Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và chế tạo lớp phủ nanocompozit bảo vệ chống ăn mòn thép cabon tt

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: 9.44.27.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Tô Thị Xuân Hằng
2. PGS.TS. Trịnh Anh Trúc

Hà Nội – 2018


Công trình được hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn Lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Tô Thị Xuân Hằng
2. PGS.TS. Trịnh Anh Trúc

A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài
Ăn mòn kim loại gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế của các nước trên
thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, do vậy việc bảo vệ chống ăn
mòn kim loại là rất cần thiết.
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.
Cromat 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
cromat 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, tính 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; 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. Tuy nhiên các
lớp phủ này vẫn chưa có khả năng bảo vệ tương đương lớp phủ chứa
cromat.
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. Bên cạnh đó, sự có
mặt của silan cũng cải 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.
2. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án
- 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 tích cấu trúc của hydrotalxit mang axit
benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan;
+ Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang axit
benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan;
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang axit
benzothiazolylthiosuccinic biến tính silan đến khả năng bảo vệ chống ăn
mòn của lớp phủ epoxy hệ dung môi.
1


- 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 tích cấu trúc của hydrotalxit mang molypdat
biến tính silan;
+ Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của hydrotalxit mang
molypdat biến tính silan;
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrotalxit mang molypdat biến tính
silan đến khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước.
3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án
- Kết quả tổng hợp thành công 2 loai nano hydrotalxit mang ức chế ăn
mòn: mang ức chế ăn mòn axit benzothiazolylthiosuccinic và biến tính bề
mặt bằng silan, hiệu suất ức chế ăn mòn thép đạt 96 % ở nồng độ 3 g/L;
mang ức chế ăn mòn molypdat và biến tính bề mặt bằng 2 loại silan khác
nhau, hiệu suất ức chế ăn mòn thép đạt 95 % ở nồng độ 3 g/L nhằm ứng

dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại. Kết quả cũng là
tiền đề để mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hydrotalxit mang chất ức
chế ăn mòn và biến tính bằng silan trong bảo vệ chống ăn mòn kim loại thép
cacbon.
- 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 tính bề
mặt bằng silan đã có tác dụng tăng khả năng phân tán, do đó tăng hiệu quả
gia cường hydrotalxit trong nền epoxy.
4. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 127 trang: mở đầu (2 trang), phương pháp nghiên cứu
(16 trang), tổng quan (36 trang), kết quả và thảo luận (59 trang), kết luận
(2 trang), đóng góp mới (1 trang), danh mục các công trình khoa học đã
công bố (1 trang), có 25 bảng biểu, 73 hình và đồ thị, 87 tài liệu tham khảo
A. PHẦN NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Đã tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước về lớp phủ hữu cơ, chất ức
chế ăn mòn, điều chế hydrotalxit biến tính hữu cơ và ứng dụng hydrotalxit
trong lớp phủ hữu cơ.
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: Al(NO3)3.9H2O, Zn(NO3)2.6H2O, Na2MoO4..2H2O
(chất ức chế natri molypdat), C11H9O4S2N (chất ức chế
Benzothiazolylthiosuccinic
axit),
C8H22O3N2Si
(N-(2-aminoetyl)-3aminopropyltrimetoxisilan) , C9H20O5Si (3-glycidoxipropyltrimetoxi silan),
NaCl, C2H5OH, C8H10 (xylen), NaOH, epoxy YD-011X75 (hãng Kudo sản
xuất), epoxy EPON 828 (hãng Hexion sản xuất), chất đóng rắn Polyamin

