Khoá luận tốt nghiệp tổng hợp và ứng dụng nano hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường trong lớp phủ hữu cơ

42 459 1
Khoá luận tốt nghiệp tổng hợp và ứng dụng nano hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường trong lớp phủ hữu cơ

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC NGUYỄN THỊ PHƯỢNG TỎNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG NANO HYDROTALCITE MANG ứ c CHẾ ĂN MÒN THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG TRONG LỚP PHỦ HỮU C KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • Chuyên ngành: Hoá Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học PGS.TS TÔ THỊ XUÂN HẰNG HÀ NỘI, 2015 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp hoàn thành phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Với tất kính trọng biết ơn chân thành, sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng định hướng hướng dẫn em tận tình suốt thời gian em làm đề tài khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô anh chị làm việc phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ để em nghiên cứu, học tập hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, ban chủ nhiệm khoa toàn thể thầy cô Khoa Hóa học hết lòng quan tâm, dìu dắt giúp đỡ em suốt trình học tập trường hoàn thiện khóa luận Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè tạo điều kiện động viên, khích lệ giúp em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 08 thảng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Phượng Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyên Thị Phượng MỤC LỤC MỞ Đ Ầ U 1 Lý chọn đề tà i Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên c ứ u : Nhiệm vụ nghiên cứu: CHƯƠNG TỒNG Q U A N 1.1 Ăn mòn kim loại phương pháp bảo vệ 1.1.1 Ăn mòn kim loại 1.1.2 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kimloại 1.1.3 Lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn kim loại 1.2 Hydrotalcite 1.2.1 Khái n iệ m 1.2.2 Đặc điểm cấu trúc tính c h ấ t 1.2.3 Tình hình nghiên cứu giới nước 13 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM .16 2.1 Dụng cụ hóa chất 16 2.2 Tông hợp hydrotalcite mang molipdat 16 2.3 Chế tạo màng sơn epoxy chứa nano H T M 18 2.4 Các phương pháp nghiên c ứ u 18 2.4.1 Phương pháp phổ hồng ngoại 18 2.4.2 Phương pháp kính hiển vi điện từ quét (SEM) 18 2.4.3 Phương pháp tổng trở điện h ó a 18 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyên Thị Phượng 2.4.4 Phương pháp đo đường cong phân c ự c 21 2.4.5 Phương pháp đo tính chất lý .22 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Chế tạo hydrotalcite mang molypđat 24 3.2 Nghiên cứu khả ức chế ăn mòn H TM .26 3.3 Nghiên cứu chế tạo lớp phủ epoxy chứa H T M 28 3.3.1 Khả bảo vệ chống ăn mòn màng sơ n .28 3.3.2 Tính chất lý màng sơn 32 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC CÁC CHŨ VIÉT TẮT HT Hydrotalcite HTM Hydrotalcite mang molypdat IR Phổ hồng ngoại Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC BẢNG BIẺƯ Bảng 3.1: Các pic đặc trưng liên kết tương ứng 23 Bảng 3.2: Giá trị trị Rp hiệu suất ức chế ăn mòn dung d ịc h 26 Bảng 3.3 Các tính chất lý màng s n .32 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình cấu trúc dạng vậtliệu hydrotalcite Hình 1.2: Cấu trúc HTC - [CO3]2' Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp hydrotalcite mang molipdat (H T M ) 16 Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở màng sơn ngăn cách hoàn toàn kim loại khỏi dung dịch điện l y 19 Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li ngấm vào màng sơn chưa tiếp xúc với bề mặt kim loại 19 Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện phổ tổng trở dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim loại 19 Hình 2.5: Sơ đồ đo tổng trở màng sơn .20 Hình 2.6: Máy đo bám d ín h 22 Hình 2.7: Máy đo độ bền va đ ậ p 22 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại natri molipdat (a), HT (b), HTM(c) 24 Hình 3.2: Ảnh kính hiển vi điện từ quét HT (a) HTM (b) 24 Hình 3.3: Đường cong phân cực điện cực thép sau 120 phút ngâm dung dịch NaCl 0,1M dung dịch NaCl 0,1M chứa HTM nồng độ khác n h au 25 Hình 3.4: Phổ tổng trở điện cực thép ngâm sau ngâm dung dịch NaCl 0,1 M c h ứ a H T M 27 Hình 3.5: Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 28 Hình 3.6: Phổ tổng trở màng sơn sau ngày ngâm dung dịch NaCl 3% 29 Hình 3.7: Sự biến đôi điện trở màng sơn theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 30 Hình 3.8: Sự biến đổi Z100mHz mẫu theo thời gian ngâm dung dịch NaCl 3% 31 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm với biến đổi khí hậu nghiêm trọng toàn cầu Các công trình thiết bị kim loại bị tác động ăn mòn mạnh mẽ môi trường Ản mòn kim loại làm biến đổi lượng lớn sản phẩm thành sản phẩm ăn mòn gây hậu nặng nề như: biến đổi tính chất kim loại, ảnh hưởng tới trình sản xuất, gây thiệt hại kinh tế, an toàn lao động Theo đánh giá hàng năm quan phát triển Liên hợp quốc (UNDP), ăn mòn kim loại làm tổn thất lớn kinh tế quốc dân chiếm tới 3% tổng sản phẩm quốc gia (GNP) Do việc bảo vệ chống ăn mòn kim loại vấn đề cần thiết kinh tế công nghệ Sơn phủ phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại hiệu quả, để nâng cao khả bảo vệ màng sơn có mặt chất ức chế quan trọng Đã từ lâu người ta sử dụng hợp chất crômat làm chất ức chế màng sơn có hiệu Song hợp chất crômat có tính chất độc hại ảnh hưởng đến môi trường sống nên ngày bị hạn chế sử dụng Vì việc tìm chất ức chế không độc hại để thay cho hợp chất Crômat việc có ý nghĩa nhiều nhà khoa học quan tâm Trong năm gần đây, hydrotalcite (HT) nghiên cứu dùng làm chất phụ gia, chất xúc tác, chất mang xúc tác phụ gia cho polyme sử dụng sản xuất sơn thân thiện với môi trường Ở nước ta chưa có nhiều công trình công bố sử dụng hydrotalcite (HT) làm chất phụ gia chế tạo sơn hệ lớp phủ hữu bảo vệ bảo vệ chống ăn mòn Vì em thực đề tài “Tổng hợp ứng dụng nano hydrotalcỉte m ang ức chế ăn m òn thân thiện m ôi trường lớp p h ủ hữ u c ” nhằm thay hợp chất crômat độc hại, tạo loại sơn thân thiện với môi trường Mục đích nghiên cứu Tổng hợp hydrotalcit mang molipdat Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tot nghiệp - SV: Nguyễn Thị Phượng Chế tạo đánh giá khả bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ epoxy chứa hydrotalcit mang molipdat Đối tượng nghiên cứu: Đe tài nghiên cứu chế tạo ứng dụng hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon Nhiệm vụ nghiên cún: -Tông hợp hydrotalcit chứa molypđat -Phân tích cấu trúc, tính chất hydrotalcit -Chế tạo lớp phủ epoxy chứa hydrotalcit, đánh giá khả bảo vệ chống ăn