Với các kết quả đánh giá đặc trưng của vật liệu tổng
hợp trong nghiên cứu này, cho phép khẳng định đã tổng
hợp thành công nanocomposite BTA/TNT có khả năng
chống ăn mòn cao từ nguồn TiO2 công nghiệp rẻ tiền. Kết
hợp kết quả thu được từ đường cong phân cực Tafel và thực
nghiệm phơi ngoài trời cho thấy, khả năng chế tạo thành
công lớp phủ chống ăn mòn kim loại là khả quan. Với thành
công bước đầu này, nhóm tác giả hi vọng phát triển hơn
nữa nanocomposite BTA/TNT để có khả năng ứng dụng
vào thực tế nhằm chế tạo lớp phủ chống ăn mòn thông
minh, hiệu quả cho ngành công nghiệp sơn.
Lời cảm ơn. Nhóm tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ
của Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà
Nẵng với đề tài B2016-ĐN02-04 và Phòng thí nghiệm
Công nghệ Lọc Hóa dầu, Trường Đại học Bách khoa - Đại
học Đà Nẵng.
5 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 542 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn của benzotriazole được lưu trữ trong tio2 nano ống - Nguyễn Thị Diệu Hằng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 21
THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA BENZOTRIAZOLE
ĐƯỢC LƯU TRỮ TRONG TiO2 NANO ỐNG
TEST OF ANTI-CORROSION ACTIVITY OF BENZOTRIAZOLE CONTAINED
IN TiO2 NANOTUBE
Nguyễn Thị Diệu Hằng1, Nguyễn Duy Phương1, Trần Nguyên Tiến2
1Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; ntdhang@dut.udn.vn
2Đại học Kyung Hee; trannguyentien.hcm@gmail.com
Tóm tắt - Vật liệu nanocomposite TiO2 nano ống lưu trữ BTA
(BTA/TNT) được tổng hợp từ nguồn TiO2 công nghiệp (TiO2,Co) rẻ
tiền và chất ức chế ăn mòn Benzotriazole (BTA) bằng phương
pháp biến đổi thủy nhiệt kết hợp với quá trình tẩm ở áp suất chân
không. Bằng các phương pháp hóa lý hiện đại cho thấy, cấu trúc
chủ yếu của TiO2 nano có dạng ống tức nanotubes (TNT), có bề
mặt riêng lớn hơn nhiều so với TiO2,Co. Nghiên cứu đã thành công
trong việc sử dụng TNT như một nanocontainer để lưu trữ và phát
tán chất ức chế ăn mòn BTA. Khả năng chống ăn mòn cao của các
lớp phủ chứa vật liệu nanocomposite BTA/TNT được đánh giá
bằng phương pháp ngoại suy Tafel và phơi tự nhiên ngoài trời.
Đây là tiền đề cho việc chế tạo lớp phủ có khả năng chống ăn mòn
thông minh, hiệu quả và chủ động.
Abstract - Nanocomposite material BTA containing TiO2
nanotubes (BTA/TNT) are synthesized from inexpensive industrial
TiO2 precursor (TiO2,Co) and corrosion inhibitor of Benzotriazole
(BTA) by the combination of hydrothermal treatment with vacuum
impregnation process. Using modern characterization methods
show that the structure of TiO2 nanotubes (TNT) is primarily tubular
with large specific surface than TiO2,Co. This study is successful in
using TNT as a nanocontainer to store and distribute BTA corrosion
inhibitor. The high anti-corrosion activity of coating added BTA/TNT
is tested by Tafel extrapolation method and natural outdoor
exposure. This is a prerequisite for processing the intelligent,
efficient and proactive anti-corrosion coating.
Từ khóa - TiO2; ống nano; benzotriazole; chống ăn mòn; lớp phủ. Key words - Titanium dioxide; nanotubes; benzotriazole; anti-
corrosion; coating.
