Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo lớp phủ polyme nanocompozit bảo vệ chống ăn m

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -----oOo----- NGUYỄN THU TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP PHỦ POLYME NANOCOMPOZIT BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN SỬ DỤNG NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội, 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -----oOo----- NGUYỄN THU TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP PHỦ POLYME NANOCOMPOZIT BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN SỬ DỤNG NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 Chuyên ngành : Vật liệu cao phân tử và tổ hợp Mã số : 62.25 Người hướng dẫn khoa học: 1. Trịnh Anh Trúc 2. Nguyễn Xuân Hoàn Hà Nội, 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận án Tiến sĩ này được thực hiện tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam và Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: - PGS.

Trịnh Anh Trúc và PGS. Nguyễn Xuân Hoàn - người hướng dẫn khoa học; - TS. Trần Hùng Thuận cùng các cán bộ các cán bộ nghiên cứu Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ; - PGS. Tô Thị Xuân Hằng, TS.

Phạm Gia Vũ, ThS. Nguyễn Thùy Dương, KS. Vũ Kế Oánh, CN. Bùi Văn Trước – Phòng nghiên cứu sơn bảo vệ - Viện Kỹ thuật Nhiệt đới; - Người thân, bạn bè.

đã giúp tôi hoàn thành luận án này. Nghiên cứu trong luận án này được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí nghiên cứu từ các nguồn của đề tài Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam (NAFOSTED, 104.01) và Đại học Quốc gia Hà Nội (QG. Xin chân thành cảm ơn. Tác giả Nguyễn Thu Trang i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.

Trịnh Anh Trúc và PGS. Nguyễn Xuân Hoàn. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình khác. Tác giả luận án Nguyễn Thu Trang ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.

vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ. ix MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ OXIT SẮT.

Oxit sắt từ (Fe3O4). Cấu trúc và tính chất của Fe3O4. Các phương pháp điều chế nano oxit sắt từ Fe3O4. Một số ứng dụng của nano oxit sắt từ Fe3O4.

BIẾN TÍNH BỀ MẶT HẠT OXIT SẮT TỪ. Đặc tính bề mặt của hạt nano sắt từ. Biến tính bề mặt oxit sắt từ. LỚP PHỦ POLYME NANOCOMPOZIT BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI.

Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn. Cơ chế hoạt động của lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn. Giới thiệu về epoxy. Đóng rắn nhựa epoxy.

Màng phủ nanocompozit chứa hạt nano oxit sắt từ bảo vệ chống ăn mòn kim loại. Lớp gỉ sắt - vai trò trong ăn mòn và bảo vệ chống ăn mòn. Màng phủ nanocompozit mang oxit sắt bảo vệ chống ăn mòn. 28 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Màng phủ nanocompozit trên nền nhựa epoxy mang nano oxit sắt từ bảo vệ chống ăn mòn. NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT. TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH NANO OXIT SẮT. Chế tạo nano oxit sắt bằng phương pháp tổng hợp thủy nhiệt.

Chế tạo nano α-Fe2O3. Chế tạo nano Fe3O4. Chế tạo nano γ-Fe2O3. Biến tính nano oxit sắt từ với các hợp chất hữu cơ.

Biến tính nano oxit sắt từ với silan. Biến tính nano oxit sắt từ với chất ức chế ăn mòn. CHẾ TẠO MÀNG SƠN CHỨA CÁC HẠT NANO OXIT SẮT VÀ NANO OXIT SẮT TỪ BIẾN TÍNH HỮU CƠ HÓA. PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU.

Phương pháp nhiễu xạ tia X. Phương pháp phổ hồng ngoại. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến. Phương pháp phân tích nhiệt.

Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM. Phương pháp đo thế Zeta. Phương pháp đo từ độ bão hòa. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT MÀNG PHỦ.

Các phương pháp đánh giá tính chất cơ lý. Độ bền va đập. Phương pháp đánh giá khả năng bảo vệ ăn mòn của màng sơn. Phương pháp tổng trở điện hóa.

Phương pháp thử nghiệm mù muối. 42 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. TÍNH CHẤT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC HẠT NANO OXIT SẮT.

Đặc trưng tính chất của hạt nano oxit sắt từ. Đặc trưng tính chất của hạt nano α-Fe2O3. Đặc trưng tính chất của hạt nano γ-Fe2O3. Khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ chứa các hạt nano oxit sắt.

Đặc tính cơ lý của các lớp phủ hữu cơ chứa hạt nano oxit sắt. Hình thái cấu trúc lớp phủ epoxy chứa 3% nano oxit sắt từ Fe3O4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA LỚP MÀNG PHỦ EPOXY CHỨA CÁC HẠT NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 VÀ NANO OXIT SẮT TỪ BIẾN TÍNH HỮU CƠ HÓA. Khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy chứa hạt nano oxit sắt từ biến tính silan.

Đặc trưng hạt nano oxit sắt từ biến tính silan. Khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy chứa hạt nano oxit sắt từ biến tính silan. Khảo sát khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy chứa hạt nano oxit sắt từ biến tính với chất ức chế ăn mòn gốc hữu cơ. Các đặc trưng của hạt nano oxit sắt từ biến tính chất ức chế ăn mòn gốc hữu cơ.

Đường cong phân cực. Tổng trở điện hóa của các lớp màng epoxy chứa hạt nano oxit sắt từ biến tính chất ức chế hữu cơ. Hình thái cấu trúc lớp phủ epoxy chứa các oxit sắt từ biến tính hợp chất ức chế ăn mòn hữu cơ. Thử nghiệm mù muối.

97 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. 98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 111 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT APTS: N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane DMPS: Diethoxy(methyl)phenylsilane BTSA: 2-(1,3-Benzothiazol-2-ylthio) succinic axit DSC: Phân tích quét nhiệt vi sai EDTA: Etylendiamin tetraxetic axit Epoxy/Fe3O4: Màng epoxy chứa hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 Epoxy/α-Fe2O3: Màng epoxy chứa hạt nano oxit α-Fe2O3 Epoxy/γ-Fe2O3: Màng epoxy chứa hạt nano oxit γ-Fe2O3 Fe3O4/APTS: Nano oxit sắt từ biến tính N-(2-Aminoethyl)-3- aminopropyltrimethoxysilane Fe3O4/ DMPS: Nano oxit sắt từ biến tính Diethoxy(methyl)phenylsilane Fe3O4/TEOS: Nano oxit sắt từ biến tính Tetraethoxysilane Fe3O4/IBA: Nano oxit sắt từ biến tính Indol 3-Butyric axit Fe3O4/BTSA Nano oxit sắt từ biến tính 2-(1,3-Benzothiazol-2-ylthio) succinic axit FTIR: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier IBA: Indol 3-Butyric axit KT: Kỹ thuật PEG: poly (ethylen glycol) PLGA: Poly(lactic-co-glycolic axit) PVA: poly (vinyl ancol) PVP: Poly (vinyl pyrrolidon) SEM/ FE-SEM: Kính hiển vi điện tử quét/ Hiển vi điện tử quét phát xạ trường TG/TGA: Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TEOS: Tetraethoxysilane UV-Vis: Phổ tử ngoại khả kiến XRD: Nhiễu xạ tia X vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.

Các dao động đặc trưng trên phổ hồng ngoại của vật liệu nano oxit sắt từ Fe3O4 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Các dao động đặc trưng trên phổ hồng ngoại của các vật liệu nano α- Fe2O3 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Các dao động đặc trưng trên phổ IR của vật liệu nano γ-Fe2O3. Độ bám dính theo phương pháp kéo giật và độ bền va đập của màng epoxy và epoxy chứa các hạt nano oxit sắt.

Các đặc trưng dao động trên phổ IR trong mẫu nano oxit sắt từ trước và sau khi biến tính silan: APTS, DMPS và TEOS. Độ bám dính theo phương pháp kéo giật và độ bền va đập của màng epoxy chứa các hạt nano oxit sắt, nano oxit sắt từ biến tính silan. Các đỉnh đặc trưng trên phổ hồng ngoại của các hạt nano oxit sắt từ biến tính IBA, và BTSA. Giá trị thế bề mặt của vật liệu oxit sắt từ Fe3O4/IBA.

Giá trị thế bề mặt của vật liệu oxit sắt từ Fe3O4/BTSA. Bảng các thông số ăn mòn của các mẫu điện cực thép trong các dung dịch NaCl và dung dịch NaCl chứa IBA, Fe3O4, Fe3O4/IBA. Độ bám dính theo phương pháp kéo giật và độ bền va đập của màng epoxy chứa nano Fe3O4 và nano biến tính chất ức chế hữu cơ. Đánh giá kết quả thử nghiệm mù muối.

93 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1. Cấu trúc tinh thể FeO. Cấu trúc tinh thể α-Fe2O3. Cấu trúc tinh thể γ-Fe2O3.

Cấu trúc tinh thể Fe3O4. Mô hình cấu tạo chất lỏng từ [66]. Biến tính bề mặt hạt nano oxit sắt từ bằng các hợp chất hữu cơ [86]. Các dạng khuếch tán trong màng sơn [7].

Sơ đồ đóng rắn epoxy bằng amin mạch thẳng. Phổ tổng trở khi màng sơn ngăn cách hoàn toàn dung dịch điện li với kim loại. Phổ tổng trở khi dung dịch điện li ngấm vào màng sơn. Phổ tổng trở khi dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim loại.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu oxit sắt từ. Ảnh SEM của mẫu vật liệu Fe3O4. Phổ FTIR của vật liệu oxit sắt từ. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu α-Fe2O3.

Ảnh SEM của mẫu vật liệu α-Fe2O3. Phổ FTIR của vật liệu α-Fe2O3 tổng hợp. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu a) Fe3O4 và b) γ-Fe2O3. Đường cong từ hóa của vật liệu Fe3O4 và γ- Fe2O3.

Ảnh chụp các hạt nano sắt từ bị hút bởi nam châm (hình nhỏ). 49 ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ảnh SEM của mẫu vật liệu γ-Fe2O3. Phổ tổng trở dạng Nyquist của màng phủ epoxy.

Phổ tổng trở dạng Nyquist của màng phủ epoxy chứa 3 % hạt nano α- Fe2O3. Phổ tổng trở dạng Nyquist của màng phủ epoxy chứa 3 % hạt nano γ- Fe2O3. Phổ tổng trở dạng Nyquist của màng phủ epoxy chứa 3 % hạt nano Fe3O4. Sơ đồ mạch điện tương đương của hệ màng phủ epoxy trên bề mặt thép.

Biến thiên giá trị modul tổng trở tại tần số 1Hz của các mẫu màng phủ epoxy, epoxy/Fe3O4, epoxy/ α-Fe2O3 và epoxy/γ-Fe2O3. Diện tích mất bám dính theo thời gian ngâm trong nước của lớp phủ epoxy (a), lớp phủ epoxy chứa nano oxit sắt: Fe3O4 (b), α-Fe2O3 (c), γ-Fe2O3 (d). Ảnh SEM mặt cắt màng phủ epoxy chứa 3% hạt nano Fe3O4 .