2


307D-60 (hãng Kudo sản xuất), chất đóng rắn EPIKURE 8537-WY-60 (hãng
Hexion sản xuất) .
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 kích 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
kích 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, 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 50 0C
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
3


nhiều lần bằng hỗn hợp etanol/nước cất. Kết tủa được sấy 24 giờ ở 50 0C
trong chân không thu được 7,5 g hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit
benzothiazolylthiosuccinic. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
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 60 oC trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa
được sấy ở 50 oC trong chân không, thu được 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.
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 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 nước cất (nước đã
loại bỏ CO2 bằng cách đun sôi, để nguội). Kết tủa được sấy 24 giờ ở 50 0C
trong chân không thu được 6,5 g hydrotalxit mang ức chế ăn mòn
molypdat. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
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
4


khuấy đều, giữ ở 60 oC trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa

được sấy ở 50 oC trong chân không, thu được hydrotalxit mang chất ức chế
ăn mòn molypdat biến tính bề mặt bằng hợp chất N - (2 - aminoetyl) - 3 aminopropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan là 3 %. Thí nghiệm được lặp lại
3 lần.
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 3glycidoxipropyltrimetoxisilan (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 3glycidoxipropyltrimetoxisilan (hàm lượng silan là 3 % so với hydrotalxit
mang ức chế ăn mòn). Hỗn hợp phản ứng được khuấy đều, giữ ở 60 oC
trong 6 giờ, sau đó lọc, rửa bằng etanol. Kết tủa được sấy ở 50 oC trong
chân không, thu được hydrotalxit mang chất ức chế ăn mòn molypdat biến
tính bề mặt bằng hợp chất 3-glycidoxipropyltrimetoxisilan, hàm lượng silan
là 3 %. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
2.3. Chế tạo màng epoxy chứa hydrotalxit biến tính
2.3.1. Chuẩn bị mẫu thép
Mẫu thép CT3 kích thước 10×15×0,2 cm được 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
Chế tạo màng epoxy chứa HTBA 3 % (EP-HTBA), màng epoxy
chứa HTBAS 3 % (EP-HTBA), Màng epoxy chứa HTM 3 % (EW-HTM),
Màng epoxy chứa HTMS 3 % (EW-HTMS), Màng epoxy chứa HTMS 3 %
(EW-HTMS) bằng máy tạo màng li tâm, độ dày của màng sau khô là 30 µm
2.4. Các phương pháp phân tích cấu trúc, tính chất của hydrotalxit
Phương pháp hồng ngoại (IR), Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến được đo
tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hiển vi điện tử quét
(SEM), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ASS được đo tại Viện Khoa học
Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.5. Các phương pháp điện hóa
Đo tổng trở điện hóa, đo đường cong phân cực của các mẫu được đo
trên máy AUTOLAB tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn Lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam.

5


2.6. Các phương pháp xác định các tính chất cơ lý của lớp phủ
Đo độ bám dính (ASTM D4541-2010), Độ bền va đập của màng sơn
(ISO D-58675) được thực hiện tại viện Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.7. Thử nghiệm mù muối
Thử nghiệm mù muối (ASTM B-117) các mẫu được thực hiện tại Viện
Kỹ thuật Nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
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 trúc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit
benzothiazolylthiosuccinic biến tính bằng N - (2 - aminoetyl) - 3 aminopropyltrimetoxisilan
Bảng 3.1: Trạng thái vật lí của các mẫu
Stt
1
2
3

Mẫu
HT
HTBA

HTBAS

Trạng thái vật lí
Kết tủa bột mịn, màu trắng
Kết tủa bột mịn, màu vàng nhạt
Kết tủa bột rất mịn, màu vàng nhạt

1423

670
420
630
423

1367
1520
1363

990

1721

3445

1595

1634

3434

Độ truyền qua

3421

995

3.1.1.1. Phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại
* Phổ hồng ngoại của BTSA, HT, HTBA
Phổ IR của các mẫu BTSA, HT, HTBA được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.2.

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

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

Số sóng (cm-1)
HT
420 - 670
1367
1634

HTBA
423 - 630
990
1363
1595

3434

1520
3445

995

Hình
dạng
Nhọn
Nhọn
Nhọn
Nhọn
Nhọn
Nhọn
Nhọn
Tù

1721
1423
3421

6

Cường
độ
Yếu
Yếu
Mạnh
Mạnh
Mạnh
Mạnh

Yếu
Mạnh

Dao động
δZn-O, δAl-O, δAl-O-Zn.
δC-H (thơm)
NO3
δOH (H2O)
C=O (-COOH)
C=C (thơm)
C=O (-COO-)
O-H


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.

2940, 2840

630
630

423

990

423

990

1363
1363

1650
1595

3400

1520

3445

1595

1520

3410

1640

+ Phổ hồng ngoại của N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan
(APS), HTBA, HTBAS
Phổ hồng ngoại của các mẫu APS, HTBA, HTBAS được trình bày
trên hình 3.2 và bảng 3.3.

Hình 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
Cường độ
Dao động
dạng
APS
HTBA
HTBAS
δZn-O, δAl-O,
420 - 670 423 - 630 Nhọn
Yếu
δAl-O-Zn
990
990
Nhọn
Yếu
δCH (thơm)
Nhọn
Mạnh
1363
1363
NO3
Nhọn
Yếu
1520
1520
C=O (-COO-)
1595
1595
Nhọn

Mạnh
δOH (H2O)
1640
1650
Nhọn Trung bình
δNH(-NH2)
CH2, CH3
2940, 2840
Nhọn Trung bình
Tù
Mạnh
3410
3445
3440
O-H, N-H
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
0,15 nm
0,26 nm
0,82 nm

0,42 nm

1,76 nm

0,82 nm
0,41 nm

0,26 nm

0,15 nm

1,73 nm

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

0,26 nm
0,76 nm
0,38 nm

0,15 nm

7


Các kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (hình 3.3) cho thấy
khoảng cách giữa các lớp trong HTBA, HTBAS 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.
3.1.1.3. Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM

Hình 3.4: Ảnh SEM của HTBA

Hình 3.5: Ảnh SEM của HTBAS

Ảnh SEM cho thấy HTBA và HTBAS (hình 3.4, hình 3.5) đều có
dạng tấm, kích thước của chúng cỡ 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 kích thước và tách lớp hơn này có thể được
giải thích do silan phản ứng với nhóm OH trên bề mặt HT nên giảm sự kết
dính các hạt HT do nhóm –OH.
3.1.1.4. Xác định hàm lượng ức chế ăn mòn axit
benzothiazolylthiosuccinic trong HTBA và HTBAS
0.5

Cường độ hấp thụ

Cường độ hấp thụ

0.5

HTBA

Abs

0.25

HTBAS

Abs

283.7

0.25

283.7

0.0

0.0
250.0
HTI

275.0

300.0

325.0

350.0

250.0

375.0

Bước sóng(nm)

HTI-S10

275.0

300.0

325.0

350.0

375.0

Bước sóng(nm)

Hình 3.6: Phổ UV-VIS của dung Hình 3.7: Phổ UV-VIS của dung
dịch pha loãng 100 lần của mẫu dịch pha loãng 100 lần của mẫu
HTBA sau khi phản ứng với HNO3 HTBAS sau khi phản ứng với HNO3
Bảng 3.4: Cường độ hấp thụ của các dung dịch
Stt
Mẫu
Cường độ hấp thụ
1
HTBA
0,141
2
HTBAS
0,151
Bảng 3.5: 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
0,00151
0,0309
34,6
2 HTBAS
0,00147
0,0309
33,69

8

Kết quả phân tích 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
hydroxil (-OH). Theo cơ chế phản ứng silan hóa thì quá trình silan hóa
hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA bằng N-(2-aminoetyl)-3aminopropyltrimetoxisilan được diễn ra như sau: Đầu tiên là sự thủy phân
3 nhóm metoxil 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; 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 3.8
Thủy phân

Ngưng tụ

Bề mặt hydrotalxit

Liên kết hydro

Bề mặt hydrotalxit

Hình thành liên kết

Bề mặt hydrotalxit

Hình 3.8 : Các giai đoạn xảy ra trong quá trình silan hóa bề mặt

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

9


Phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA bằng N-(2aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan được trình bày như ở hình 3.9.

Bề mặt hydrotalxit silan
hóa bằng APS

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Lớp hydroxit

Hình 3.9:Mô phỏng phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn
BTSA bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan
3.1.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTBA và HTBAS

Hình 3.10: 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 (●)

10

Các kết quả đo đường cong phân (hình 3.10) cho thấy HTBA và HTBAS
là các chất ức chế anot.

Bảng 3.6: Giá trị RP và hiệu quả ức chế ăn mòn của các mẫu hydrotalxit
Rp (cm2)

Dung dịch
Dung dịch NaCl 1M
không chứa ức chế
Dung dịch NaCl 1M
chứa HTBA 3 g/L
Dung dịch NaCl 1M
chứa 3 g/L HTBAS
200

200

Phần ảo (.cm2)

5890

96,6 %

5700

96,5 %

3000

(a)

(b)

100

1500

0

0

0

Hiệu suất ức chế ăn mòn (%)

100

200

300

400

0

1500

3000

4500

6000

3000

(c)
1500

0
0

1500

3000

4500

Hình 3.11: 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)

6000

Phần thực (.cm2)

Các kết quả trong bảng 3.6 cho thấy hiệu suất ức chế ăn mòn của HTBA

và HTBAS không khác, đều rất cao và đạt trên 96%.

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
Bảng 3.7: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ dung môi nghiên cứu
Hàm lượng hydrotalxit biến tính trong
Stt
Mẫu
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 3.12 và bảng 3.8.

11


Hình 3.12: Phổ IR của EP0 (a),
EP-HTBA (b), EP-HTBAS (c)
Bảng 3.8: Phân tích phổ IR của EP0, EP-HTBA, EP-HTBAS

EP0

Số sóng (cm-1)
EPEPHTBA
HTBAS
420

423

Hình
dạng

Cường độ

Nhọn

Yếu

Dao động
δZn-O, δAl-O,
δAl-O-Zn.
C-O-C

1040,
1035,
1035, 1250
Nhọn
Yếu
(epoxy)
1250

1250
2850 2850,
CH3,
2850, 2930
Nhọn
Trung bình
2920
2930
CH2
1640
1600
1600
Nhọn
Yếu
δNH
3420
3400
3410
Tù
Mạnh
N-HO-H
Qua phổ 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

Hình 3.13: Ảnh SEM của màng Hình 3.14: Ảnh SEM của màng

epoxy chứa 3 % HTBAS
epoxy chứa 3 % HTBA
Hình ảnh SEM (hình 3.13, hình 3.14) cho thấy HTBA, 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
12


HTBA. Chính sự phân tán đều của các loại hydrotalxit này trong màng đã
tăng khả năng bảo vệ của màng epoxy. Các kết quả phân tích SEM đã giải
thích cho hiệu quả tăng khả năng phân tán trong nền epoxy của HTBAS
với sự biến tính bề mặt bằng silan.
+ Xác định cách lớp của HTBA và HTBAS trong màng epoxy bằng nhiễu xạ tia X

Hình 3.15: Giản đồ XRD của
HTBA (a), màng epoxy chứa
HTBA (b), HTBAS (c) và
màng epoxy chứa HTBAS (d)
Kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (hình 3.15) cho thấy sự
phân tán tốt của các hydrotalxit trong màng epoxy. Biến tính bề mặt bằng
silan đã tăng khả năng phân tán của hydrotalxit. Các kết quả này phù hợp
với kết quả phân tích SEM ở trên.
3.1.3.2. Đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa
HTBA và HTBAS bằng phương pháp tổng trở điện hóa

Hình 3.16: Phổ tổng trở
của các mẫu EP0 (a), EPHTBA (b) và EP-HTBAS
(c) sau 1 giờ ngâm trong
dung dịch NaCl 3%

Hình 3.17: Phổ tổng trở
của các mẫu EP0 (a),
EP-HTBA (b) và EPHTBAS (c) sau 14 ngày
ngâm trong dung dịch
NaCl 3%

13


Hình 3.18: Phổ tổng trở
của các mẫu EP0 (a), EPHTBA (b) và EP-HTBAS
(c) sau 28 ngày ngâm trong
dung dịch NaCl 3%

- Sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3%, giá trị tổng trở của các
mẫu EP-HTBAS và EP-HTBA cao hơn EP0 (hình 3.16).
- Sau 14 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%, với các màng epoxy
chứa các loại hydrotalxit chất điện li chưa ngấm qua màng sơn đến bề mặt
kim loại. Phổ tổng trở được trình bày trên hình 3.17.
- Sau 28 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%, 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. Phổ tổng trở được trình bày trên hình 3.18.

Hình 3.19: Sự thay đổi giá trị Rf
của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA(■)
và EP-HTBAS (●) theo thời gian
ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Hình 3.20: Sự thay đổi giá trị Z10mHz
của các mẫu EP0 (♦), EP-HTBA(■)

và EP-HTBAS (●) theo thời gian
ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Kết quả phân tích giá trị điện trở màng Rf và giá trị modun tổng trở
tại tần số10 mHz của các mẫu theo thời gian ngâm (hình 3.19, hình 3.20)
cho thấy sự có mặt của HTBA và HTBAS đã làm tăng khả năng che chắn
của màng epoxy và sự biến tính bằng silan đã tăng tác dụng gia cường khả
năng che chắn của HTBA.
3.1.3.3. Tính chất cơ lý của màng epoxy chứa HTBA và HTBAS

14


Bảng 3.9: 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
Kết quả cho thấy biến tính bề mặt HTBA bằng silan có tác dụng tăng
độ bám dính của màng epoxy.
3.1.3.4. Thử nghiệm mù muối

(a)

(b)

(c)

Hình 3.21: Ảnh chụp bề
mặt mẫu thép phủ EP0
(a), EP-HTBA (b) và EPHTBAS sau 96 giờ thử
nghiệm trong tủ mù muối
dịch NaCl 3%
Kết quả thử nghiệm mù muối (hình 3.21) của các mẫu cho thấy biến
tính 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 dính.
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 thích
này (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 3.22.
Hình 3.22: Mô phỏng hình ảnh
liên kết ghép nối giữa hydrotalxit
biến tính với màng epoxy
Mặt khác khi có mặt HTBAS trong màng epoxy sẽ làm tăng đáng kể
khả năng bám dính 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.
15


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 bảo vệ thép cacbon khỏi ăn mòn và ion Clsẽ được thu vào trong cấu trúc của hydrotalxit. 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 3.23.

Hình 3.23: 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
Tóm tắt kết quả phần 3.1
Đã tổng hợp thành công hydrotalxit mang ức chế ăn mòn axit
benzothiazolylthiosuccinic và biến tính bề mặt bằng N-(2-aminoetyl)-3aminopropyltrimetoxisilan. 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 đã có tác dụng tăng
đáng kể khả năng bảo vệ của màng epoxy hệ dung môi. Biến tính bề mặt
bằng silan đã 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.

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 và phân tích cấu trúc của hydrotalxit mang ức chế ăn mòn
molypdat biến tính bằng N-(2-aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan, 3 glycidoxipropyltrimetoxisilan
Stt
1
2
3

Bảng 3.10: Trạng thái vật lí của các mẫu
Mẫu
Trạng thái vật lí
HTM
Kết tủa bột mịn, màu trắng.
HTMS
Kết tủa bột rất mịn, màu trắng.
HTMGS
Kết tủa bột rất mịn, màu trắng.

16


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 3.24 và bảng 3.11.