1. Đặt vấn đề
Ăn mòn kim loại và hợp kim là một vấn đề toàn cầu vì
nó gây ra sự mất mát lớn về kinh tế, cũng như làm ảnh hưởng
xấu đến môi trường xung quanh. Theo đánh giá của Chương
trình phát triển Liên Hợp Quốc, ăn mòn kim loại làm tổn thất
tới 3% tổng sản phẩm quốc gia [1]. Vì vậy, nghiên cứu về ăn
mòn và bảo vệ kim loại đã được các nhà khoa học quan tâm
từ lâu. Việc sử dụng của lớp phủ trên bề mặt kim loại và hợp
kim là một trong những phương pháp hiệu quả để chống lại
sự ăn mòn. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công
nghệ sơn và lớp phủ bề mặt, các loại sơn có khả năng ức chế
ăn mòn đang được chú trọng nghiên cứu.
Chất ức chế ăn mòn được sử dụng để kiểm soát hoặc
kìm hãm sự ăn mòn. Bảo vệ kim loại và các hợp kim không
bị ăn mòn bằng cách sử dụng chất ức chế được gọi là sự
bảo vệ ăn mòn chủ động. Điều này có thể được thực hiện
bằng cách kết hợp chất ức chế ăn mòn trong lớp phủ rào
cản thụ động. Có thể thêm các chất ức chế ăn mòn vào lớp
phủ bằng cách cấy (doping) trực tiếp, doping micro hay
doping nano. Doping nano được hiểu là thêm chất ức chế
vào vật liệu lưu trữ ở kích thước nano, còn gọi là
nanocontainer. Khi các nanocontainer chứa chất ức chế
được phân tán trong lớp phủ, chúng có thể phát tán chất ức
chế ăn mòn theo yêu cầu trong quá trình ăn mòn và bảo vệ
kim loại. Theo mô hình của Arunchandran C. và cộng sự
[2] (Hình 1), khi bề mặt kim loại bị tổn thương, chất ức chế
ăn mòn di chuyển từ bên trong nanocontainer đến vị trí bị
tổn thương để hàn gắn và bảo vệ bề mặt kim loại. Giải pháp
thông minh này giúp lưu trữ chất ức chế và tránh được bất
kỳ sự tương tác bất lợi nào của chất ức chế đối với lớp phủ.
Nghiên cứu của Zheludkevich và cộng sự cho thấy [3], việc
đưa trực tiếp các chất ức chế ăn mòn vào lớp phủ thụ động
đã có ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng chống ăn mòn của
chúng, dẫn đến sự mất hoạt tính của chất ức chế. Đồng thời
phương pháp sử dụng nanocontainer còn tránh sự rửa trôi
và đảm bảo phát tán thông minh và bền vững của chất ức
chế theo yêu cầu.
Hình 1. Sự di chuyển chất ức chế ăn mòn để bảo vệ
bề mặt kim loại [2]
Benzotriazole (BTA) là hợp chất amine có khả năng
ứng dụng cao. Nó được sử dụng để làm chất ức chế trong
nhũ ảnh và làm thuốc thử để xác định bạc. Quan trọng hơn,
BTA được sử dụng rộng rãi như một chất ức chế ăn mòn
trong môi trường không khí và môi trường nước. BTA đã
được chứng minh là một chất ức chế ăn mòn hiệu quả cho
các kim loại và hợp kim khác nhau [4], [5], [6].
TiO2 cấu trúc nano là một trong những thành phần rất
quan trọng trong lĩnh vực khoa học vật liệu nhờ vào những
ưu điểm nổi bật của nó, như không độc hại và thân thiện
với môi trường, có tính thích ứng sinh học và chống ăn mòn
cao Các tính chất này đã làm cho TiO2 được ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau [7]. Trong đó có việc sử
dụng TiO2 dạng ống nano như một nanocontainer để lưu
22 Nguyễn Thị Diệu Hằng, Nguyễn Duy Phương, Trần Nguyên Tiến
trữ các loại chất ức chế ăn mòn [8].
Trên cơ sở đó, nhóm tác giả mong muốn tạo ra lớp phủ
bảo vệ chống ăn mòn cho bề mặt kim loại bằng cách kết
hợp các tính năng ưu việt của hai hợp chất TiO2 nano ống
và BTA.
2. Thực nghiệm
2.1. Các quá trình tổng hợp
2.1.1. Tổng hợp TiO2 nanotube (TNT)
TNT được tổng hợp từ nguồn TiO2 công nghiệp rẻ tiền.
