Luận án Tổng hợp hydrotalxit mang ức chế ăn mòn và chế tạo lớp phủ nanocompozit bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon

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)-3- aminopropyltrimetoxisilan) , 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 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 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 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 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. 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 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của BTSA (a), HT (b) và HTBA (c) 3 4 2 1 1 7 2 1 1 4 2 3 9 9 5 3 4 3 4 3 4 4 5 1 6 3 4 1 3 6 7 6 7 0 4 2 0 1 5 9 5 1 5 2 0 1 3 6 3 9 9 0 6 3 0 4 2 3 Đ ộ t r u y ền q u a 6 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 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. 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 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 Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của APS (a), HTBA (b) và HTBAS (c) Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của HT (a), HTBA (b) và HTBAS (c) 2940, 2840 1 6 4 0 3 4 4 5 3 4 0 0 1 5 9 5 1 5 2 0 1 3 6 3 9 9 0 6 3 0 4 2 3 1 6 5 0 1 5 9 5 1 5 2 0 1 3 6 3 9 9 0 6 3 0 4 2 3 3 4 1 0 1,76 nm 0,82 nm 0,42 nm 0,26 nm 0,15 nm 1,73 nm 0,82 nm 0,41 nm 0,26 nm 0,15 nm 0,76 nm 0,38 nm 0,26 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 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 0.0 0.25 0.5 Abs 250.0 275.0 300.0 325.0 350.0 375.0 Bước sóng(nm)HTI 283.7 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 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 HTBA Hình 3.5: Ảnh SEM của HTBAS Hình 3.4: Ảnh SEM của HTBA Hình 3.6: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loãng 100 lần của mẫu HTBA sau khi phản ứng với HNO3 Hình 3.7: Phổ UV-VIS của dung dịch pha loãng 100 lần của mẫu HTBAS sau khi phản ứng với HNO3 HTBAS C ư ờ n g đ ộ h ấ p t h ụ C ư ờ n g đ ộ h ấ p t h ụ 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)-3- aminopropyltrimetoxisilan 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 Hình 3.8 : Các giai đoạn xảy ra trong quá trình silan hóa bề mặt hydrotalxit bằng N-(2-aminoetyl)-3- aminopropyltrimetoxisilan Thủy phân Ngưng tụ Liên kết hydro Bề mặt hydrotalxit Bề mặt hydrotalxit Bề mặt hydrotalxit Hình thành liên kết 9 Phản ứng silan hóa hydrotalxit mang ức chế ăn mòn BTSA bằng N-(2- aminoetyl)-3-aminopropyltrimetoxisilan được trình bày như ở hình 3.9. 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 Lớp hydroxit Ức chế ăn mòn Bề mặt hydrotalxit silan