mòn Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng CHƯƠNG TỎNG QUAN 1.1 Ăn mòn kim loại phương pháp bảo yệ [4] 1.1.1 A n m òn kim loại a) Khải niệm Ăn mòn kim loại phá huỷ bề mặt kim loại tương tác hoá học điện hoá kim loại với môi trường xung quanh khí quyển, chất điện ly Kim loại môi trường ăn mòn chuyển thành ion: M —► M n+ + n e b) Phân loại ăn mòn kim loại - Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng tới trình ăn mòn kim loại như: chất thành phần kim loại, bề dày kim loại, thành phần môi trường xâm thực, công nghệ vật liệu Tùy theo chế phá hủy kim loại mà người ta phân loại ăn mòn thành: ăn mòn hóa học ăn mòn điện hóa Ăn mòn hoá học ăn mòn xảy phản ứng hoá học kim loại môi trường tác dụng lên kim loại theo chế phản ứng hoá học dị thể, nghĩa phản ứng chuyển kim loại thành ion xảy giai đoạn Ăn mòn điện hoá xảy tác dụng môi trường xung quanh lên bề mặt kim loại theo chế điện hoá tuân theo quy luật động học điện hoá Phản ứng chuyển kim loại thành ion xảy giai đoạn mà xảy nhiều giai đoạn nhiều khu vực khác kim loại - Ăn mòn điện hóa tuân theo quy luật động học điện hóa định luật Faraday Điển hình cho dạng ăn mòn ăn mòn galvanic, với hợp kim tạo nhiều nguyên tố kim loại có điện điện cực khác làm việc dung dich điện li tạo thành pin ăn mòn, ta gọi dạng ăn mòn galvanic - Sự phá hủy kim loại theo chế ăn mòn điện hóa phổ biến tự nhiên Trong thực tế phần lớn kim loại bị ăn mòn theo chế điện hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyên Thị Phượng Các thông số cung tần số cao (Rf, Cf) đặc trưng cho tính chất màng sơn, thông số cung tần số thấp (Rp, C[...]... trung vào các chất ức chế ăn mòn đế thay cromat trong bảo vệ chống ăn mòn [1, 2] Đã có một số nghiên cứu ban đầu về khả năng ức chế ăn mòn và ứng dụng của hydrotalcite trong lớp phủ hữu cơ [3] Các tác giả đã nghiên cứu tổng hợp hydrotalcite mang ức chế ăn mòn hữu cơ Irgacor 252 Ket quả phân tích bằng phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét cũng đã khẳng định sự chèn Irgacor252 vào hydrotalcite, ... Các ức chế ăn mòn vô cơ chủ yếu được nghiên cứu là vanadat và molipdat và tungstat ứ c chế ăn mòn hữu cơ chứa nhóm cacboxylat cũng được nghiên cứu, nhưng không nhiều Hai loại hydrotalcite chủ yếu được nghiên cứu sử dụng mang ức chế ăn mòn là hydrotalcite Mg/Al và Zn/Al Một số lớp phủ Đại học Sư phạm Hà Nội 2 14 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyên Thị Phượng hữu cơ chứa pigment hydrotalcite mang. .. chứa hydrotalcite hoạt hóa nhiệt có khả năng bảo vệ chống ăn mòn tốt hơn so với lớp phủ chứa hydrotalcite không hoạt hóa nhiệt R.G.Buchheit và cộng sự tại Đại học tổng hợp Ohio, Mỹ đã nghiên cứu tính chất bảo vệ chống ăn mòn cho hợp kim nhôm của lớp phủ hữu cơ chứa hydrotalcite Zn/Al-decavanadat [6 ] Bảo vệ chống ăn mòn đạt được do sự nhả vanadat và Zn2+ có tác dụng ức chế ăn mòn anôt và catôt tương ứng. .. mòn của lớp phủ chứa bột màu HT - M o 0 42' trên hợp kim Mg được đề xuất là do sự trao đổi ion dẫn đến việc giải phóng chất ức chế molybdat và Zn2+ Các nghiên cứu sử dụng hydrotalcite làm chất mang ức chế ăn mòn cho thấy các anion ức chế có thể được chèn vào cấu trúc của hydrotalcite và các anion ức chế có thể được giải phóng ra từ hydrotalcite vào dung dịch NaCl và có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn kim... O 