Hỗn hợp TiO2 công nghiệp (TiO2,Co) và dung dịch NaOH
10M với tỷ lệ mol TiO2:NaOH là 1:23 được khuấy từ liên
tục với tốc độ không đổi trong 1h. Sau đó, hỗn hợp được
đưa vào thiết bị Autoclave với lớp lót bằng Teflon, quá
trình thủy nhiệt tiến hành ở nhiệt độ 150oC trong 24h. Kết
thúc quá trình thủy nhiệt, chất rắn trong Autoclave được
lọc, rửa sạch bằng nước cất rồi ngâm trong dung dịch axit
HCl loãng trong 1 giờ, sản phẩm được rửa lại bằng nước
cất cho đến pH trung tính. Sau đó, được sấy khô ở 100oC
trong 12h rồi nung trong không khí tại nhiệt độ 500oC trong
2h (tốc độ gia nhiệt là 2oC/phút). Sản phẩm thu được là
TNT, có bề mặt riêng lớn hơn nhiều so với TiO2,Co.
2.1.2. Tổng hợp BTA/TNT
BTA/TNT được tổng hợp bằng cách tẩm ở áp suất chân
không. BTA đã hòa tan trong dung môi ethanol và đi vào
ống TNT ở nhiệt độ phòng trong 24h. Quá trình tẩm chân
không được thực hiện qua 2 giai đoạn như mô hình của
Nguyen và cộng sự [9] (Hình 2). Hỗn hợp sau tẩm được
mang đi ly tâm. Chất rắn sau đó được rửa nhanh trong
ethanol và sấy ở 80oC trong 24h.
Hình 2. Hệ thống tẩm chân không [9]
2.2. Các phương pháp đánh giá đặc trưng
Nhóm tác giả kết hợp nhiều phương pháp để đánh giá
các tính chất đặc trưng của xúc tác như: xác định bề mặt
riêng theo lý thuyết BET trên máy ASAP2020 (hãng
Micromeritics), đánh giá thù hình bằng kính hiển vi điện tử
truyền qua (TEM) và kính hiển vi điện tử quét (SEM).
2.3. Đánh giá khả năng chống ăn mòn
Để thử nghiệm khả năng chống ăn mòn của BTA, nhóm
tác giả đã tiến hành phủ lên các tấm thép được xử lý bề mặt.
Bề mặt tấm thép được xử lý bằng giấy nhám để tẩy gỉ, tiếp
tục rửa bằng xà phòng để tẩy dầu mỡ. Rửa lại tấm thép trong
aceton rồi tiếp tục rửa bằng nước cất, sấy khô và đem phủ.
Ba phương pháp thử nghiệm khả năng chống ăn mòn
của BTA được sử dụng: ngoại suy Tafel, phơi tự nhiên
ngoài trời các mẫu được phủ từ sơn thương mại, và phơi tự
nhiên ngoài trời các mẫu được phủ từ nhựa epoxy.
2.3.1. Phương pháp ngoại suy Tafel
Sơn alkyd thương phẩm của Công ty Tân Nam Sơn
(Việt Nam) được pha loãng trong xylene và phun lên bề
mặt các tấm thép sạch. Việc đánh giá khả năng chống ăn
mòn của các lớp phủ được tiến hành thông qua tốc độ ăn
mòn kim loại trong dung dịch NaCl 3% bằng phương pháp
ngoại suy Tafel để xác định mật độ dòng ăn mòn icorr và thế
ăn mòn Ecorr. Kích thước mẫu thép là 1cm2, ngâm mẫu
trong 1 giờ. Tốc độ quét là 0,03 V/s. Điện cực làm việc là
mẫu thép nghiên cứu. Điện cực đối là inox. Điện cực so
sánh là điện cực calomel bão hòa (SCE). Giá trị thế ăn mòn
Ecorr được so với SCE.
2.3.2. Phương pháp phơi tự nhiên ngoài trời các mẫu được
phủ từ sơn thương mại
Quá trình chuẩn bị mẫu được thực hiện tương tự như
chuẩn bị mẫu của phương pháp ngoại suy Tafel nhưng trên
bề mặt thép lớp hơn, kích thước 5cmx10cm. Các mẫu tạo
thành được phơi khô, rồi dùng dao rạch một đường dài 5cm
trên bề mặt lớp phủ và chạm bề mặt thép. Sau đó đem đặt
ở ngoài trời để khảo sát khả năng chống ăn mòn trong điều
kiện tự nhiên.
2.3.3. Phương pháp phơi tự nhiên ngoài trời các mẫu được
phủ từ nhựa epoxy
Để đánh giá độc lập tính bảo vệ kim loại của
BTA/TNT, chúng tôi thay thế sơn alkyd bằng nhựa epoxy
Swancor 2511-1A (Swancor, Đài Loan). Quá trình chuẩn
bị các mẫu lớp phủ được tiến hành như sau: a) cho TNT
hoặc BTA hoặc BTA/TNT vào trong epoxy, đồng hóa hỗn
hợp bằng thiết bị đồng hóa siêu âm (Elmasonic S60H)
trong thời gian 30 phút để phân tán tốt vật liệu; b) thêm
chất đóng rắn Swancor 2511-BT (Đài Loan) vào trong
hỗn hợp theo tỉ lệ epoxy/chất đóng rắn là 10:3 và tiếp tục
đồng hóa siêu âm hỗn hợp trong vòng 5 phút ở điều kiện
nhiệt độ thấp hơn 30oC.
Hỗn hợp tạo thành sẽ sau đó sẽ được phủ lên các tấm
thép bằng thanh lăn (bar-coating) và đem đặt ở ngoài
trời để khảo sát khả năng chống ăn mòn trong điều kiện
tự nhiên.
Tất cả các lớp phủ từ sơn alkyd hay nhựa epoxy đều
được kiểm tra khả năng bám dính trước khi đánh giá khả
năng chống ăn mòn. Khả năng bám dính được kiểm tra theo
Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 2097 – 1993.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kiểm tra hình thái học của TiO2
Kết quả kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)
cho thấy, cấu trúc của TiO2,Co là dạng hạt, kích thước
khoảng 100nm (Hình 3). Sau khi qua quá trình thủy nhiệt,
TiO2,Co đã chuyển thành TiO2 có dạng ống, kích thước nano
với cấu trúc khá đồng đều (Hình 4). Ảnh SEM của TiO2,Co
và TNT giúp chúng ta khẳng định quá trình thủy nhiệt đã
thành công.
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 23
Hình 3. Ảnh SEM của TiO2,Co
Hình 4. Ảnh SEM của TNT
Sản phẩm TNT cũng được thu ảnh trên kính hiển vi điện
tử truyền qua (TEM). Nhận thấy rằng, nguyên liệu TiO2,Co
có dạng hình cầu ban đầu với kích thước micro đã chuyển
thành các ống nano với đường kính khoảng 13nm và hầu như
không tìm thấy các cấu trúc khác trong sản phẩm TNT (Hình
5). Nhờ vậy bề mặt riêng của TiO2 sẽ được cải thiện rõ rệt.
Hình 5. Ảnh TEM của TNT
Nhìn vào ảnh TEM của BTA/TNT ở Hình 6 có thể thấy
hình dạng ống nano của TNT. Chứng tỏ khi đưa BTA lên
TNT, cấu trúc và kích thước nanotube của TiO2 vẫn được
bảo toàn. Đường kính ống duy trì khoảng 13nm. Hình ảnh
của các ống bây giờ đã không còn rõ ràng như ở Hình 5,
thành ống bị mờ hẳn đi, xuất hiện các vùng mờ nhạt ở phía
trong các ống. Điều đó cho thấy quá trình tẩm BTA vào
trong TNT đã thành công, các vết mờ nhạt ở trong các ống
chính là sự xuất hiện của BTA ở trong ống. Sự chênh lệch
áp suất trong quá trình tẩm chân không đã tạo động lực để
phần lớn các phân tử BTA di chuyển vào trong ống, hình
thành nanocomposite BTA/TNT.
Hình 6. Ảnh TEM của nanocomposite BTA/TNT
3.2. Bề mặt riêng của nanocomposite BTA/TNT
Bề mặt riêng của các mẫu được đánh giá bằng phương
pháp hấp phụ đẳng nhiệt N2 ở 77K. Kết quả tính toán bề
mặt riêng theo lý thuyết BET được trình bày ở Bảng 1.
Bảng 1. Kết quả đo bề mặt riêng theo lý thuyết BET
TiO2 TiO2,Co TNT BTA/TNT
Bề mặt riêng (m2/g) 11.2 125.9 80.6
Nhận thấy TNT thu được sau quá trình thủy nhiệt có bề
mặt riêng thay đổi đáng kể, gấp khoảng 11 lần so với
TiO2,Co. Điều này có được nhờ sự hình thành các ống TiO2
kích thước nano từ các hạt TiO2 kích thước micro. Khi đưa
BTA vào trong ống TNT bằng phương pháp tẩm ở áp suất
chân không, BTA chiếm giữ một phần thể tích ống và đã
làm giảm bề mặt riêng của TNT. Kết quả BET và hình ảnh
TEM của nanocomposite BTA/TNT cho phép khẳng định
đã thành công trong việc đưa BTA vào vật liệu lưu trữ
nanocontainer TNT.
3.3. Kiểm tra khả năng bám dính của lớp phủ
Kiểm tra độ bám dính của các lớp phủ từ sơn thương
mại hoặc nhựa epoxy chứa TNT hay BTA/TNT được tiến
hành theo TCVN 2097 - 1993. Kết quả xác định độ bám
dính của màng được trình bày ở Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả đo bề mặt riêng theo lý thuyết BET
Kí hiệu lớp phủ
Độ bám
dính
Kí hiệu lớp phủ
Độ bám
dính
Sơn alkyd Điểm 1 Nhựa epoxy Điểm 1
Sơn + 5% TNT Điểm 1 Epoxy + 5% TNT Điểm 1
Sơn + 2% BTA/TNT Điểm 1 Epoxy + 2% BTA/TNT Điểm 1
Sơn + 5% BTA/TNT Điểm 1 Epoxy + 5% BTA/TNT Điểm 1
Từ kết quả của Bảng 2 cho thấy, độ bám dính của các
mẫu đều đạt điểm 1 (Vết cắt hoàn toàn nhẵn, không có mảng
bong ra). Thêm vào đó, khi tiến hành để mẫu thử dưới vòi
nước trong thời gian 5 phút, vẫn không thấy có hiện tượng
bong tróc. Tiến hành dùng chổi lông cọ sát vào lớp phủ, các
lớp phủ vẫn giữ nguyên không có thay đổi. Điều này chứng
tỏ lớp phủ có độ bám dính là rất tốt. Việc đưa TNT và BTA
vào sơn thương mại hay nhựa epoxy đều không ảnh hưởng
đến khả năng bám dính của chúng lên bề mặt thép.
24 Nguyễn Thị Diệu Hằng, Nguyễn Duy Phương, Trần Nguyên Tiến
Một số hình ảnh của lớp phủ từ nhựa epoxy khi chuẩn
bị mẫu theo TCVN 2097 - 1993 được trình bày ở Hình 7.
Hình 7. Kiểm tra độ bám dính của các lớp phủ từ
Epoxy (A), Epoxy+5% TNT (B), Epoxy+2% BTA/TNT (C),
Epoxy+5% BTA/TNT (D)
3.4. Kiểm tra khả năng chống ăn mòn của các lớp phủ
3.4.1. Kiểm tra bằng phương pháp ngoại suy Tafel
Quá trình ăn mòn của kim loại là quá trình kim loại
phản ứng với môi trường, kèm theo sự trao đổi electron.
Tốc độ ăn mòn nhanh hay chậm phụ thuộc vào sự nhường
và nhận electron này.
Hình 8. Đường cong Tafel của Thép tấm (1); Thép phủ sơn (2);
Thép phủ sơn+5% TNT (3); Thép phủ sơn+5% BTA (4);
Thép phủ sơn+5% BTA/TNT (5)
Tiến hành đo phân cực tuyến tính trong dung dịch NaCl
3% với tốc độ quét 0,03V/s trong khoảng thế từ -0,9V đến
+0,9V. Trên cơ sở đó cho phép chúng tôi đánh giá hiệu quả
bảo vệ ăn mòn của các lớp phủ. Kết quả đường cong phân
cực Tafel của các mẫu được chỉ ra ở Hình 8.
Bảng 3. Giá trị thế ăn mòn và dòng ăn mòn của các mẫu thép
Tên mẫu Ecorr(V) Log I (A/cm2) Icorr (mA)
Thép tấm -0,729 -0,5 0,316
Thép phủ sơn -0,602 -2,2 0,0063
Thép phủ sơn + 5% TNT -0,626 -2,10 0,0079
Thép phủ sơn + 5% BTA -0,525 -2,80 0,0016
Thép phủ sơn + 5%
BTA/TNT
-0,473 -2,81 0,0015
Bảng 3 cho thấy, thế ăn mòn của thép tấm là thấp nhất (-
0,729 V) và dòng ăn mòn là cao nhất (0,316 mA). Sau khi phủ
sơn, khả năng chống ăn mòn của thép tăng lên, thế ăn mòn
tăng lên (-0,602 V) và dòng giảm xuống (0,0063 mA). Tuy
nhiên khi thêm 5% TNT vào sơn thì lại làm giảm thế ăn mòn
và tăng giá trị dòng của mẫu. Điều này là do TNT không có
khả năng chống ăn mòn vì được trộn cơ học trong sơn, có thể
khi thêm vào sơn đã làm giảm tỉ lệ chất chống ăn mòn trong
sơn, nên làm giảm khả năng chống ăn mòn của lớp phủ. Thế
ăn mòn cao nhất trong các mẫu là mẫu với 5% BTA/TNT
(Ecorr = -0,473 V, Icorr= 0,0015 mA), cho thấy khả năng chống
ăn mòn của mẫu này là tốt nhất trong tất cả các mẫu.
3.4.2. Kiểm tra bằng phương pháp phơi tự nhiên ngoài trời
các mẫu được phủ từ sơn thương mại
Để tiến hành đánh giá phơi ngoài trời, chúng tôi chuẩn
bị các mẫu thép như đã trình bày ở phần thực nghiệm, gồm
có các mẫu: sơn thương mại, sơn pha 5% BTA, sơn pha 5%
TNT, sơn pha 5% BTA/TNT.
Hình 9. Các mẫu sau khi phơi ngoài trời 2 tháng. Thép phủ sơn
(A); Thép phủ sơn+5% TNT (B); Thép phủ sơn+5% BTA (C);
Thép phủ sơn+5% BTA/TNT (D)
Sau 02 tháng phơi ngoài trời, nhận thấy mẫu bị ăn mòn
mạnh nhất là thép phủ sơn + 5% TNT (Hình 9-B). Tấm
thép phủ sơn + 5% BTA/TNT (Hình 9-D) ít bị ăn mòn nhất,
mép của vết rạch vẫn còn rất mịn, không bị gồ ghề như các
vết rạch trên các mẫu khác. Điều này hoàn toàn phù hợp
với lý thuyết suy ra từ phương pháp Tafel. Trong khi mẫu
thép phủ sơn + 5% BTA có hiện tượng màu sơn chuyển
sang màu vàng. Do BTA không bền nên bị phân hủy, làm
thay đổi màu của sơn.
3.4.3. Kiểm tra bằng phương pháp phơi tự nhiên ngoài trời
các mẫu được phủ từ nhựa epoxy
Để đánh giá độc lập tính bảo vệ kim loại của BTA/TNT,
chúng tôi thay sơn alkyd bằng nhựa epoxy.
Hình 10 là các mẫu thép sau 2 tuần phơi ngoài trời.
Nhận thấy các mẫu epoxy, epoxy+BTA và Epoxy+TNT đã
bắt đầu bị rỉ sét ở vết rạch còn mẫu Epoxy+BTA/TNT
(Hình 10-D) đều chưa xảy ra hiện tượng rỉ sét ở vết rạch
cho thấy các nanocontainer đã bắt đầu phát huy tác dụng,
phát tán BTA ra ngoài và ngăn chặn quá trình ăn mòn tại
các vết rạch.
Ngoài ra, ở các mẫu epoxy+TNT (Hình 10-B) và
epoxy+BTA (Hình 10-C) các vết rỉ sét xuất hiện nhiều hơn
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 25
so với mẫu epoxy (Hình 10-A). Điều này có thể giải thích là
do bản thân TNT không có tác dụng ức chế ăn mòn, khi thêm
TNT vào màng epoxy làm giảm khả năng bảo vệ bề mặt kim
loại của epoxy, hàm lượng tạp chất tăng làm cho khả năng
bao phủ bề mặt giảm dẫn tới khả năng chống ăn mòn yếu
hơn so với màng epoxy bình thường. Đối với mẫu
epoxy+BTA, do BTA không được bảo vệ bởi nanocontainer
nên dễ dàng bị phân hủy hay trôi rửa khi phơi ngoài trời.
