất được mô tả trong bảng 3.11.

Bảng 3.11: Trạng thái vật lí của các mẫu

Stt Mẫu Trạng thái vật lí

1 HTM Kết tủa bột mịn, màu trắng.

2 HTMS Kết tủa bột rất mịn, màu trắng.

3 HTMGS Kết tủa bột rất mịn, màu trắng.

HTM, HTMS, HTMGS được tích bằng phổ hồng ngoại, giản đồ nhiễu xạ

tia X và kinh hiển vi điện tử quét, hàm lượng molypdat trong HTM, HTMS,

HTMGS được phân tích bằng phổ hấp thụ nguyên tử.

3.2.1.1. Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại

* Phổ hồng ngoại của natrimolypdat, HT, HTM

Phổ hồng ngoại của các mẫu natrimolypdat, HT, HTM được trình bày trên

hình 3.25 và bảng 3.12.

Page 98: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

84

Hinh 3.25: Phổ hồng ngoại của natri molypdat (a), HT (b), và HTM(c)

Bảng 3.12: Phân tích phổ IR của natrimolypdat, HT, HTM

Số sóng (cm-1) Hình

dạng Cường độ Dao động

Natrimolypdat HT HTM

420 - 670 423 - 630 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O,

δAl-O-Zn

840 835 Nhọn Trung bình Mo-O-Mo

(MoO42-)

1367 1367 Nhọn Mạnh NO3

1640 1634 1635 Nhọn Mạnh δOH (H2O)

3445 3441 3425 Nhọn Tù O-H

- Phổ hồng ngoại của natrimolypdat: vân phổ ở 840 cm-1 đặc trưng cho

dao động hóa trị của liên kết Mo-O-Mo trong anion MoO42- (Mo-O-Mo). Bên cạnh

đó còn xuất hiện các vân ở 1640 cm-1 và 3445 cm-1 tương ứng với dao động biến

dạng và dao động hóa trị của liên kết O-H trong nước kết tinh của mẫu.

Độ t

ruy

ền q

ua

v

3445

16

40

84

0

13

67 42

0

67

0

16

34

3441

42

3 6

30

83

5

13

67 16

35

3425

Page 99: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

85

- Phổ hồng ngoại của HT:

+ Có vân phổ ở vùng 3640 - 3200 cm-1 cường độ mạnh nhất 3434 cm-1

đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng của liên kết O-H của

lớp nước xen giữa và -OH trong cấu trúc của hydrotalxit [83];

+ Vân phổ 1634 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết O-H

trong nước, điều đó chứng tỏ sự hiện diện của nước ở lớp giữa hydrotalxit [83];

+ Các vân phổ ở vùng 420 - 670 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng

của liên kết Zn-O, Al-O, Al-O-Zn (δZn-O, δAl-O, δAl-O-Zn) trong cấu trúc của

hydrotalxit [83].

- Phổ hồng ngoại của HTM: có các vân phổ đặc trưng cho HT ở 423 cm-1, 630

cm-1, 1367 cm-1, 1634 cm-1. Ngoài ra còn xuất hiện thêm vân phổ ở 835 cm-1 đặc

trưng cho dao động hóa trị của liên kết Mo-O-Mo trong anion MoO42- (Mo-O-Mo).

Như vậy qua phân tích phổ hồng ngoại của molypdat, HT, HTM cho thấy

MoO42- đã được chèn vào trong cấu trúc của HTM. Kết quả này hoàn toàn phù

hợp với các kết quả đã công bố [83].

* Phổ hồng ngoại của APS, HTM, GS, HTMGS

Phổ hồng ngoại của APS, HTMS, GS, HTMGS được trình bày trên hình

3.26 và bảng 3.13.

Page 100: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

86

Số sóng / cm-1

5001000150020002500300035004000

(d)

3428

2942

2844

83013

651636

1094

427

2843

909

(c)

3513

2943

1466 43

9

822

(b)

835

3428

1384

1636 10

98

432

918

3370

2940

2840

1083 818

(a)

Đô truyề

nqu

a

Hình 3.26: Phổ hồng ngoại của APS (a), HTMS (b), GS (c) và HTMGS (d)

Bảng 3.13: Phân tích phổ IR của APS, HTMS, GS, HTMGS

Số sóng (cm-1) Hình

dạng

Cường

độ Dao động

APS HTMS GS HTMGS

428, 618 437, 620 Nhọn Yếu δZn-O, δAl-O

835 830 Nhọn Trung

bình Mo-O-Mo

(MoO42-)

1083 1090 1094 Nhọn Trung bình Si-O-Si

1385 1365 Nhọn Mạnh NO3

1635 1640 Nhọn Trung

bình δNH(-NH2)

2940, 2840 2944, 2843 2942, 2844 Nhọn Trung

bình CH2, CH3

3370 3428 3513 3428 Tù Mạnh O-H, N-H

Page 101: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

87

- Phổ hồng ngoại của APS:

+ Vân phổ ở 3370 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H

(N-H), hoặc dao động hóa trị của liên kết O-H trong nước kết tinh trong mẫu.

+ Các vân phổ ở 2940 cm-1, 2840 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của

nhóm -CH2 và -CH3;

+ Vân phổ ở 1635 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết N-

H (δNH) trong -NH2. Vân phổ ở 1083 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên

kết Si-O-Si.

- Phổ hồng ngoại của HTMS có các vân phổ đặc trưng cho HTM ở: 428

cm-1, 618 cm-1 (dao động biến dạng của liên kết Zn-O, Al-O (δZn-O, δAl-O) trong

cấu trúc của hydrotalxit); 1385 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm NO3); 3428 cm-

1 (dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng của liên kết O-H của lớp nước

xen giữa và -OH trong cấu trúc của hydrotalxit); 835 cm-1 (dao động hóa trị của

liên kết Mo-O-Mo trong anion MoO42-). Bên cạnh đó còn xuất hiện thêm vân

phổ ở 1640 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết N-H (δNH) trong

-NH2.

Như vậy, qua phân tích phổ hồng ngoại của APS và HTMS cho thấy silan

APS đã xuất hiện trên bề mặt của HTMS.

- Phổ hồng ngoại của GS:

+ Các vân phổ ở 2940 cm-1, 2840 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của

nhóm -CH2- và -CH3;

+ Vân phổ ở 3513 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết O-H

trong nước kết tinh trong mẫu;

+ Vân phổ ở 1090 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Si-O-Si.

- Phổ hồng ngoại của HTMGS có các vân phổ đặc trưng cho HTM ở: 437

cm-1, 620 cm-1 (dao động biến dạng của liên kết Zn-O, Al-O (δZn-O, δAl-O) trong

cấu trúc của hydrotalxit); 1365 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm NO3); 3428 cm-

1 (dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng của liên kết O-H của lớp nước

xen giữa và -OH trong cấu trúc của hydrotalxit); 835 cm-1 (dao động hóa trị của

Page 102: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

88

liên kết Mo-O-Mo trong anion MoO42-). Ngoài ra còn xuất hiện các vân phổ ở

2940 cm-1, 2840 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm -CH2 và -CH3 và

vân phổ ở 1094 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết Si-O-Si trong cấu

trúc của GS.

Như vậy, qua phân tích phổ hồng ngoại của GS và HTMGS cho thấy silan

GS đã xuất hiện trên bề mặt của HTMGS.

3.2.1.2. Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X

Giản đồ nhiễu xạ tia X được dùng để xác định khoảng cách lớp trong

hydrotalxit. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HTM, HTMS và HTMGS được trình bày

trên hình 3.27.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của HTM có các pic tương ứng với khoảng cách

lớp là 0,85 nm. Khoảng cách lớp của HTM cao hơn giá trị này của HT và tương

đương với giá trị công bố [84]. Các kết quả cho thấy MoO42- đã chèn vào

hydrotalxit và làm tăng khoảng cách lớp của hydrotalxit.

Giản đồ XRD của HTMS và HTMGS có các pic tương ứng với khoảng

cách lớp tương ứng là 0,83 nm và 0,86 nm. Các khoảng cách lớp của HTMS và

HTMGS tương đương như HTM, điều này chứng tỏ APS và GS chủ yếu bám

trên bề mặt hydrotalxit, chứ không chèn vào giữa các lớp hydroxit. Các kết quả

này cũng tương tự như trường hợp biến tính bề mặt HTBA bằng silan ở phần

3.1, silan chủ yếu bám trên bề mặt HTBAS.

Page 103: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

89

2 10 20 30 40 50 60 70

(b)

(a)

0.83 nm

0.42 nm 0.26 nm 0.15 nm

0.85 nm

0.43nm 0.26 nm0.15 nm

2 / o

0.86 nm

0.43 nm 0.26 nm

0.26 nm0.15 nm

(c)

Hình 3.27: Giản đồ nhiễu xạ tia X của HTM (a), HTMGS (b) và HTMS (c)

3.2.1.3. Phân tích hinh thái cấu trúc bằng SEM

Hình thái cấu trúc của HTM, HTMGS và HTMS được quan sát bằng kính

hiển vi điện tử quét. Hình 3.28 trình bày ảnh hiển vi điện tử quét của HTM,

HTMGS và HTMS. Ảnh SEM cho thấy HTM có dạng tấm. Kich thước của các

tấm cỡ 50-200 nm, độ dày của các tấm rất nhỏ, cỡ 2-4 nm. Ta thấy HTMS và

HTMGS cũng có cấu trúc dạng tấm, kich thước gần như HTM, cấu trúc của

HTMS và HTMGS không khác nhau nhiều. So với HTM các tấm của HTMS và

HTMGS có độ dày nhỏ hơn và tách nhau hơn. Điều này có thể được giải thích

do sự có mặt của silan trên bề mặt đã làm giảm sự kết dính các hạt hydrotalxit.

ờn

g đ

ộ n

hiễ

u x

Page 104: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

90

500 nm

(a) (b)

500 nm

500 nm

(c)

Hình 3.28: Ảnh SEM của HTM (a), HTMGS (b) và HTMS (c)

3.2.1.4. Xác định hàm lượng molypdat trong HTM, HTMS và HTMGS

Hàm lượng Zn, Al, Mo và molypdat trong HTM, HTMS và HTMGS

được phân tích bằng phổ hấp thụ nguyên tử (bảng 3.14). Kết quả cho thấy hàm

lượng molypdat trong HTM, HTMS và HTMGS tương ứng là 15,0%, 13,2% và

12,5%. Các kết quả phân tich này đã khẳng định có sự chèn molypdat vào cấu

trúc của HT.

Bảng 3.14: Kết quả phân tích hàm lượng molypdat trong HTM và HTM

biến tính silan

Mẫu Hàm lượng Mo (%) Hàm lượng MoO42- (%)

HTM 8,99 15,0

HTMS 7,91 13,2

HTMGS 7,49 12,5

HTM HTMGS

HTMS

Page 105: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

91

3.2.1.5. Phân tích phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

moypdat

Trên bề mặt của hydrotalxit, thành phần chủ yếu là các nhóm hydroxil (-

OH). Cơ chế phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan và 3- glycidoxipropyltrimetoxi silan được trình bày

như phần 3.1.1.5.

Phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat bằng N-(2-

aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan và 3-glycidoxipropyltrimetoxi silan

[60] được trình bày ở hình 3.29, hình 3.30.

Page 106: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

92

Hình 3.29: Phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan [60]

Bề mặt hydrotalxit silan hóa

bằng APS

Lớp hydroxit

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Page 107: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

93

(b)

Hình 3.30: Phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan [60]

Bề mặt hydrotalxit silan hóa

bằng GS

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Lớp hydroxit

Page 108: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

94

3.2.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTM, HTMS và

HTMGS

Khả năng ức chế ăn mòn thép trong dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM và

HTM biến tính silan được đánh giá bằng đo đường cong phân cực và tổng trở

điện hóa. Hình 3.31 và hình 3.32 trình bày đường cong phân cực và phổ tổng trở

của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M, dung dịch NaCl 0,1

M chứa 3 g/L HTM, dung dịch NaCl 0,1 M chứa 3 g/L HTMS và dung dịch NaCl

0,1 M chứa 3 g/L HTMGS.

Quan sát hình 3.31, ta thấy thế ăn mòn của điện cực thép trong dung dịch

chứa NaCl 0,1 M chứa HTM dịch về phia dương hơn so với điện cực thép ngâm

trong dung dịch không chứa HT. Các đường cong phân cực anot và catot của

điện cực thép khi có mặt HTM có giá trị dòng thấp hơn đường cong phân cực

của điện cực thép trong dung dịch NaCl 0,1 M không chứa HT. Điều này cho

thấy HTM có tác dụng ức chế ăn mòn anot.

Đường cong phân cực của mẫu thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

0,1 M chứa HTMGS cho thấy: thế ăn mòn của điện cực thép dịch về thế dương

hơn, đường cong phân cực anot có mật độ dòng ăn mòn thấp hơn của điện cực

thép ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M không chứa HT. Điều này chứng tỏ

HTMGS có tác dụng ức chế ăn mòn anot. So với điện cực ngâm trong dung dịch

NaCl 0,1 M chứa HTM, thế ăn mòn không khác, tuy nhiên giá trị mật độ dòng

thấp hơn nhưng không nhiều. Điều này cho thấy biến tinh bề mặt HTM bằng GS

đã tăng nhẹ khả năng ức chế ăn mòn của HTM.

Đường cong phân cực của mẫu thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

0,1 M chứa HTMS cho thấy: Thế ăn mòn của điện cực thép dịch về thế dương

hơn, đường cong phân cực anot có mật độ dòng ăn mòn thấp hơn của điện cực

thép ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M không chứa HT. Điều này cho thấy

HTMS là chất ức chế ăn mòn anot. Ngoài ra, so với điện cực ngâm trong dung

dịch chứa HTM, thế ăn mòn của điện cực thép dịch về thế dương hơn, đường

cong phân cực anot có mật độ dòng ăn mòn thấp hơn đáng kể.

Page 109: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

95

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0

E / VSCE

I / A

.cm

-2

Hình 3.31: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong

dung dịch NaCl 0,1 M không chứa ức chế (-), chứa 3 g/L HTM (◊), chứa 3

g/L HTMS (o) và chứa 3 g/L HTMGS (×)

Quan sát hình 3.32, ta thấy phổ tổng trở của điện cực thép sau 2 giờ ngâm

trong dung dịch NaCl 0,1 M, dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM và HTM biến tính

silan ở nồng độ 3 g/L đều được đặc trưng bởi 1 cung. Giá trị điện trở phân cực và

hiệu suất ức chế ăn mòn của các mẫu được xác định và trình bày trong bảng 3.15.

Page 110: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

96

0

750

1500

0 750 1500 2250 3000

0

750

1500

0 750 1500 2250 3000

0

100

200

0 100 200 300 400

0

1000

2000

0 1000 2000 3000 4000

Phần thực (.cm2)

Phần

ảo(

.cm

2)

Phần thực (.cm2)

Phần

ảo(

.cm

2 )

Phần thực (.cm2)

Phần

ảo(

.cm

2 )

Phần thực (.cm2)

Phần

ảo(

.cm

2 )(a) (b)

(c) (d)

Hình 3.32: Phổ tổng trở của điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch

NaCl 0,1 M không chứa ức chế (a), chứa 3 g/L HTM (b),

chứa 3 g/L HTMS (c) và chứa 3 g/L HTMGS (d)

Các kết quả trong bảng 3.14 cho thấy, hiệu suất ức chế ăn mòn của HTM

khá cao, đạt 92,8% ở nồng độ 3 g/L. Hiệu suất ức chế ăn mòn của HTMS và

HTMGS cao hơn của HTM và đạt tương ứng là 95,5% và 95,3%. Hiệu suất ức

chế của HTM biến tính bằng 2 loại silan không khác nhau nhiều. Sự tăng hiệu

suất ức chế ăn mòn của HTM khi được biến tính bề mặt bằng silan có thể được

giải thich do tương tác của silan trên bề mặt hydrotalxit với bề mặt thép.

Bảng 3.15: Giá trị trị Rp và hiệu suất ức chế ăn mòn của các dung dịch chứa

HTM, HTMS và HTMGS

Dung dịch Rp (Ω.cm2) Hiệu suất ức chế (%)

NaCl 0,1 M không chứa hydrotalxit 170

NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTM 2370 92,8

NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTMS 3810 95,5

NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTMGS 3590 95,3

Page 111: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

97

Ảnh bề mặt điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M

không chứa ức chế, dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM, HTMS và HTMGS được

trình bày trên hình 3.33. Sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M, ta thấy bề

mặt điện cực bị gỉ đều, rõ rệt, vết gỉ sâu. Với điện cực ngâm trong dung dịch

NaCl 0,1 M chứa 3 g/L HTM ta thấy có một số điểm gỉ rất nhỏ. Với điện cực

ngâm trong dung dịch chứa 3 g/L HTMS và 3 g/L HTMGS bề mặt điện cực hầu

như không thấy điểm gỉ. Các kết quả quan sát bề mặt này cũng phù hợp với các

kết quả đo điện hóa.

2 mm 2 mm

(a) (b)

(c) (d)

Hình 3.33: Ảnh bề mặt điện cực thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl

0,1 M không chứa ức chế (a), dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM (b), HTMS

(c) và HTMGS (d)

* Phân tích bề mặt bằng SEM/EDX

Để hiểu rõ cơ chế tác dụng của HTM và HTM biến tính silan trên bề mặt

thép, bề mặt thép sau khi ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M không có

hydrotalxit và chứa HTM, HTMS và HTMGS ở nồng độ 3 g/L được phân tích

Page 112: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

98

bằng SEM/EDX. Hình 3.34 trình bày ảnh SEM của bề măt thép sau khi ngâm

120 phút trong các dung dịch và kết quả phân tich EDX được trình bày trong

bảng 3.16.

Trên bề mặt thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1 M có cấu trúc

của các hạt oxit sắt co cụm lại. Với bề mặt thép ngâm trong dung dịch chứa

HTM ta thấy cấu trúc của hydrotalxit co cụm với kich thước 500 nm-1 µm. Với

bề mặt thép ngâm trong dung dịch chứa HTMS ta thấy sự có mặt của các hạt

hydrotalxit phủ đều trên bề mặt với kich thước hạt <100 nm. Với bề mặt thép

ngâm trong dung dịch chứa HTMGS các cấu trúc của hydrotalxit phủ đều trên

bề mặt, kich thước nhỏ hơn trong dung dịch chứa HTM và lớn hơn trong dung

dịch chứa HTMS và cỡ 50-500 nm.

Kết quả phân tích EDX cho thấy, với dung dịch không chứa hydrotalxit

hàm lượng oxi cao còn với các dung dịch chứa HTM và HTM biến tính silan

hàm lượng oxi thấp. Điều này cho thấy nhiều oxit sắt được tạo thành trên bề mặt

thép trong dung dịch không chứa ức chế nhiều hơn trong dung dịch chứa HTM

và HTM biến tính silan. Bên cạnh đó với dung dịch chứa HTM, HTMS và

HTMGS trên bề mặt thép còn xác định được sự có mặt của Zn, Al và Mo. So

với dung dịch chứa HTM hàm lượng Zn, Al và Mo trên bề mặt thép ngâm trong

dung dịch chứa HTMS và HTMGS cao hơn và còn có mặt của Si. Kết quả này

chứng tỏ sự có mặt của molypdat và hydrotalxit lên bề mặt thép, biến tính bề

mặt bằng silan đã làm tăng sự hấp phụ của HTMS và HTMGS lên bề mặt thép.

Các kết quả phân tich SEM/EDX đã khẳng định khả năng ức chế ăn mòn của

HTM, HTMS và HTMGS là do tác dụng ức chế ăn mòn của molypdat giải

phóng ra từ HT và do tác dụng của hydrotalxit hấp phụ trên bề mặt thép. Biến

tính bề mặt HTM bằng silan đã cải thiện sự hấp phụ hydrotalxit trên bề mặt thép

do đó tăng khả năng ức chế ăn mòn. So sánh 2 dung dịch chứa HTMS và

HTMGS ta thấy với dung dịch chứa HTMS hàm lượng molypdat và Si cao hơn.

Các kết quả phân tích SEM/EDX phù hợp với kết quả đo điện hóa.

Page 113: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

99

(a) (b)

(d)(c)

Hinh 3.34: Ảnh SEM bề mặt thép sau 2 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 0,1M

không chứa ức chế (a), dung dịch NaCl 0,1 M chứa HTM (b), HTMS (c) và

HTMGS (d)

Bảng 3.16: Kết quả phân tích EDX bề mặt thép sau 2 giờ ngâm trong các

dung dịch NaCl 0,1 M không chứa ức chế và dung dịch NaCl 0,1 M chứa

HTM, HTMS và HTMGS

Dung dịch O (%) Fe (%) Zn (%) Al (%) Mo (%) Si (%)

NaCl 0,1 M 18,41 81,86

NaCl 0,1 M

+ 3 g/L HTM 5,93 87,74 4,06 0,89 1,38

NaCl 0,1 M

+ 3 g/L HTMS 6,13 82,6 5,63 1,37 2,66 1,60

NaCl 0,1 M

+ 3 g/L HTMGS 7,45 79,26 8,86 1,12 2,13 1,17

Page 114: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

100

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của HTM, HTMS và HTMGS đến khả năng

bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước

Để nghiên cứu tính chất bảo vệ của màng sơn epoxy khi có mặt của HTM,

HTMS, HTMGS màng epoxy hệ nước chứa HTM (EW-HTM), màng epoxy hệ

nước chứa HTMS (EW-HTMS), màng epoxy hệ nước chứa HTMGS ở nồng độ

3% được chế tạo và so sánh với mẫu epoxy không chứa hydrotalxit biến tính

(EW). Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ nước được trình bày trong bảng 3.17.

Cấu trúc và hình thái cấu trúc của màng sơn được nghiên cứu bằng phương pháp

hiển vi điện tử quét, phương pháp nhiễu xạ tia X và phổ hồng ngoại. Khả năng

bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn được đánh giá bằng phương pháp tổng trở,

đo tinh chất cơ lý và thử nghiệm mù muối.

Bảng 3.17: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ nước nghiên cứu

Stt Mẫu Hàm lượng hydrotalxit biến tính

trong màng epoxy hệ dung môi (%)

1 EW0 0

2 EW-HTM 3

3 EW-HTMS 3

4 EW-HEMGS 3

3.2.3.1. Cấu trúc màng epoxy hệ nước chứa HTM, HTMS, HTMGS

* Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại của màng epoxy hệ nước chứa HTM, HTMS và chứa

HTMGS được trình bày trên hình 3.35 và bảng 3.18

Page 115: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

101

Hình 3.35 : Phổ IR của EW0 (a), EW-HTM (b), EW-HTMS (c), EW-HTMGS (d)

Bảng 3.18: Phân tích phổ IR của EW0, EW-HTM, EW-HTMS, EW-HTMGS

Số sóng (cm-1) Hình

dạng

Cường

độ

Dao

động EW0 EW-HTM EW-HTMS EW-HTMGS

425 425 425 Nhọn Yếu

δZn-O,

δAl-O,

δAl-O-Zn.

1050,

1250

1050,

1250

1050,

1250

1050,

1250 Nhọn Yếu

C-O-C

(epoxy)

1660 1660 1660 1660 Nhọn Trung

bình

δNH, δOH

(H2O)

2850,

2920

2850,

2930

2850,

2930

2850,

2930 Nhọn

Trung

bình

CH3,

CH2

3450 3450 3450 3450 Tù Mạnh N-HO-H

3450

3450

3450

2920, 2850

2930, 2850

2930, 2850

4

25

42

5

42

5

10

50

s

2502

12

50

10

50

10

50

12

50

12

50

Độ t

ruy

ền q

ua

16

60

16

60

16

60

16

60

3450 2930, 2850

12

50

10

50 4

25

Số sóng cm-1

Page 116: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

102

- Phổ hồng ngoại của EW0:

+ Các vân phổ ở 1050 cm-1, 1250 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của

nhóm C-O-C (C-O-C) trong epoxy;

+ Các vân phổ trong vùng 2850 - 2920 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa

trị của nhóm -CH2, -CH3;

+ Vân phổ ở 1660 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết N-

H (δNH) trong amin và dao động biến dạng của liên kết O-H trong nước;

+ Vân phổ ở 3450 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết N-H

(N-H), hoặc dao động hóa trị của liên kết O-H trong nước kết tinh trong mẫu.

- Phổ hồng ngoại của EW-HTM, EW-HTMS và EW-HTMGS cũng có các vân

đặc trưng cho màng epoxy ở: 1050 cm-1, 1250 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm

C-O-C trong epoxy); 2850 cm-1, 2930 cm-1 (dao động hóa trị của nhóm -CH2, -

CH3); 1660 cm-1 (dao động biến dạng của liên kết N-H trong amin và dao động

biến dạng của liên kết O-H trong nước). Ngoài ra còn xuất hiện vân phổ ở 425

cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết Zn-O, Al-O (δZn-O, δAl-O)

trong cấu trúc của hydrotalxit.

Qua phổ phân tích phổ hồng ngoại của màng epoxy hệ nước chứa HTM,

HTMS, HTMGS và ta thấy màng sơn khi có mặt các loại hydrotalxit vẫn có

những dao động đặc trưng của màng epoxy. Như vậy về mặt cấu trúc, màng sơn

epoxy không bị biến đổi khi có mặt các loại hydrotalxit, chứng tỏ màng sơn mới

tạo thành vẫn giữ được những tính chất của của màng sơn epoxy.

+ Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM

Ảnh SEM mặt màng epoxy chứa HTM, HTMS và HTMGS được quan sát

bằng kính hiển vi điện tử quét (hình 3.36).

Page 117: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

103

(b)

(c)

(a)

Hình 3.36: Ảnh SEM của màng epoxy chứa 3% HTM (a), màng epoxy chứa

3% HTMS (b) và màng epoxy chứa 3% HTMGS (c)

Quan sát ảnh SEM cho thấy trong cả 3 lớp phủ có các cấu trúc lá của

hydrotalxit. Màng epoxy chứa HTM có các cấu trúc hydrotalxit co cụm. Với

màng epoxy chứa HTMS các hạt hydrotalxit phân tán tốt, đều trong nền epoxy,

kich thước khoảng 200-300 nm. Với màng epoxy chứa HTMGS các hạt

HTMGS phân tán tương đối tốt trong nền epoxy, tuy nhiên độ phân tán kém hơn

các hạt HTMS trong nền màng epoxy, kich thước hạt trong khoảng 100-400 nm.

Chính sự phân tán đều của các loại hydrotalxit biến tinh silan này trong màng đã

tăng hiệu quả gia cường khả năng bảo vệ của màng epoxy của HTMS và

HTMGS. Các kết quả phân tich SEM đã giải thich cho hiệu quả tăng khả năng

gia cường tính chất bảo vệ cho màng epoxy của HTM với sự biến tinh bề mặt

bằng silan.

Page 118: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

104

+ Xác định cách lớp của HTM, HTMS và HTMGS trong màng epoxy bằng

nhiễu xạ tia X

Giản đồ nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định khoảng cách lớp của

hydrotalxit trong màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính (hình 3.37).

Các kết quả thu được cho thấy biến tinh bề mặt bằng silan đã tăng khả

năng phân tán của HTM trong nền epoxy. Các kết quả này phù hợp với kết quả

phân tich SEM ở trên.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng epoxy có 1 pic rộng tại vùng góc 2θ là 15-

25o, đặc trưng cho cấu trúc vô định hình của epoxy. Phổ XRD của epoxy chứa 3%

HTM cũng có pic rộng tại vùng góc 2θ là 15-25o đặc trưng cho cấu trúc của epoxy,

ngoài ra còn có pic đặc trưng cho HTM tương ứng với khoảng cách lớp 0,86 nm và

pic tương ứng với khoảng cách lớp 2,2 nm. Kết quả này cho thấy hydrotalxit phân

tán trong nền epoxy, có sự chèn epoxy vào giữa các lớp hydrotalxit làm tăng

khoảng cách lớp.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng epoxy chứa 3% HTMS cũng có pic rộng

tại vùng góc 2θ là 15-25o đặc trưng cho cấu trúc của epoxy, ngoài ra còn có pic đặc

trưng cho HTMS tương ứng với khoảng cách lớp 0,86 nm pic tương ứng với

khoảng cách lớp 2,2 nm. Các kết quả trên thể hiện sự chèn epoxy vào cấu trúc của

HTMS làm tăng khoảng cách lớp. So sánh phổ XRD của màng epoxy chứa HTM

và màng epoxy chứa HTMS, ta thấy cường độ pic tương ứng với khoảng cách lớp

0,86 nm của màng epoxy chứa HTMS thấp hơn cường độ pic của màng epoxy

chứa HTM, trong khi đó cường độ pic tương ứng với khoảng cách lớp 2,2 nm của

màng epoxy chứa HTMS lớn hơn cường độ pic của màng epoxy chứa HTM.

Với mẫu epoxy chứa HTMGS, ta cũng thấy các pic tương tự như mẫu chứa

HTMS, cường độ pic tương ứng với khoảng cách lớp 0,86 nm của mẫu chứa

HTMGS lớn hơn giá trị này của mẫu chứa HTMS, nhưng thấp hơn mẫu chứa

HTM. Điều này cho thấy trong màng epoxy chứa HTMS và HTMGS các phân tử

epoxy chèn vào cấu trúc hydrotalxit nhiều hơn trong màng epoxy chứa HTM. Như

Page 119: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

105

vậy biến tính bề mặt hydrotalxit đã tăng khả năng phân tán của hydrotalxit trong

nền epoxy.

2 (o)

0 10 20 30 40 50 60 70

0,86 nm

2,2 nm

0,86 nm

2,2 nm(c)

(b)

(a)

(d)

0,86 nm

2,2 nm

Hình 3.37: Giản đồ XRD của màng epoxy (a), màng epoxy chứa 3% HTM

(b), màng epoxy chứa 3% HTMS (c) và màng epoxy chứa 3% HTMGS (d)

3.2.3.2. Đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa HTM

HTMS và HTMGS bằng phương pháp tổng trơ điện hoa

Khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn trước hết được đánh giá

bằng phương pháp tổng trở điện hóa. Phổ tổng trở của các mẫu thép phủ màng

sơn được đo theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%.

Phổ tổng trở của các mẫu sau 35 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%

được trình bày trên hình 3.38. Sau 35 ngày ngâm, phổ tổng trở của mẫu epoxy

trắng và epoxy chứa HTM được đặc trưng bởi 2 cung, trong khi với mẫu chứa

HTMS, HTMGS phổ tổng trở chỉ có 1 cung xác định. Trong phổ tổng trở của

màng sơn, cung thứ nhất ở tần số cao đặc trưng cho các tinh chất của màng sơn,

cung thứ hai ở tần số thấp đặc trưng cho các quá trình ăn mòn xảy ra trên bề mặt

ờn

g đ

ộ n

hiễ

u x

Page 120: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

106

kim loại. Phổ tổng trở đo được cho thấy, sau 35 ngày ngâm chất điện li đã tới bề

mặt thép với các mẫu epoxy trắng và mẫu epoxy chứa 3% HTM, quá trình ăn

mòn đã xảy ra. Trong khi với mẫu epoxy chứa HTMS và HTMGS, chất điện li

ngấm vào màng, nhưng chưa đến bề mặt kim loại, quá trình ăn mòn kim loại

chưa xảy ra. Độ lớn của cung thứ nhất đặc trưng cho khả năng che chắn của

màng sơn. Độ lớn của cung thứ nhất của mẫu epoxy chứa HTM, HTMS và

HTMGS cao hơn hẳn mẫu epoxy trắng, thể hiện sự có mặt của HTM, HTMS và

HTMGS đã tăng khả năng che chắn của màng epoxy. So sánh giữa các mẫu

epoxy chứa hydrotalxit ta thấy giá trị tổng trở của mẫu epoxy chứa HTMS và

HTMGS cao hơn giá trị của mẫu epoxy chứa HTM. So hai mẫu chứa HTM biến

tính silan mẫu chứa HTMS có giá trị tổng trở cao hơn mẫu chứa HTMGS. Điều

này cho thấy biến tính HTM bằng silan đã tăng hiệu quả bảo vệ của HTM và

biến tính HTM bằng APS cho hiệu quả cao hơn biến tính bằng GS.

Phần

ảo

(.c

m2) (a)

0

1 105

2 105

0 1 105

2 105

3 105

4 105

Phần thực ( .cm2)

HTM- 35 ngay

0

2 106

4 106

0 2 106

4 106

6 106

8 106

(b)

Phần thực ( .cm2)

Phầnảo

(.c

m2)

Phần thực ( .cm2)

0

2 107

4 107

0 2 107

4 107

6 107

8 107

-(d)

Phầnảo

(.c

m2)

0

2 107

4 107

0 2 107

4 107

6 107

8 107

(c)

Phần thực ( .cm2)

Phần

ảo(

.cm

2)

Hình 3.38 : Phổ tổng trở sau 35 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3% của

các mẫu epoxy trắng (a), epoxy chứa 3% HTM (b), epoxy chứa 3% HTMS

(c) và epoxy chứa 3% HTMGS (d)

Page 121: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

107

Từ phổ tổng trở, điện trở màng (Rf) và môđun tổng trở tại tần số 10 mHz

(Z10mHz) của các mẫu sơn được xác định để theo dõi sự suy giảm khả năng bảo

vệ của các màng sơn theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%. Hình 3.39

và hình 3.40 biểu diễn sự thay đổi giá trị Rf và Z10mHz của các mẫu theo thời gian

ngâm trong dung dịch NaCl 3%. Giá trị Rf đặc trưng cho khả năng che chắn và

Z10mHz đặc trưng cho độ bền ăn mòn của màng sơn, màng sơn có giá trị Z10mHz

càng cao thì độ bền ăn mòn càng lớn [85, 86].

104

105

106

107

108

0 10 20 30 40 50

Thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% (ngày)

Rf(

.cm

2)

Hình 3.39: Sự thay đổi giá trị Rf theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

của mẫu epoxy trắng (o), epoxy chứa 3% HTM (), epoxy chứa 3% HTMS (♦)

và epoxy chứa 3% HTMGS ()

Ta thấy giá trị điện trở màng của các mẫu chứa HTM, HTMS và HTMGS

sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3% đều rất cao (>107 Ω.cm2) cao hơn mẫu

epoxy trắng. Khi thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% tăng, giá trị điện trở

màng của các mẫu sơn đều giảm. Sự giảm điện trở màng là thể hiện sự suy giảm

tính chất của màng do chất điện li ngấm vào màng sơn. Sau 35 ngày ngâm trong

dung dịch NaCl 3%, giá trị điện trở màng của mẫu epoxy chứa HTMS giữ ở

Page 122: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

108

mức cao nhất, sau đó là mẫu chứa HTMGS, HTM và thấp nhất là mẫu epoxy

không chứa hydrotalxit. Các kết quả này thể hiện sự tăng khả năng che chắn của

màng epoxy khi có mặt HTM, HTMS và HTMGS.

105

106

107

108

0 10 20 30 40 50

Thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% (ngày)

Z1

0m

Hz(

.cm

2)

Hình 3.40: Sự thay đổi giá trị Z10mHz theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

của mẫu epoxy trắng (o), epoxy chứa 3% HTM (), epoxy chứa 3% HTMS (♦)

và mẫu epoxy chứa 3% HTMGS ()

Sự thay đổi giá trị modun tổng trở tại 10 mHz (Z10mHz) cũng tương tự như

sự thay đổi Rf. Ta thấy khi bắt đầu ngâm, giá trị Z10mHz của mẫu epoxy chứa

HTM và mẫu epoxy có giá trị gần nhau. Mẫu epoxy chứa HTMS và HTMGS có

giá trị Z10mHz cao hơn 2 mẫu còn lại. Sau 1 ngày ngâm giá trị Z10mHz của mẫu

epoxy trắng giảm mạnh, trong khi Z10mHz của các mẫu epoxy chứa HTM, HTMS

và HTGS giảm it hơn. Khi thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3% tăng lên 14

ngày giá trị Z10mHz của mẫu epoxy trắng tiếp tục giảm, sau đó giá trị Z10mHz giữ

ổn định ở mức thấp. Các mẫu epoxy chứa HTM, HTMS và HTMGS có giá trị

Z10mHz giữ ở mức cao hơn hẳn mẫu epoxy trắng và mẫu epoxy chứa HTMS và

HTMGS có giá trị Z10mHz cao hơn mẫu epoxy chứa HTM. So hai mẫu chứa HTM

Page 123: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

109

biến tính silan mẫu chứa HTM biến tính bằng APS có giá trị Z10mHz cao hơn mẫu

epoxy chứa HTM biến tính bằng GS. Các kết quả đo tổng trở cho thấy HTM có

tác dụng tăng khả năng bảo vệ của màng epoxy, biến tính bề mặt HTM silan làm

tăng tác dụng gia cường tính chất bảo vệ của HTM và biến tính bằng APS cho

hiệu quả gia cường cao hơn biến tính bằng GS.

3.2.3.3. Tính chất cơ lý của màng epoxy chứa HTM, HTMS và HTMGS

Bên cạnh đo tổng trở điện hóa, độ bám dinh và độ bền va đập của các

màng sơn cũng được xác định (bảng 3.19).

Bảng 3.19: Kết quả đo độ bám dính và độ bền của các màng sơn epoxy hệ

nước chứa HTM, HTMS và HTMGS

Mẫu Độ bám dính (N/mm2) Độ bền va đập (Kg.cm)

EW0 2,0 180

EW- HTM 2,3 180

EW- HTMS 4,5 180

EW-HTMGS 4,0 180

Kết quả đo độ bám dính cho thấy, sự có mặt của HT có ảnh hưởng đến độ

bám dính của màng sơn. Độ bám dính của màng epoxy khá cao đạt 2,0 N/mm2.

Khi đưa thêm 3% HTM vào màng epoxy, độ bám dính của màng sơn tăng nhẹ

so với mẫu epoxy trắng, đat 2,3 N/mm2. Với mẫu epoxy chứa 3% HTMS, độ

bám dinh đạt 4,5 N/mm2, tăng hơn 2 lần so với mẫu epoxy trắng. Với mẫu

epoxy chứa 3% HTMGS, độ bám dinh đạt 4,0 N/mm2, cao hơn mẫu chứa HTM

và thấp hơn mẫu chứa HTMS. Biến tính bề mặt hydrotalxit mang molypdat bằng

silan đã có tác dụng tăng đáng kể độ bám dính của màng epoxy. Các kết quả

tương tự về hiệu quả tăng bám dinh của silan hóa cũng đã công bố [87]. Biến

tính bề mặt bằng APS có hiệu quả tăng bám dinh cao hơn GS. Tác dụng tăng độ

Page 124: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

110

bám dính của HTMS có thể được giải thích bởi vai trò của silan tại ranh giới

màng sơn/thép. Các kết quả đo bám dinh cũng phù hợp với kết quả đo tổng trở.

3.2.3.4. Thử nghiệm mù muối

Độ bền ăn mòn của các màng sơn được đánh giá bằng thử nghiệm gia tốc

trong tủ mù muối. Hình 3.41 trình bày ảnh bề mặt các mẫu sau 96 giờ thử nghiệm

trong tủ mù muối.

Quan sát ảnh bề mặt các mẫu ta thấy, với mẫu epoxy trắng có nhiều điểm

rộp trên bề mặt mẫu, gỉ tại vết rạch (sự ngấm chất điện li từ vết rạch vào màng

sơn). Với mẫu epoxy chứa HTM, ta cũng thấy có các điểm rộp trên bề mặt mẫu và

gỉ tại vết rạch. So với mẫu epoxy trắng, số điểm rộp trên bề mặt mẫu it hơn, khoảng

cách chất điện li ngấm từ vết rạch vào màng sơn nhỏ hơn. Với mẫu epoxy chứa

HTMS, số điểm rộp trên bề mặt mẫu thấp hơn hẳn mẫu epoxy trắng và epoxy chứa

HTM, khoảng cách chất điện li ngấm từ vết rạch vào màng sơn thấp hơn hẳn mẫu

epoxy chứa HTM. Mức độ gỉ tại vết rạch của mẫu epoxy chứa HTMS cũng thấp

hơn của 2 mẫu còn lại. Tương tự, với mẫu epoxy chứa HTMGS khoảng cách chất

điện li ngấm từ vết rạch vào màng sơn thấp hơn hẳn mẫu epoxy chứa HTM. Tuy

nhiên mức độ gỉ tại vết rạch của mẫu chứa HTMGS cao hơn một chút so với mẫu

chứa HTMS, nhưng vẫn thấp hơn 2 mẫu epoxy trắng và epoxy chứa HTM.

Các kết quả thử nghiệm mù muối cho thấy HTM đã có tác dụng tăng độ

bền ăn mòn của màng epoxy. Biến tính bề mặt HTM bằng silan đã tăng hiệu quả

bảo vệ của HTM. HTMS có hiệu quả gia cường cao hơn HTMGS. Các kết quả thử

nghiệm mù muối phù hợp với kết quả đánh giá bằng phương pháp tổng trở.

Page 125: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

111

(a) (b)

(c) (d)

Hình 3.41: Ảnh bề mặt các mẫu epoxy hệ nước không chứa hydrotalxit (a),

epoxy hệ nước chứa HTM (b), HTMS (c) và HTGS (d) sau 96 giờ thử nghiệm

trong tủ mù muối

3.2.3.5. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy hệ nước chứa HTM,

HTMS, HTMGS

Hydrotalxit mang molypdat được biến tính bề mặt bằng silan APS, silan

GS, do đó đã làm tăng khả năng phân tán của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

trong màng sơn. Điều này đã được giải thích ở mục 3.1.3.5 và hoàn toàn phù

hợp với kết quả khả năng phân tán HTBAS trong màng epoxy được chứng minh

bằng ảnh SEM, phương pháp nhiễu xạ tia X và phổ IR trong mục 3.2.3.1

Mặt khác khi có mặt HTMS, HTMGS trong màng epoxy sẽ làm tăng đáng

kể khả năng bám dinh của màng epoxy (kết quả phần 3.2.3.3), điều này có thể

Page 126: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

112

giải thích do hydrotalxit biến tính có khả năng hấp phụ lên bề mặt của kim loại,

do đó làm tăng khả năng liên kết giữa màng epoxy với bề mặt kim loại. Như vậy

sự có mặt của HTMS và HTMGS trong màng epoxy hệ nước đã làm tăng khả

năng che chắn và độ bền ăn mòn của màng sơn.

Đặc biệt khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn, dưới tác dụng của môi trường

xâm thực (anion Cl-), hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat có mặt trong

màng sơn sẽ xảy ra phản ứng trao đổi ion. Khi đó ion ức chế ăn mòn molypdat

được nhả ra tại chỗ khuyết tật của màng sơn để bảo vệ thép cacbon khỏi ăn mòn

và Cl- sẽ được thu vào trong cấu trúc của hydrotalxit [83]. Cơ chế bảo vệ chống

ăn mòn của màng epoxy chứa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat khi

xảy ra khuyết tật tại màng sơn được trình bày trên hình 3.42

Hình 3.42: Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn molypdat khi xảy ra khuyết tật tại màng sơn [83]

Page 127: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

113

Tóm tắt kết quả phân 3.2

Đa tổng hợp thành công hydrotalxit mang molypdat và biến tính bề mặt bằng

N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan,3-glycidoxipropyltrimetoxisilan.

Hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat, hydrotalxit mang ức chế ăn mòn

molypdat biến tính bề mặt bằng (N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan,

hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat biến tính bề mặt bằng 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan có kích thước hạt trong khoảng 50-200 nm. Các

kết quả đo điện hóa cho thấy đây là các chất ức chế ăn mòn anot, hiệu suất ức

chế đạt tương ứng là 92,8 %, 95,5 % 95,3 % ở nồng độ 3 g/L trong dung dịch

NaCl 0,1 M. Sự có mặt của các chất này đa có tác dụng tăng đáng kể khả năng

bảo vệ và độ bám dính của màng epoxy hệ nước. Biến tính bề mặt bằng silan đa

có tác dụng tăng khả năng phân tán do đó tăng hiệu quả gia cường của

hydrotalxit mang ức chế ăn mòn molypdat trong nền epoxy. Biến tính hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn molypdat bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan có tác dụng tăng hiệu quả gia cường cao hơn biến

tính bằng 3-glycidoxipropyltrimetoxisilan.

Page 128: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

114

KẾT LUẬN CHUNG

1. Đã tổng hợp thành công hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic bằng phương pháp đồng kết tủa (trong môi trường

khí N2, ở nhiệt độ 650C, pH=8-10) và biến tinh bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan (ở nhiệt độ 600C). Kết quả phân tích cho thấy

hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic và hydrotalxit

mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bề mặt bằng N-

(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan có kich thước hạt trong khoảng 50-

200 nm với hàm lượng axit benzothiazolylthiosuccinic đạt trên 30%. Các kết

quả đo điện hóa cho thấy đây là các chất ức chế ăn mòn anot, hiệu suất ức chế

đạt trên 96% ở nồng độ 3 g/L trong dung dịch NaCl 0,1 M trong môi trường

etanol/nước (2/8).

2. Đã chế tạo các lớp phủ epoxy hệ dung môi chứa 3% hydrotalxit mang

ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic, chứa 3% hydrotalxit mang ức

chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic biến tính bề mặt bằng N-(2-

aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan để bảo vệ chống ăn mòn cho thép

cacbon. Các kết quả đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn bằng phương pháp

tổng trở, thử nghiệm mù muối và đo độ bám dính cho thấy các chất này đã có

tác dụng tăng đáng kể khả năng bảo vệ của màng epoxy hệ dung môi. Biến tinh

bề mặt bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng phân tán trong nền epoxy do đó

tăng hiệu quả gia cường của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit

benzothiazolylthiosuccinic.

3. Đã tổng hợp thành công hydrotalxit mang molypdat bằng phương

pháp đồng kết tủa (trong môi trường khí N2, ở nhiệt độ 650C, pH=8-10) và

biến tinh bề mặt bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 - aminopropyltrimetoxisilan và

3- glycidoxipropyltrimetoxisilan (ở nhiệt độ 600C). Hydrotalxit mang

molypdat, hydrotalxit mang molypdat biến tính bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3-

aminopropyltrimetoxisilan, hydrotalxit mang molypdat biến tính bề mặt bằng 3 -

glycidoxipropyltrimetoxisilan có kich thước hạt trong khoảng 50-200 nm với

hàm lượng molypdat đạt trên 12%. Các kết quả đo điện hóa cho thấy đây là các

Page 129: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

115

chất ức chế ăn mòn anot, hiệu suất ức chế đạt tương ứng là 92,8 %, 95,5 %, 95,3

% ở nồng độ 3 g/L trong dung dịch NaCl 0,1 M.

4. Đã chế tạo các lớp phủ epoxy hệ nước chứa 3% hydrotalxit mang

molypdat, chứa 3% hydrotalxit mang molypdat biến tính bề mặt bằng N-(2-

aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan, và chứa 3% hydrotalxit mang

molypdat biến tính bề mặt bằng 3-glycidoxipropyltrimetoxisilan để bảo vệ

chống ăn mòn cho thép cacbon. Sự có mặt của các chất này đã có tác dụng tăng

đáng kể khả năng bảo vệ và độ bám dinh của màng epoxy hệ nước. Biến tinh bề

mặt bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng phân tán, do đó tăng hiệu quả gia

cường của hydrotalxit mang molypdat trong nền epoxy. Biến tính bề mặt

hydrotalxit mang molypdat bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan

có tác dụng tăng hiệu quả gia cường cao hơn biến tính bằng 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilan.

Page 130: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

116

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Đã tổng hợp thành công 2 loại nano hydrotalxit mang ức chế ăn mòn:

mang axit benzothiazolylthiosuccinic và biến tinh bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-

3-aminopropyltrimetoxisilan, hiệu suất ức chế ăn mòn thép đạt 96% ở nồng độ

3 g/L; mang molypdat và biến tinh bề mặt bằng 2 loại silan khác nhau (N-(2-

aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan, 3- glycidoxipropyltrimetoxisilan), hiệu

suất ức chế ăn mòn thép đạt 95% ở nồng độ 3 g/L.

- Đã 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 tinh bề mặt

bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng phân tán, do đó tăng hiệu quả gia cường

hydrotalxit trong nền epoxy.

Page 131: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

1. Nguyễn Thu Trang, Nguyễn Tuấn Anh, Tô Thị Xuân Hằng, Trịnh

Anh Trúc. Tổng hợp và đặc trưng tính chất của Hydrotalxit mang ức chế ăn

mòn Molypdat. Tạp chí hóa học 51(6ABC) (2013) 364-367.

2. Nguyễn Tuấn Anh, Tô Thị Xuân Hằng, Trịnh Anh Trúc, Bùi Văn

Trước, Nguyễn Thùy Dương. Biến tính hydrotalxit mang molypdat bằng 2 -

aminoetyl-3-aminopropyltrimetoxy silan và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ

nước. Tạp chí Khoa học Công nghệ 53 (1A) (2015) 138-145.

3. To Thi Xuan Hang, Nguyen Tuan Anh, Trinh Anh Truc, Bui Van

Truoc, Thai Hoang, Dinh Thi Mai Thanh, Siriporn Daopiset. Synthesis of 3-

glycidoxipropyltrimetoxisilane modified hydrotalcite bearing molybdate as

corrosion inhibitor for waterborne epoxy coating. Journal of Coatings

Technology and Research 13 (2016) 805-813.

4. Nguyen Tuan Anh, Ngo Thi Hoa, To Thi Xuan Hang, Nguyen Thuy

Dương, Trinh Anh Truc. Influence of hydrotalcite containing corrosion

inhibitormodified by silane on corrosion protection performance of epoxy

coating. VNU Journal of science: Natural sciences and technology 33(4)

(2017) 1-7.

Page 132: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

118

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. G. Williams and H.N. McMurray. Inhibition of Filiform Corrosion on

Polymer Coated AA2024-T3 by Hydrotalcite-Like Pigments Incorporating

Organic Anions. Electrochem, Solid-State Lett. 7(5) (2004) B13-B15.

2. Trịnh Anh Trúc, Tô Xuân Hằng, Vũ Kế Oánh , Nguyễn Tuấn Dung, Bùi Thị

An. Nghiên cứu sử dụng ức chế ăn mòn gốc benzothiazol trong sơn lót, Tạp

chí khoa học và công nghệ 36(5) (1998) 36-40.

3. Trinh Anh Truc, To Xuan Hang, Vu Ke Oanh, Nguyen Tuan Dung.

Improvement of Protective Properties of Top Coatings Applied on Zinc-Rich

Primer by 3-Aminopropyl-Triethoxisilan and 2-(Benzothialylthio) Succinic

Acid. Corrosion Science and Technology 3(3) (2004) 107-111.

4. G. Williams and H.N. McMurray. Anion-Exchange Inhibition of Filiform

Corrosion on Organic Coated AA2024-T3 Aluminum Alloy by Hydrotalcite-

Like Pigments. Electrochem and Solid-State Lett 6 (2003) B9-B11.

5. S. Chrisanti, K.A. Ralston, R.C. Buchheit. Corrosion protection from

inhibitors and inhibitor combinations delivred by synthetic ion exchange

compound pigments in organic coatings. Corrosion science and Technology

7(4) (2008) 212-218.

6. B. Chico, J. Simancas, J.M. Vega, N. Granizo, I. D´ıaz, D. de la Fuente, M.

Morcillo. Anticorrosive behaviour of alkyd paints formulated with ion-

exchange pigments. Progress in Organic Coatings 61 (2008) 283–290.

7. Xiang Yu, Jun Wang, Milin Zhang, Lihui Yang, Junqing Li, Piaoping Yang,

Dianxue Cao. One-step synthesis of lamellar molybdate pillared

hydrotalcite and its application for AZ31 Mg alloy protection. Solid State

Sciences 11 (2009) 376–381.

8. Qi Tao, Jie Yuan, Ray L. Frost, Hongping He, Peng Yuan, Jianxi Zhu. Effect

of surfactant concentration on the stacking modes of organo-silylated

layered double hydroxides. Applied Clay Science 45 (2009) 262–269.

Page 133: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

119

9. Qi Tao, Hongping He, Ray L. Frost, Peng Yuan, Jianxi Zhu. Nanomaterials

based uponsilylated layered double hydroxides. Applied Surface Science

255 (2009) 4334–4340.

10. Safak Oturakli. Characterization and corrosion performance of γ-

glycidoxipropyltrimetoxisilane modified epoxy polymer. Thesis of Mater.

İzmir Institute of Technology (2010).

11. Oliver David Lewis. A Study of the Influence of NanofillerAdditives on the

Performance of WaterbornePrimer Coatings. Thesis of Doctoral.

Philosophy of Loughborough University (2008).

12. Corrosion of metals and alloys – Terms and definitions, ISO 8044-1986.

13. R.D. Armstrong, S. Zhou. The corrosion inhibition of iron by silicate related

materials. Corrosion Science 28(12) (1988) 1177-1181.

14. Trịnh Xuân Sén. Ăn mòn và bảo vệ kim loại. Nhà xuất bản Đại học Quốc

Gia Hà Nội (2006).

15. E. Kalman. Proceedings of 7th European Symposium on Corrosion

Inhibitors (7SEIC). Ann. Univ. Ferrara, N. S., Sez. V. Suppl. 1(9) (1990)

745-754.

16. P.K. Gogoi, B. Barhai. Corrosion Inhibition of Carbon Steel by a Multi-

component Blend cotaining zinc diethydithiocarbamate complex in

combination with trisodium orthophosphate. J. Electrochem. Sci. 6 (2011)

136-145.

17. Konstantinos D. Demadis, Chris Mantzaridis, and Panagiotis Lykoudis.

Effect of Structural Differences on Metallic Corrosion Inhibition by Metal-

Polyphosphonate Thin Films. Ind. Eng. Chem. Res. 45 (2006) 7795-7800.

18. Harish Kumar, Vikas Yadav. Corrosion characteristics of Mild steel under

different atmospheric conditions by vapour phase corrosion inhibitors.

American journal of materials science anhd engineerin 1(3) (2013) 34-39.

19. Zhenyu Chen, Ling Huang, Guoan Zhang, Yubing Qiu, Xingpeng Guo.

Benzotriazole as a volatile corrosion inhibitior during the early stage of

copper corrosion under adsorbed thin electrolyte layers. Corrosion Science

65 (2012) 214-222.

Page 134: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

120

20. C. Rapin, A. D’Huysser, J.P. Labbe, L. Gengember, P. Steinmetz. Etude de

l’inhibition de la corrosion aqueuse du cuivre par des carboxilates linéaires

staturés. Rev. Metall. 93 (1996) 719.

21. E. Rocca, J. Steinmetz. Inhibition of lead corrosion with saturated linear

aliphatic chain monocarbonxylates of sodium. Corros. Sci. 43 (2001) 891.

22. N.D. Nam, Q.V. Bui, M. Mathesh, M.Y.J. Tan, M. Forsyth. A study of 4-

carboxiphenylboronic acid as a corrsion inhibitor for steel in carbon

dioxide containing environments. Corrosion Science 76 (2013) 257-266.

23. G. Hefter, N. North, S. Tan. Organic corrosion inhibitors in neutral

solutions; Part 1-Inhibition of steel, copper, and aluminum by straight chain

carboxilates. Corrosion 53 (1997) 657-667.

24. U. Rammelt, S. Kohler, G. Reinhard. EIS characterization of the inhibition

of mild steel corrosion with carboxilates in neutral aqueous solution.

Electrochim. Acta 53 (2008) 6968-6972.

25. I.A. Raspini. Influence of sodium salts of organic acid as additives on

localized corrosion of aluminium and its alloys. Corrosion 49 (1993) 821-

828.

26. D. Daloz, C. Rapin, P. Steinmetz, G. Michot. Corrosion inhibition of rapidly

solidified Mg-3% Zn-15% Al magnesium alloy with sodium carboxilates.

Corrosion 54 (1998) 444-450.

27. E. Mccafferty. Sequence of steps in the pitting of aluminum by chloride ions.

Corros. Sci. 45 (2003) 1421-1438.

28. B. Mayer, W. Hater, M. Schwensberg. Environmentally sound corrosion

i3hibitor for cooling water, Henkel surface technologies, TL6-2002.

29. M. Mavivannan and S. Rajendran. Corrosion inhibition of carbon steel by

succinic acid – Zn2+ system. Research journal of chemicall sciences 1(8)

(2001) 42 – 48.

30. G.R.H. Florence, A.N. Anthony, J.W. Sahayaraj, S. Rajendran. Corrosion

inhibition of carbon steel by adipic acid – Zn2+ system. Indian journal of

chemical technology 12 (2012) 472 – 476.

Page 135: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

121

31. A. Braig. Advances in corrosion protection by organic coatings. I Sekine

Ed. Electrochemical society. Corrosion division (1998) 18-30.

32. N.C. Ngobiri, O.Akaranta, N.C. Oforka, E.E. Oguzie, S.U. Ogbulie.

Inhibition of pseudo-anaerobic corrosion of oil pipeline steel pipeline water

using biomas-derived molecules. Advances in Materials and Corrosion 2

(2003) 20-25.

33. J.N.Y. Philip, J. Buchweishaija and L.L. Mkayula. Cashew Nut Shell Liquid

as an alternative corrosion inhibitow for carbon steel. Tanz. J. Sci. 27

(2001) 9-19.

34. J.N.Y. Philip, J. Buchweishaija and L.L. Mkayula. Mechanistic studies of

carbon steel corrosion inhibition by Cashew Nut shell Liquid. Tanz. J. Sci.

28(2) (2002) 105-116.

35. V. Johnsirani, J. Sathiyabama, S. Rạendran and R. Nagalakshmi. Corrosion

inhibition by an aqueous extract of curcumin dye for carbon steel in sea

water. Chem. Sci. Trans. 2(1) (2013) S123-S128.

36. F.A. de Souza and A. Spinelli. Caffeic acid as a green corrosion inhibitor

for mild steel. Corrosion science 51(3) (2008) 642-649.

37. R. Saratha, S.V. Priya and P. Thilagavathy. Investigation of citrus

aurantifolia leaves extract as corrosion inhibitow for mild steel in 1M HCl.

E-J.Chem. 6 (3) (2009) 785-795.

38. Hong Ju, Yulin Ju and Yan Li. Berberine as an environmental-Friendly

inhibitor for Hot-Dip Coated steels in diluted hydrochloric acid. J. Matre.

Sci. Technol. 28(9) (2012) 809-816.

39. M. Dahmanil. A. Et-Touhami, S.S. Al-Deyab, B. Hammouti, A.Bouyanzer.

Corrosion inhibition of C38 steel in 1M HCl: A Comparative study of black

pepper extract and its isolated piperine. Int.J.Electrochem. Sci, 5 (2010)

1060-1069.

40. M. A. Ulibari, I. Pavlovic, C. Barriga, M. C. Hermosin, J. Cornejo.

Adsorption of anionic species on HTe- like compounds:effect of interlayer

anion and crystallinity. Applied Clay Science 18 (2001) 17-27.

41. M.A. Ulibari, I. Pavlovic, C.Barriga, M.C. Hermosin, J. Cornejo. HTe- like

compuonds as potential sorbents of phenols from water. Applied Clay

Science 10 (1995) 131-145.

Page 136: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

122

42. M.C. Hermosin, I. Pavlovic, M.A. Ulibarri and J. Cornejo. HTe as sorbent

for trinitrophenol sorption capacity and mechanism. Water Research 30

(1996) 171-177.

43. Mảcio José dos Reis, Fabiano Silvério, Jairo Tronto, João Barros Valim.

Effects of pH, temperature, and inoic strength on adsorption of sodium

dodecylbenzensulfonate into Mg – Al – CO3 layerd double hydroxides.

Joumal of Physics and Chemistry of Solids 65 (2004) 487-492.

44. W.T. Reichle, S.Y. Kang, and D.S. Everhardt. The nature of the thermal

decomposition of a catalycally active anionic clay mineral. J. catal. 101

(1986) 352-59.

45. S. Miyata. Physico-chemical properties of synthetic HTes in relation to

composition. Clays and Clay Minerals 28(1) (1980) 50-56.

46. Lida Wang, Kaiyue Zhang, Haoran He, Wen Sun, Qiufeng Zong, Guichang

Liu. Enhanced corrosion resistance of MgAl HTe conversion coating on

aluminum by chemical conversion treatment. Surface and Coatings

Technology 235 (2013) 484 - 488.

47. Shichang Lv, Wei Zhou, Hui Miao,Wenfang Shi. Preparation and

properties of polymer/LDH nanocomposite used for UV curing coatings.

Progress in Organic Coatings 65 (2009) 450–456.

48. S.K. Poznyak, J. Tedim, L.M. Rodrigues, A.N. Salak, M.L. Zheludkevich,

L.F.P. Dick, and M.G.S. Ferreira. Novel inorganic host layered double

hydroxides intercalated with guest organic inhibitors for anticorrosion

applications. ACS Applied Materials & Interfaces 7(45) (2015) 25180-

25192.

49. Z. Yang, H. Fischer, J. Cerezo, J. M. C. Mol, R. Polder. Modified

hydrotalcites for improved corrosion protection of reinforcing steel in

concrete – preparation, characterization, and assessment in alkaline

chloride solution. Materials and corrosion 67(7) (2016) 721-738.

50. N.T. Duong, T.T.X. Hang, A. Nicolay, Y. Paint, M.G. Olivier. Corrosion

protecion of carbon steel by solvent free epoxy coating containing

hydrotalcites intercalated with different organic corrosion inhibitors.

Progress in Organic Coatings 101 (2016) 331-341.

Page 137: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

123

51. Zhenyu Wang, Enhou Han, Wei Ke. Influence of nano-LDHs on char

formation and fire-resistant properties of flame-retardant coating. Progress

in Organic Coatings 53 (2005) 29–37.

52. Shichang Lv, Yan Yuan,Wenfang Shi. Strengthening and toughening effects

of layered double hydroxide and hyperbranched polymer on epoxy resin.

Progress in Organic Coatings 65 (2009) 425–430.

53. D. Álvarez, A. Collazo, M. Hernández, X.R. Nóvoa, C. Pérez.

Characterization of hybrid sol–gel coatings doped with HT-like compounds

to improve corrosion resistance of AA2024-T3 alloys. Progress in Organic

Coatings 67 (2010) 152–160.

54. J. Tedim, A. Kuznetsova, A.N. Salak, F. Montemor, D. Snihirova, M. Pilz,

M.L. Zheludkevich, M.G.S. Ferreira. Zn–Al layered double hydroxides as

chloride nanotraps in active protective coatings. Corrosion Science 55

(2012) 1–4.

55. M.L. Zheludkevich, S.K. Poznyak, L.M. Rodrigues, D. Raps, T. Hack, L.F.

Dick, T. Nunes, M.G.S. Ferreira. Active protection coatings with layered

double hydroxide nanocontainers of corrosion inhibitor. Corrosion Science

52 (2010) 602–611.

56. Dandan Li, Fangyong Wang, Xiang Yu, Jun Wang, Qi Liua, Piaoping Yang,

Yang He, Yanli Wang, Milin Zhang. Anticorrosion organic coating with

layered double hydroxide loaded with corrosion inhibitor of tungstate.

Progress in Organic Coatings 71 (2011) 302–309.

57. Jianxi Zhu, Peng Yuan, Hongping He, Ray Frost, Qi Tao, Wei Shen, Thor

Bostrom. In situ synthesis of surfactant/silane-modified hydrotalcites.

Journal of Colloid and Interface Science 319 (2008) 498–504.

58. Yan Yuan, Wenfang Shi. Preparation and properties of UV-cured acrylated

silane intercalated polymer/LDH nanocomposite. Materials Research

Bulletin 46 (2011) 124–129.

Page 138: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

124

59. Lihua Hu, Yan Yuan, Wenfang Shi. Preparation of polymer/LDH

nanocomposite by UV-initiated photopolymerization of acrylate through

photoinitiator-modified LDH precursor. Materials Research Bulletin 46

(2011) 244–251.

60. J. Liu, Y. Zhang, M. Yu, S. Li, B. Xue, X. Yin. Influence of embedded

ZnAlCe-NO3− layered double hydroxides on the anticorrosion properties of

sol–gel coatings for aluminum alloy. Progress in Organic Coatings 81

(2015) 93–100.

61. Anne-Lise Troutier-Thuilliez, Christine Taviot-Guého, Joël Cellier, Horst

Hintze-Bruening, Fabrice Leroux. Layered particle-based polymer

composites for coatings: Part I. Evaluation of layered double hydroxides.

Progress in Organic Coatings 64 (2009) 182–192.

62. Horst Hintze-Bruening, Anne-Lise Troutier-Thuilliez, Fabrice Leroux.

Layered particle-based polymer composites for coatings: Part II—Stone

chip resistant automotive coatings. Progress in Organic Coatings 64 (2009)

193–204.

63. A. Collazo, M. Hernández, X.R. Nóvoa, C. Pérez. Effect of the addition of

thermally activated HTe on the protective features of sol–gel coatings

applied on AA2024 aluminium alloys. Electrochimica Acta 56 (2011) 7805–

7814.

64. Geraint Williams, H. Neil McMurray. Inhibition of Filiform Corrosion on

Polyme Coated AA2024-T3 by HTe-Like Pigments Incorporating Organic

Anions. Electrochem. Solid-State Lett. 7(5) (2004) B13-B15.

65. S.K. Poznyak, J. Tedim, L.M. Rodrigues, A.N. Salak, M.L. Zheludkevich,

L.F.P. Dick and M.G.S. Ferreira. Novel Inorganic Host Layered Double

Hydroxides Intercalated with Guest Organic Inhibitors for Anticorrosion

Applications. Appl. Mater. Interfaces 1(10) (2009) 2353–2362.

66. Jun Chen, Yingwei Song, Dayong Shan, En-Hou Han. Study of the

corrosion mechanism of the in situ grown (Mg-Al-CO32-) HTe film on AZ31

alloy. Corrosion Science 65 (2012) 268–277.

Page 139: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

125

67. J.M. Vega, N. Granizo, D. de la Fuente, J. Simancas, M. Morcillo.

Corrosion inhibition of aluminum by coatings formulated with Al–Zn–

vanadate HTe. Progress in Organic Coatings 70 (2011) 213–219.

68. Dinh Thị Ngọ. Ứng dụng của xúc tác dạng HT trong phản ứng hydro hóa và

làm sạch dầu. Hội nghị KHCN 2000 “Ngành dầu khí Việt Nam trước thềm

thế kỷ 21”, 208-212.

69. Bùi Quang Cư. Nghiên cứu vật liệu tổ hợp và công nghệ xử lý loại bỏ thuốc

nhuộm trong nước thải nhuộm. Báo cáo tổng kết đề tài Cấp Viện KHCNVN,

2008-2009.

70. Nguyen Van Suc. Adsorption of U(VI) from Aqueous Solution onto HTe-

Like Compounds. E-Journal of Chemistry 9(2) (2012) 669-679.

71. Ngô Minh Đức. Synthesis Mg/Al HTe for adsorption of Cd2+ in water.

Journal of Science and Technology 9(82) 2014.

72. Tô Thị Xuân Hằng, Nguyễn Thùy Dương, Trịnh Anh Trúc. Tổng hợp và

nghiên cứu cấu trúc, tính chất của hydotalxit mang ức chế ăn mòn. Tạp chí

Khoa học và Công nghệ 48(3A) (2010) 95-102.

73. To Thi Xuan Hang, Trinh Anh Truc, Nguyen Thuy Duong, Nadine Pébère,

Marie-Georges Olivier. Layered double hydroxides as containers of

inhibitors in organic coatings for corrosion protection of carbon steel.

Progress in Organic Coatings 74 (2012) 343–348.

74. To Thi Xuan Hang, Trinh Anh Truc, Nguyen Thuy Duong, Pham Gia Vu,

Thai Hoang. Preparation and characterization of nanocontainers of

corrosion inhibitor based on layered double hydroxides. Applied Clay

Science 67(6) (2012) 18-25.

75. To Thi Xuan Hang, Nguyen Thuy Duong, Trinh Anh Truc, Thai Hoang,

Dinh Thi Mai Thanh, Siriporn Daopiset, Anothai Boonplean. Effects of HTe

intercalated with corrosion inhibitor on cathodic disbonding of epoxy

coatings. Journal of Coatings Technology and Research 12 (2015) 375-383.

Page 140: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

126

76. Z.P. Xu, P.S. Braterman. Synthesis, structure and morphology of organic

layered double hydroxide (LDH) hybrids: comparison between aliphatic

anions and their oxigenated analogs. Appl. Clay Sci. 48 (2010) 235-242.

77. W.W. Simons. The Sadtler Handbook of Infrared Spectra. Sadtler Research

Laboratories, Inc., Pennsylvania (1978).

78. Z. Guo, S. Wei, B. Shedd, R. Scaffaro, T. Pereira and H.T. Hahn. Particle

surface engineering effect on the mechanical, optical and photoluminescent

properties of ZnO/vinyl-ester resin nanocomposites. J. Mater. Chem. 17

(2007) 806–813.

79. R.G. Buchheit, H. Guan, S. Mahajanam, F. Wong. Active corrosion

protection and corrosion sensing in chromate-free organic coatings. Prog.

Org. Coat. 47 (2003) 174-182.

80. E.P. Plueddemann. Silane coupling agents. 2nd edition, Plenum Press: New

York (1991).

81. F.D. Osterholtz, E.R. Pohl. Kinetics of the hydrolysis and condensation of

organofunctional alkoxysilanes: a review. J. Adhesion Sci. Technol. 6(1)

(1992) 127-149.

82. E.K. Drown, H. Al Moussawi, L. Drzal. Glass fiber sizings and their role in

fiber-matrix adhesion, Silanes and other coupling agents. Ed. K.L. Mittal,

VSP Utrecht, Netherlands (1992) 513-529.

83. Huajie Yan, Jihui Wang, Yu Zhang, Wenbin Hu. Preparation and inhibition

properties of molybdate intercalated ZnAlCe layered double hydroxide.

Journal of alloys and compounds 678 (2016) 171-178.

84. K. Klemkaite-Ramanauske, A. Žilinskas, R. Taraškevičius, A. Khinsky, A.

Kareiva. Preparation of Mg/Al layered double hydroxide (LDH) with

structurally embedded molybdate ions and application as a catalyst for the

synthesis of 2-adamantylidene(phenyl)amine Schiff base. Polyhedron 68

(2014) 340–345.

Page 141: TỔNG HỢP HYDROTALXIT MANG ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀgust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26353.pdf · Chuyên ngành: Hóa hữu cơ ... hiện cũng như hoàn thành bản luận

127

85. G.P. Bierwagen, D. Tallman, J. Li, L. He, C. Jeffcoate. EIS studies of coated

metals in accelerated exposure. Prog. Org. Coat. 46 (2003) 148–158.

86. B.R. Hinderliter, S.G. Croll, D.E. Tallman, Q. Su, G.P. Bierwagen.

Interpretation of EIS results from Accelerated Exposure of Coated Metals

based on Modelling of Coating Physical Properties. Electrochim. Acta 51

(2006) 4505–4515.

87. M. Puig, L. Cabedo, J.J. Gracenea, A. Jimenez-Morales, J. Gamez-Perez,

J.J. Suay. Adhesion enhancement of powder coatings on galvanised steel by

addition of organo-modified silica particles. Prog. Org. Coat. 77 (2014)

1309-1315.