42" trong cấu trúc của HTM H ình 3.2 A n h kỉnh hiến vi điện tử quét của H T (a) và H T M (b) Đại học Sư phạm Hà Nội 2 25 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp 3.2 SV: Nguyễn Thị Phượng Nghiên cún khả năng ức chế ăn mòn của HTM HTM được định hướng ứng dụng trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn nên khả năng ức chế ăn mòn thép của các hydrotalcite đã được khảo sát trong dung dịch NaCl 0,1 M Hình 3.3 và hình... chính: Đại học Sư phạm Hà Nội 2 6 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng - Lớp lót: tác dụng chủ yếu là bám dính tốt lên bề mặt vật cần sơn và chống ăn mòn - Lớp trung gian (hay lớp tăng cường): có tác dụng tăng độ bền và tăng khả năng chống thấm của lớp lót - Lớp phủ: tạo độ bóng, tạo màu sắc và phần nào có tác dụng chống thấm và ngăn cản tác hại của tia sáng lên sơn 1.1.3.2 Thành phần... quả trong bảng 3.2 cho thấy, có hiệu suất ức chế ăn mòn của hydrotalcite mang molipdat, HTM khá cao, đạt 95,9% ở nồng độ 5g/l Ở nồng độ 3g/l đạt 94,8% và nồng độ lg/1 hiệu suất ức chế ăn mòn cũng đạt 94,1% Các kết quả này cho thấy có thể ứng dụng các hydrotalcite HTM trong lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho thép 3.3 Nghiên cún chế tạo lóp phủ epoxy chứa HTM Màng sơn chứa HTM ở các nồng độ 0%, 1%, 3% và. .. Mật độ dòng áp vào phải đảm bảo để phản ứng cục bộ anôt của kim loại cần bảo vệ không xảy ra c)Tách kim loại khỏi môi trường xâm thực: phương pháp bảo vệ kim loại được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp là ngăn cách kim loại khỏi môi trường xâm thực bằng lớp phủ bám dính tốt, không thấm và kín khít, độ cứng cao và điện trở thấp, không bị ăn mòn hoặc bị ăn mòn với tốc độ yếu hơn tốc độ ăn mòn của kim loại... Rp0)/Rpi]xl00 Trong đó: H là hiệu suất ức chế ăn mòn, Rpo là điện trở phân cực của mẫu thép ngâm trong dung dịch không chứa ức chế ăn mòn, Rpi là điện trở phân cực của mẫu thép ngâm trong dung dịch chứa ức chế ăn mòn Đại học Sư phạm Hà Nội 2 27 Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Thị Phượng Bảng 3.2: Giá trị Rp và hiệu suất ức ch ế ăn m ồn của các dung dịch Rp Hiệu suất ức chế (Q.cm2) (%) Dung dịch NaCl... mãn bằng cách phủ nhiều lớp vật liệu và đưa vào sơn các pigment có khả năng bịt các lỗ xuất hiện trong màng Đê giảm quá trình ăn mòn có hiệu quả người ta đưa các chất ức chế ăn mòn vào sơn như cromat kẽm, cromat chì Trong một vài trường hợp người ta sử dụng bột kẽm, nhôm vì chúng bảo vệ có hiệu quả và đóng vai trò protecter 1.2 Hydrotalcite [8,10]] 1.2.1 K hái niệm Hydrotalcite là hỗn hợp hydroxyt của ... chất mang ức chế ăn mòn cho thấy anion ức chế chèn vào cấu trúc hydrotalcite anion ức chế giải phóng từ hydrotalcite vào dung dịch NaCl có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn kim loại Các ức chế ăn mòn. .. trung vào chất ức chế ăn mòn đế thay cromat bảo vệ chống ăn mòn [1, 2] Đã có số nghiên cứu ban đầu khả ức chế ăn mòn ứng dụng hydrotalcite lớp phủ hữu [3] Các tác giả nghiên cứu tổng hợp hydrotalcite. .. epoxy chứa hydrotalcit mang molipdat Đối tượng nghiên cứu: Đe tài nghiên cứu chế tạo ứng dụng hydrotalcite mang ức chế ăn mòn thân thiện môi trường lớp phủ hữu bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon

Ngày đăng: 09/11/2015, 10:50

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan