Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn của benzotriazole được lưu trữ trong Tio2 Nano ống

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