Hình 3.24: Phổ hồng
ngoại

của
natri
molypdat (a), HT (b),
và HTM(c)
Bảng 3.11: Phân tích phổ IR của natrimolypdat, HT, HTM
Số sóng (cm-1)
Hình
Cường độ Dao động
dạng
Natrimolypdat
HT
HTM
δZn-O, δAl-O,
420 - 670 423 - 630
Nhọn
Yếu
δAl-O-Zn
Mo-OTrung
840
835
Nhọn
Mo
bình
(MoO42-)
Nhọn
Mạnh
1367
1367
NO3
1640

1634
1635
Nhọn
Mạnh
δOH (H2O)
3441
3425
Nhọn
Tù
3445
O-H
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.
* Phổ hồng ngoại của APS, HTM, GS, HTMGS

439
439

835
835

432
432

818
818

1083
1083

918
918

909
909

1384

1636
1636

822
822

1466
1466

2943
2943

2843
2843

3513 3428
3513
3428

(c)

4000

3500

3000

2500

2000

1000

427
427

830
830

1365

1500

1094
1094

1365

1636
1636

2844

2844

2942
2942

(d)

3428
3428

Đô truyền qua

(b)

1098
1098

2940

2940
2840
2840

3370
3370

(a)

500

Số sóng / cm-1

17

Hình 3.25: Phổ hồng ngoại
của APS (a), HTMS (b), GS (c)
và HTMGS (d)


Bảng 3.12: Phân tích phổ IR của APS, HTMS, GS, HTMGS
Số sóng (cm-1)
Hình Cường
Dao động
độ
APS
HTMS
GS
HTMGS dạng
428,
Yếu δZn-O, δAl-O
437, 620 Nhọn
618
Trung
Mo-O-Mo
835
830
Nhọn
(MoO42-)
bình
Trung

Si-O-Si
1083
1090
1094
Nhọn
bình
1385
1365
Nhọn Mạnh
NO3
Trung
1635
1640
Nhọn
δNH(-NH2)
bình
Trung
2940, 2840
2944, 2843 2942, 2844 Nhọn
CH2, CH3
bình
Mạnh
3370
3428
3513
3428
Tù
O-H,N-H
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
0,86 nm
0,26 nm

0,15 nm

0,83 nm

0,42 nm

0,26 nm
0,15 nm

0,85 nm
0,43 nm

0,26 nm
0,15 nm

Hình 3.26: Giản đồ
nhiễu xạ tia X của
HTM (a), HTMGS (b)
và HTMS (c)

Các kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tía X (hình 3.26) cho thấy
MoO42- đã chèn vào hydrotalxit và làm tăng khoảng cách lớp của
hydrotalxit và APS và GS chủ yếu bám trên bề mặt hydrotalxit, chứ không
chèn vào giữa các lớp hydroxit.
3.2.1.3. Phân tích hình thái cấu trúc bằng SEM

Hình 3.27: Ảnh SEM của HTM (a), HTMGS (b) và HTMS (c)

18


Ảnh SEM (hình 3.27) cho thấy HTM có dạng tấm. Kích 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, kích 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.
3.2.1.4. Xác định hàm lượng molypdat trong HTM, HTMS và HTMGS
Bảng 3.13: 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
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 tích này
đã khẳng định có sự chèn molypdat vào cấu trúc của HT.
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-(2aminoetyl)-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
3glycidoxipropyltrimetoxi silan [60] được trình bày ở hình 3.28, hình 3.29.

Bề mặt hydrotalxit silan hóa
bằng APS

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Hình 3.28: Phản ứng silan
hóa hydrotalxit bằng N-(2aminoetyl)-3aminopropyltrimetoxisilan

Lớp hydroxit

19


Bề mặt hydrotalxit
silan hóa bằng GS

Lớp hydroxit

Ức chế ăn mòn

Lớp hydroxit

Hình 3.29: Phản ứng silan hóa hydrotalxit bằng bằng
3-glycidoxipropyltrimetoxisilan
3.2.2. Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép của HTM, HTMS và
HTMGS
10

10

I / A.cm-2

10

10
10

10
10
10

-1

-2

Hình 3.30: 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 (×)

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-0,8

-0,6

-0,4
E / VSCE

-0,2

0

Kết quả phân tích đường cong phân cực (hình 3.30) cho thấy HTM,
HTMS, HTMGS là các chất ức chế ăn mòn anot. Biến tính bề mặt HTM
bằng APS, GS đã tăng nhẹ khả năng ức chế ăn mòn của HTM.

20


200

1500

Phần ảo (.cm2)

Phần ảo (.cm2)

(a)
100

0
0

100

200

300

400

(b)
750

0
0

750

Phần thực (.cm2)
2000

2250

3000

1500

(c)

Phần ảo (.cm2)

Phần ảo (.cm2)

1500

Phần thực (.cm2)

1000

0

(d)
750

0

0

1000
2000
3000
Phần thực (.cm2)

0

4000

750

1500
2250
Phần thực (.cm2)

3000

Hình 3.31: 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)
Bảng 3.14: Giá trị trị Rp và hiệu suất ức chế ăn mòn của các dung dịch chứa
HTM, HTMS và HTMGS
Rp (Ω.cm2)
170
2370
3810
3590

Dung dịch
NaCl 0,1 M không chứa hydrotalxit
NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTM
NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTMS
NaCl 0,1 M chứa 3g/L HTMGS

Hiệu suất ức chế (%)
92,8
95,5
95,3

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 thích do tương tác của silan trên bề mặt
hydrotalxit với bề mặt thép.
(a)

2 mm
(c)

(b)

(a)

(b)

2 mm

(d)

Hình 3.32: 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)

(c)

(d)

Hình 3.33: 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)
21


2930, 2850

2930, 2850

1250 1050

22

425

3450

2930, 2850

1250

3450

1050

425

3450

1250

425

2920, 2850

1250

3450

1050

* Phân tích bề mặt bằng /EDX
Bảng 3.15: 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
5,93
87,74
4,06
0,89
1,38
+ 3 g/L HTM
NaCl 0,1 M
6,13
82,6
5,63
1,37
2,66
1,60
+ 3 g/L HTMS
NaCl 0,1 M
7,45
79,26
8,86
1,12
2,13
1,17
+ 3 g/L HTMGS
Các kết quả phân tích 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
molybdat 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
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của HTM và HTM biến tính silan đến
khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy hệ nước
Bảng 3.16: Thành phần các mẫu sơn epoxy hệ nước nghiên cứu
Hàm lượng hydrotalxit biến tính
Stt
Mẫu
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 3.34 và bảng 3.17

Hình 3.34: Phổ IR của
EW0 (a), EW-HTM (b),

EW-HTMS
(c),
EWHTMGS (d)


Bảng 3.17: Phân tích phổ IR của EW0, EW-HTM, EW-HTMS, EW-HTMGS
Số sóng (cm-1)
Hình Cường
Dao
EWEWEWdạng
độ
động
EW0
HTM
HTMS
HTMGS
δZn-O,
425
425
425
Nhọn
Yếu
δAl-O,
δAl-O-Zn.
1050,
1050,
1050,
1050,
C-O-C
Nhọn

Yếu
(epoxy)
1250
1250
1250
1250
Trung δNH, δOH
1660
1660
1660
1660
Nhọn
(H2O)
bình
2850,
2850,
2850,
2850,
Trung
CH3,
Nhọn
CH2
2920
2930
2930
2930
bình
3450
3450
3450

3450
Tù
Mạnh N-HO-H
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 3.35).

Hình 3.35: Ảnh hiển vi điện tử quét 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, kích 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, kích
thước hạt trong khoảng 100-400 nm.
+ Xác định cách lớp của HTM, HTMS và HTMGS trong màng epoxy bằng
nhiễu xạ tia X

23