Vật liệu nanocompozit có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác
nhau trong đó có bảo vệ chống ăn mòn kim loại. Có nhiều phương pháp bảo
vệ chống ăn mòn, nhưng phương pháp đơn giản, giá thành rẻ và dễ thi công là
sử dụng lớp phủ bảo vệ hữu cơ. Cromat là pigment ức chế ăn mòn có hiệu quả
cao trong lớp phủ hữu cơ, tuy nhiên cromat có độc tính cao, gây ung thư, vì
vậy các nước trên thế giới đã dần dần loại bỏ cromat và nghiên cứu ức chế ăn
mòn không độc hại để thay thế [1-3]. Khả năng ức chế ăn mòn và bảo vệ kim
loại của các polyme dẫn được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Mengoli năm 1981
[4] và DeBery năm 1985 [5]. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của polyme dẫn
phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa khử cũng như các ion đối pha tạp trong
polyme. Màng polyme dẫn hình thành trên bề mặt kim loại có độ bám dính
cao và khả năng bảo vệ tốt. Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế về kích
thước vật cần bảo vệ và không cho phép thực hiện ở hiện trường. Chính vì
vậy, các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào ứng dụng polyme dẫn như phụ
gia ức chế ăn mòn trong lớp phủ hữu cơ. Lớp phủ này cho phép lợi dụng được
các đặc tính bảo vệ chống ăn mòn của polyme dẫn và khắc phục được các khó
khăn trong quá trình tạo màng [6-8]
143 trang |
Chia sẻ: thientruc20 | Lượt xem: 506 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng nanocompozit silica / polypyrol định hướng ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
VŨ THỊ HẢI VÂN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG
NANOCOMPOZIT SILICA/POLYPYROL ĐỊNH HƯỚNG
ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ HỮU CƠ
BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
HÀ NỘI – 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
VŨ THỊ HẢI VÂN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG
NANOCOMPOZIT SILICA/POLYPYROL ĐỊNH HƯỚNG
ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ HỮU CƠ
BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 9.44.01.19
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS Tô Thị Xuân Hằng
2. PGS. TS Đinh Thị Mai Thanh
Hà Nội – 2018
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hỗ
trợ và hướng dẫn từ PGS. TS Tô Thị Xuân Hằng và PGS. TS Đinh Thị Mai
Thanh. 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
Vũ Thị Hải Vân
iii
LỜI CẢM ƠN
Bản luận án tốt nghiệp này đã được thực hiện và hoàn thành tại Phòng
Ăn mòn và Bảo vệ kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam và Viện Kỹ thuật tương lai – Đại học Nam Úc.
Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới,
Phòng Ăn mòn và Bảo vệ kim loại cũng như ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật
tương lai đã tạo điều kiện cho em được làm việc tại Viện.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS. TS Tô Thị
Xuân Hằng và PGS. TS Đinh Thị Mai Thanh đã tin tưởng giao đề tài, tận tình
chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành luận án.