Hình 10. Các mẫu sau khi phơi ngoài trời 2 tuần. Thép phủ
epoxy (A); Thép phủ epoxy +5% TNT (B); Thép phủ epoxy +5%
BTA (C); Thép phủ epoxy +5% BTA/TNT (D)
4. Kết luận
Với các kết quả đánh giá đặc trưng của vật liệu tổng
hợp trong nghiên cứu này, cho phép khẳng định đã tổng
hợp thành công nanocomposite BTA/TNT có khả năng
chống ăn mòn cao từ nguồn TiO2 công nghiệp rẻ tiền. Kết
hợp kết quả thu được từ đường cong phân cực Tafel và thực
nghiệm phơi ngoài trời cho thấy, khả năng chế tạo thành
công lớp phủ chống ăn mòn kim loại là khả quan. Với thành
công bước đầu này, nhóm tác giả hi vọng phát triển hơn
nữa nanocomposite BTA/TNT để có khả năng ứng dụng
vào thực tế nhằm chế tạo lớp phủ chống ăn mòn thông
minh, hiệu quả cho ngành công nghiệp sơn.
Lời cảm ơn. Nhóm tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ
của Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà
Nẵng với đề tài B2016-ĐN02-04 và Phòng thí nghiệm
Công nghệ Lọc Hóa dầu, Trường Đại học Bách khoa - Đại
học Đà Nẵng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Văn Nhiêu, Vũ Minh Tân, Lê Thị Thu Hường (2013), “Tổng
hợp và nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn kim loại của một số dẫn
xuất 2,5-Dihydroxyacetophenone Aroyl Hydrazoic”, Tạp chí dầu
khí, 1, 50-53.
[2] Arunchandran C., Ramya S., George R.P., and Kamachi Mudali
(2012), “Self-Healing Corrosion Resistive Coatings Based on
Inhibitor Loaded TiO2 Nanocontainers”, Journal of the
electrochemical Society, 159 (11), C552-C559.
[3] Zheludkevich M. L., Shchukin D. G., Yasakau K. A., Mohwald H.,
Ferreira M. G. S. (2007), “Anticorrosion Coatings with Self-Healing
Effect Based on Nanocontainers Impregnated with Corrosion
Inhibitor”, Chemistry of Materials, 19 (3), 402–411.
[4] Babic Samardzija K., Hackerman N. (2005), "Triazole,
benzotriazole and substituted benzotriazoles as corrosion inhibitors
of iron in aerated acidic media", Journal of Solid State
Electrochemistry, 9, 483-497.
[5] Cotton J. B., Dugdale I. (1963), "An Electrochemical Investigation
on the Prevention of Staining of Copper by Benzotriazole,"
Corrosion Science, 3, 69-74.
[6] Walker R. (1975), “Triazole, Benzotriazole and Naphtotriazole as
corrosion inhibitors copper”, Corrosion science, 31, (3), 97-100.
[7] Macwan D. P., Pragnesh N. Dave, Shalini Chaturvedi (2011), “A
review on nano-TiO2 sol-gel type syntheses and its applications”,
Journal of Materials Science, 46, 3669-3686.
[8] Arunchandran C., Ramya S., George R.P., Kamachi Mudali (2013),
“Corrosion inhibitor storage and release property of TiO2 nanotube
powder synthesized by rapid breakdown anodization method”,
Materials Research Bulletin, 48, 635-639.
[9] Nguyen Thi Dieu Hang, Nong Thanh Tiep, Nguyen Van Quang,
Nguyen The Quyen, Le Quang Trung (2018), “Investigation on the
storage of Benzotriazole Corrosion Inhibitor in TiO2 Nanotube”,
Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 9,
025016 (7pp).
(BBT nhận bài: 21/8/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 07/9/2018)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- pdffull_2018m012d026_14_35_7_093_2110749.pdf