Em xin cảm ơn toàn thể các thầy cô, anh chị đang công tác tại Phòng
Ăn mòn và Bảo vệ kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới và Viện Kỹ thuật tương
lai đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Con xin cảm ơn bố mẹ, cảm ơn bạn bè, người thân đã luôn quan tâm,
động viên và ủng hộ con phấn đấu hoàn thành tốt mọi công việc.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận án
Vũ Thị Hải Vân
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ xi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 16
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 19
1. 1. Giới thiệu về ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ .................... 19
1.1.1. Ăn mòn kim loại .................................................................................. 19
1.1.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại .............................. 21
1. 2. Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại ..................................... 23
1.2.1. Khái quát về sơn ................................................................................. 23
1.2.2. Thành phần của sơn ............................................................................ 23
1. 3. Nano silica ............................................................................................... 24
1.3.1. Cấu trúc và tính chất của nano silica ................................................. 24
1.3.2. Tổng hợp nano silica ........................................................................... 26
1.3.3. Ứng dụng của nano silica trong lớp phủ hữu cơ ................................ 29
1. 4. Polypyrol ................................................................................................. 31
1.4.1. Pyrol .................................................................................................... 31
1.4.2. Polypyrol ............................................................................................. 31
1.4.3. Cơ chế dẫn điện của polypyrol ........................................................... 32
1.4.4. Các phương pháp tổng hợp PPy ......................................................... 35
1.4.5. Quá trình pha tạp (doping) ................................................................. 39
1.4.6. Ứng dụng của polypyrol trong bảo vệ chống ăn mòn ........................ 39
1. 5. Các phương pháp chế tạo nanocompozit silica/polypyrol ...................... 41
1.5.1. Phương pháp điện hóa ........................................................................ 41
1.5.2. Phương pháp hóa học. ........................................................................ 42
1. 6. Tình hình nghiên cứu ứng dụng nanocompozit silica/polypyrol ............ 45
1.6.1. Ứng dụng làm chất gia cường cho vật liệu ......................................... 45
v
1.6.2. Ứng dụng trong vật liệu y sinh, bảo vệ môi trường. ........................... 47
1.6.3. Ứng dụng trong vật liệu lắp ráp, thiết bị điện tử, thiết bị cảm biến ... 48
1.6.4. Ứng dụng nanocompozit silica-polypyrol trong bảo vệ chống ăn mòn
kim loại ...................................................................................................... 50
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................... 54
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .................................................................... 54
2.1.1. Hóa chất .............................................................................................. 54
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị .............................................................................. 54
2.2. Tổng hợp nanocompozit silica/polypyrol ................................................ 54
2.2.1. Tổng hợp nano silica ........................................................................... 54
2.2.2. Tổng hợp nanocompozit silica/polypyrol ........................................... 55
2.2.3. Chế tạo màng polyvinylbutyral chứa SiO2/PPy trên nền thép ........... 57
2.2.4. Chế tạo màng epoxy chứa SiO2/PPy trên nền thép ............................ 57
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ................................................................... 58
2.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại ............................................................... 58
2.3.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ...................................... 58
2.3.3. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) ...................................................... 58
2.3.4. Nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................................ 58
2.3.5. Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến UV-vis ......................... 59
2.3.6. Phương pháp phân tích nhiệt (TGA) ..................................................... 59
2.3.7. Phương pháp phổ quang điện tử tia X .................................................. 60
2.3.8. Phương pháp đo độ dẫn điện ................................................................ 62
2.3.9. Thử nghiệm mù muối ............................................................................. 63
2.3.10. Phương pháp đo điện thế mạch hở theo thời gian .............................. 64
2.3.11. Phương pháp tổng trở điện hóa .......................................................... 64
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 67
3.1. Tổng hợp và đặc trưng tính chất của SiO2/PPy........................................ 67
3.1.1. Khảo sát thành phần dung môi tổng hợp SiO2/PPy............................ 67
3.1.2. Khảo sát tỉ lệ pyrol/SiO2 ..................................................................... 80
3.1.3. Đặc tính điện hóa của nanocompozit SiO2/PPy ................................. 85
vi
3.2. Nanocompozit SiO2/PPy pha tạp anion đối ............................................. 94
3.2.1. Đặc trưng tính chất của nanocompozit SiO2/PPy pha tạp anion đối . 94
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của compozit SiO2/PPy pha tạp anion đối đến
tính chất của lớp phủ PVB ............................................................................ 104
3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng oxalat .......................................................... 111
3.3.1. Đặc trưng tính chất ........................................................................... 111
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nanocompozit SiO2/PPy đến tính chất của
màng epoxy .................................................................................................... 116
KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................... 127
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................. 128
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .............. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 130
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ASTM Hiệp hội Thí nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (American
Society for Testing and Materials)
CV Quét thế vòng (Cyclic voltammetry)
Ecorr Điện thế ăn mòn, [VSCE]
EDX Tán xạ năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray
spectroscopy)
EIS Tổng trở điện hóa (Electrochemical Impedance
Spectroscopy)
ESP Lớp phủ epoxy
ESPO1 Lớp phủ epoxy chứa 5% SiO2/PPyOx1
ESPO2 Lớp phủ epoxy chứa 5% SiO2/PPyOx2
ESPO3 Lớp phủ epoxy chứa 5% SiO2/PPyOx3
FT-IR Phổ hồng ngoại (Fourier-tranform Infrared
spectroscopy)
H Hiệu suất ức chế ăn mòn, [%]
icorr Mật độ dòng ăn mòn, [A/cm2]
OCP Điện thế mạch hở (Open Circuit Potential)
PANi Polyanilin
PPy Polypyrol
PVB Poly vinylbutyral
PVB-SiO2/PPy Màng PVB chứa 10% SiO2/PPy
PVB-SiO2/PPyBz Màng PVB chứa 10% SiO2/PPyBz
PVB-
SiO2/PPyDoS
Màng PVB chứa 10% SiO2/PPyDoS
PVB-SiO2/PPyOx Màng PVB chứa 10% SiO2/PPyOx
PVB-SP1 Màng PVB chứa 10% SP1
PVB-SP2 Màng PVB chứa 10% SP2
PVB-SP3 Màng PVB chứa 10% SP3
viii
PVB-SP4 Màng PVB chứa 10% SP4
Py Pyrol
RE Điện cực so sánh (Reference Electrode)
SCE Điện cực so sánh calomen bão hòa
SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron
Microscope)
SiO2 Silica
SiO2/PPy Silica/Polypyrol
SiO2/PPyBz Compozit silica/polypyrol chứa anion bezoat
SiO2/PPyDoS Compozit silica/polypyrol chứa anion dodecyl sulfat
SiO2/PPy-W Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong môi trường
nước
SiO2/PPy-EW Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong môi trường
etanol/nước tỉ lệ 2/3
SiO2/PPy-E Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong môi trường
etanol/nước tỉ lệ 4/1
SiO2/PPyOx Compozit silica/polypyrol chứa anion oxalat
SiO2/PPyOx1 Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong dung dịch
chứa 1,25 mmol natri oxalat
SiO2/PPyOx2 Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong dung dịch
chứa 2,5 mmol natri oxalat
SiO2/PPyOx3 Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong dung dịch
chứa 5 mmol natri oxalat
SP1 Compozit silica/polypyrol tổng hợp trong dung dịch
chứa 2,5 mmol silica
SP2 Compozit slica/polypyrol trong dung dịch chứa 5
mmol silica
SP3 Compozit silica/polypyrol trong dung dịch chứa 7,5
mmol silica
ix
SP4 Compozit silica/polypyrol trong dung dịch chứa 10
mmol silica
TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission
Electron Microscope)
TEOS Tetraetylsiloxan
TGA Phân tích nhiệt (Thermal Gravimetric Analysis)
XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction)
|Z|100mHz Modun tổng trở ở tần số 100 mHz
x
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.
Thành phần dung dịch tổng hợp SiO2/PPy khi thay đổi
thành phần dung môi
41
Bảng 2.2. Tên gọi các quang điện tử 46
Bảng 2.3. Thông số thử nghiệm mù muối 48
Bảng 3.1.
Các pic đặc trưng và liên kết tương ứng SiO2, PPy,
SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-E và SiO2/PPy-EW
54
Bảng 3.2.
Phần trăm khối lượng các nguyên tố của SiO2/PPy-W,
SiO2/PPy-E và SiO2/PPy-EW
56
Bảng 3.3. Thông số tính toán từ phổ XPS 64
Bảng 3.4.
Các pic đặc trưng và liên kết tương ứng của SP1, SP2,
SP3, SP4
66
Bảng 3.5.
Phần trăm khối lượng các nguyên tố của SP1, SP2,
SP3, SP4
67
Bảng 3.6.
Các pic đặc trưng và liên kết tương ứng của
SiO2/PPyDoS, SiO2/PPyOx và SiO2/PPyBz
81
Bảng 3.7.
Bảng số liệu EDX của nanocompozit SiO2/PPyOx,
SiO2/PPyDoS và SiO2/PPyBz
83
Bảng 3.8. Thông số tính toán từ phổ XPS 88
Bảng 3.9.
Số liệu EDX của các mẫu SiO2/PPyOx1,
SiO2/PPyOx2 và SiO2/PPyOx3
101
xi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của SiO2 9
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của pyrol 16
Hình 1.3. Công thức cấu tạo phân tử PPy 17
Hình 1.4.
Độ dẫn điện (từ 10-14 đến 106 S/cm) của các loại vật liệu
cách điện, bán dẫn, kim loại và polyme dẫn điện
18
Hình 1.5. Liên kết polyme pyrol 19
Hình 1.6.
Polaron, bipolaron và sự hình thành của các dải năng
lượng tương ứng (CB: dải dẫn điện, VB: dải hóa trị)
20
Hình 1.7. Cơ chế polyme hóa pyrol 23
Hình 1.8. Quá trình pha tạp và khử pha tạp của PPy 24
Hình 1.9.
Đường cong phân cực của mẫu nhôm phủ và không phủ
PPy/SDBS trong môi trường NaCl (A), môi trường HCl
(B)
26
Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp compozit chitosan-PPy-SiO2 29
Hình 1.11.
Sơ đồ tổng hợp compozit SiO2/polypyrole cấu trúc lõi
vỏ và các hạt rỗng hình cầu PPy
32
Hình 2.1.
Sơ đồ tổng hợp nanocompozit silica/polypyrrol khi thay
đổi thành phần dung môi tổng hợp
40
Hình 2.2. Sơ đồ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng 44
Hình 2.3.
Sơ đồ khối phương pháp đo quét thế tuần hoàn bằng hai
mũi dò xác định độ dẫn điện của vật liệu dạng bột được
ép viên
48
Hình 2.4. Sơ đồ đo tổng trở 50
Hình 3.1.
Phổ hồng ngoại của SiO2, PPy, SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-
EW và SiO2/PPy-E
53
Hình 3.2.
Phổ EDX của SiO2 (a), PPy (b), SiO2/PPy-W (c),
SiO2/PPy-EW (e) và SiO2/PPy-E (e)
55
xii
Hình 3.3.
Ảnh SEM của SiO2 (a), PPy (b), SiO2/PPy-W (c),
SiO2/PPy-EW (d) và SiO2/PPy-E (e)
57
Hình 3.4. Qui trình tổng hợp nanocompozit SiO2/PPy 58
Hình 3.5.
Phổ UV-Vis của SiO2 (a), PPy (b), SiO2/PPy-W (c),
SiO2/PPy-EW (d) và SiO2/PPy-E (e)
59
Hình 3.6.
Giản đồ CV của vật liệu PPy, SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-E
và SiO2/PPy-EW
60
Hình 3.7.
Phổ XPS của PPy, SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và
SiO2/PPy-E
61
Hình 3.8. Phổ XPS dạng lõi C1s và N1s của PPy 62
Hình 3.9. Phổ XPS dạng lõi C1s và N1s của SiO2/PPy-W 62
Hình 3.10. Phổ XPS dạng lõi C1s và N1s của SiO2/PPy-EW 63
Hình 3.11. Phổ XPS dạng lõi C1s và N1s của SiO2/PPy-E 63
Hình 3.12.
Phổ hồng ngoại của SiO2 (a), PPy(b), SP1(c), SP2(d),
SP3(e), SP4 (f)
65
Hình 3.13.
Phổ EDX của SiO2 (a), PPy (b), SP1 (c), SP2 (d), SP3
(e)
và SP4 (f)
67
Hình 3.14.
Ảnh SEM của SiO2 (a), SP1 (b), SP2 (c), SP3 (d) và SP4
(e)
68
Hình 3.15.
Giản đồ phân tích nhiệt của PPy (a), nanocompozit
SiO2/PPy trong SP1 (b), SP2 (c), SP3 (d) và SP4 (e)
69
Hình 3.16.
Sự biến đổi thế mạch hở theo thời gian của thép cacbon
trong dung dịch NaCl 3% không có (a) và có 3g/l
nanocompozit SP1 (b), SP2 (c), SP3 (d), SP4 (e) sau 36
giờ ngâm
71
xiii
Hình 3.17.
Sự biến đổi điện thế mạch hở theo thời gian của thép
cacbon phủ màng PVB (a), PVB- SP1 (b), PVB-SP2 (c),
PVB-SP3 (d) và PVB-SP4 (e) trong dung dịch NaCl 3%
72
Hình 3.18. Cơ chế bảo vệ thép của màng PVB-SiO2/PPy 73
Hình 3.19.
Phổ tổng trở dạng Bode của mẫu PVB, PVB-SP1, PVB-
SP2, PVB-SP3 và PVB-SP4 theo thời gian ngâm mẫu:
10 phút (□), 10 giờ (○), 36 giờ (Δ) trong dung dịch NaCl
3%
75
Hình 3.20.
Giản đồ pha của các mẫu theo thời gian ngâm mẫu: 10
phút (□), 10 giờ (○), 36 giờ (Δ) trong dung dịch NaCl
3%
76
Hình 3.21.
Mô phỏng sơ đồ mạch điện tương đương của các phổ
Bode với một thành phần pha (a) và hai thành phần pha
(b)
77
Hình 3.22.
Phổ hồng ngoại của SiO2 (a), PPy (b), SiO2/PPyDoS (c),
SiO2/PPyOx (d) và SiO2/PPyBz (e)
80
Hình 3.23.
Ảnh SEM của SiO2/PPy (a), SiO2/PPyDoS (b),
SiO2/PPyOx (c) và SiO2/PPyBz (d)
82
Hình 3.24.
Giản đồ EDX của SiO2/PPyOx, SiO2/PPyDoS và
SiO2/PPyBz
83
Hình 3.25.
Giản đồ nhiệt của SiO2/PPy, SiO2/PPyOx, SiO2/PPyBz
và SiO2/PPyDoS
84
Hình 3.26.
Giản đồ CV của PPy, SiO2/PPyOx, SiO2/PPyDoS và
SiO2/PPyBz
85
Hình 3.27.
Phổ quang điện tử tia X của nanocompozit SiO2/PPyOx,
SiO2/PPyDoS và SiO2/PPyBz
86
Hình 3.28.
Phổ XPS dạng lõi O1s của nanocompozit SiO2/PPyOx,
SiO2/PPyDoS và SiO2/PPyBz
87
xiv
Hình 3.29.
Phổ XPS dạng lõi N1s của nanocompozit SiO2/PPyOx,
SiO2/PPyDoS và SiO2/PPyBz
88
Hình 3.30.
Giá trị thế mạch hở của thép phủ bởi PVB (a) và PVB
chứa 10% SiO2/PPy (b), SiO2/PPyOx (c),
SiO2/PPyDoS(d) và SiO2/PPyBz (e) sau 36 giờ ngâm
trong dung dịch NaCl 3%
90
Hình 3.31.
Giản đồ tổng trở điện hóa dạng Bode của các mẫu PVB
chứa và không chứa nanocompozit sau 2 giờ ngâm
92
Hình 3.32.
Giản đồ tổng trở điện hóa dạng Bode của các mẫu PVB
chứa và không chứa nanocompozit sau 14 giờ ngâm
93
Hình 3.33.
Giản đồ tổng trở điện hóa dạng Bode của các mẫu PVB
chứa và không chứa nanocompozit sau 24 giờ ngâm
94
Hình 3.34.
Giá trị |Z|100mHz của mẫu thép được phủ bởi PVB và
PVB chứa 10% nanocompozit SiO2/PPy, SiO2/PPyOx,
SiO2/PPyTS và SiO2/PPyDoS sau 24 giờ ngâm trong
dung dịch NaCl 3%
95
Hình 3.35.
Giản đồ XRD của (1) SiO2, (2) PPy, (3) SiO2/PPyOx1,
(4) SiO2/PPyOx2 và (5) SiO2/PPyOx3
96
Hình 3.36.
Phổ FT-IR của SiO2/PPyOx1 (1), SiO2/PPyOx2(2) và
SiO2/PPyOx3 (3)
97
Hình 3.37.
Giản đồ phân tích nhiệt của PPy (a), SiO2 (b), SiO2/PPy
(c), SiO2/PPyOx1 (d), SiO2/PPyOx2 (e) và
SiO2/PPyOx3 (f)
98
Hình 3.38.
Ảnh TEM của (a) SiO2 (b) SiO2/PPy, (c) SiO2/PPyOx1,
(d) SiO2/PPyOx2 và (e) SiO2/PPyOx
99
xv
Hình 3.39.
Phổ EDX của các mẫu SiO2/PPyOx1, SiO2/PPyOx2,
SiO2/PPyOx3
100
Hình 3.40.
Biến thiên thế mạch hở của các mẫu theo thời gian
ngâm trong dung dịch NaCl 3%
101
Hình 3.41.
Giản đồ tổng trở dạng Bode của các mẫu sau 1 giờ
ngâm
103
Hình 3.42.
Giản đồ tổng trở dạng Bode của các mẫu sau 7 ngày
ngâm
104
Hình 3.43.
Giản đồ tổng trở dạng Bode của các mẫu sau 14 ngày
ngâm
105
Hình 3.44.
Giản đồ tổng trở dạng Bode của các mẫu sau 21 ngày
ngâm
105
Hình 3.45.
Giản đồ tổng trở dạng Bode của các mẫu sau 35 ngày
ngâm
106
Hình 3.46.
Sự biến đổi của |Z|100mHz theo thời gian ngâm của các
mẫu
108
Hình 3.47.
Ảnh của các mẫu thép phủ bởi epoxy và epoxy chứa
SiO2/PPy và SiO2/PPyOx sau 28 ngày thử nghiệm mù
muối
107
Hình 3.48.
Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của màng epoxy chứa
nanocompozit SiO2/PPyOx khi xảy ra khuyết tật tại
màng sơn
111
16
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vật liệu nanocompozit có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác
nhau trong đó có bảo vệ chống ăn mòn kim loại. Có nhiều phương pháp bảo
vệ chống ăn mòn, nhưng phương pháp đơn giản, giá thành rẻ và dễ thi công là
sử dụng lớp phủ bảo vệ hữu cơ. Cromat là pigment ức chế ăn mòn có hiệu quả
cao trong lớp phủ hữu cơ, tuy nhiên cromat có độc tính cao, gây ung thư, vì
vậy các nước trên thế giới đã dần dần loại bỏ cromat và nghiên cứu ức chế ăn
mòn không độc hại để thay thế [1-3]. Khả năng ức chế ăn mòn và bảo vệ kim
loại của các polyme dẫn được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Mengoli năm 1981
[4] và DeBery năm 1985 [5]. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn của polyme dẫn
phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa khử cũng như các ion đối pha tạp trong
polyme. Màng polyme dẫn hình thành trên bề mặt kim loại có độ bám dính
cao và khả năng bảo vệ tốt. Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế về kích
thước vật cần bảo vệ và không cho phép thực hiện ở hiện trường. Chính vì
vậy, các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào ứng dụng polyme dẫn như phụ
gia ức chế ăn mòn trong lớp phủ hữu cơ. Lớp phủ này cho phép lợi dụng được
các đặc tính bảo vệ chống ăn mòn c