Tổng hợp và hiệu quả ức chế ăn mòn đồng của muối cộng hợp benzotriazole cyclohexylamine trong dung dịch NaCl

Trong bài viết này, nhóm tác giả tiến hành chuyển hóa BTA thành muối cộng hợp benzotriazole-cyclohexylamine (BTA-CHA) nhằm gia tăng tính chất nucleophin của BTA, từ đó tăng khả năng hấp phụ của BTA lên bề mặt đồng và nâng cao hiệu quả bảo vệ đồng trong môi trường dung dịch điện ly NaCl 3,5%.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và hiệu quả ức chế ăn mòn đồng của muối cộng hợp benzotriazole cyclohexylamine trong dung dịch NaCl Nghiên cứu khoa học công nghệ TỔNG HỢP VÀ HIỆU QUẢ ỨC CHẾ ĂN MÒN ĐỒNG CỦA MUỐI CỘNG HỢP BENZOTRIAZOLE-CYCLOHEXYLAMINE TRONG DUNG DỊCH NaCl HOÀNG ĐỨC QUANG (1), NGUYỄN THỊ THU XUÂN (1), VŨ VĂN HUY (1), NGUYỄN CHÍ CƯỜNG (1), NGUYỄN TRỌNG DÂN (1) 1. MỞ ĐẦU Đồng là kim loại phổ biến thứ năm trong vỏ trái đất, được sử dụng phổ biếntrong các ngành công nghiệp dưới dạng đồng nguyên chất hay đồng hợp kim vì mộtsố đặc tính hữu ích như khả năng chống ăn mòn khí quyển tốt, độ dẫn điện và dẫnnhiệt cao, dễ gia công cơ học và dễ uốn [1]. Đồng và các hợp kim của đồng đượcứng dụng rộng rãi trong sản xuất dây, tấm và đường ống dẫn trong các ngành côngnghiệp điện, điện tử, vật liệu xây dựng, thiết bị trao đổi nhiệt và tháp giải nhiệt [2]. Đồng có khả năng chống ăn mòn tương đối tốt trong khí quyển và trong mộtsố môi trường hóa chất do sự hình thành của một lớp màng oxit thụ động bảo vệhoặc lớp sản phẩm ăn mòn không dẫn điện trên bề mặt của nó [3, 4]. Tuy nhiên,trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt khi có oxy và một số anion xâm thựcnhư ion clorua và sunphat thì sự ăn mòn rỗ có thể xảy ra trên bề mặt đồng [5, 6].Theo đó, hiệu quả làm việc của các hệ thống được chế tạo từ đồng có thể bị ảnhhưởng nghiêm trọng bởi sự ăn mòn và sự hình thành các sản phẩm ăn mòn trên bềmặt của nó [7]. Hình 1 thể hiện sự ăn mòn các chi tiết làm từ đồng bởi môi trường. Hình 1. Sự ăn mòn các chi tiết làm từ đồng Do được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, vấn đềchống ăn mòn cho đồng đã thu hút rất nhiều sự quan tâm, nhiều nghiên cứu đã đượcthực hiện cho đến nay và vẫn đang tiếp tục. Đã có nhiều giải pháp chống ăn mòn chođồng được nghiên cứu và không ngừng cải tiến. Một phương pháp thông dụng đểbảo vệ chống ăn mòn cho đồng là sử dụng các chất ức chế ăn mòn. Các chất ức chếăn mòn đồng thường là các hợp chất hữu cơ chứa các dị tố P, N, O, S… có khả nănghấp phụ lên trên bề mặt đồng, hình thành lớp thụ động bảo vệ, từ đó làm giảm tácđộng ăn mòn bởi môi trường xâm thực [8]. Trong số các loại hợp chất hữu cơ này,1,2,3-benzotriazole (BTA) được biết đến như là một hợp chất kinh điển để bảo vệchống ăn mòn cho đồng và các hợp kim từ đồng [9]. Cơ chế chống ăn mòn cho đồngcủa BTA được thể hiện theo sơ đồ 1 [10].38 Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020Nghiên cứu khoa học công nghệ Mặc dù ức chế ăn mòn hiệu quả cho đồng trong dung dịch NaCl, tuy nhiênBTA tồn tại dưới dạng phân tử proton (axit yếu) với nguyên tử H linh động củanhóm N-H, dẫn đến giảm tính chất hấp phụ hóa học của BTA trên bề mặt đồng dolực đẩy giữa proton mang điện tích dương của phân tử BTA và bề mặt đồng [11].Do đó, trong điều kiện này, ngoài phức chất [Cu(I) BTA] thì phức chất [Cu(I) Cl-BTA] cũng được tìm thấy trên bề mặt đồng [10]. Curắn + BTAdd = Cu:BTAhấp phụ Cu:BTAhấp phụ = Cu(I)BTArắn + H+dd + e- Sơ đồ 1. BTA và cơ chế hấp phụ của nó trên bề mặt đồng Trong bài báo này, nhóm tác giả tiến hành chuyển hóa BTA thành muối cộnghợp benzotriazole-cyclohexylamine (BTA-CHA) nhằm gia tăng tính chất nucleophincủa BTA, từ đó tăng khả năng hấp phụ của BTA lên bề mặt đồng và nâng cao hiệuquả bảo vệ đồng trong môi trường dung dịch điện ly NaCl 3,5%. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu hóa chất - Đồng M1 (Liên bang Nga) theo ГОСТ 859-2001 với các thành phần theo tỷlệ %: Cu - 99,90, Fe - 0,005, Ni - 0,002, Sn - 0,005, Pb - 0,005. 1,2,3-Benzotriazole(BTA, Sigma-Aldrich), cyclohexylamine (CHA, Sigma-aldrich), isopropanol (IPA,Sharlau), diethyl ether (Sharlau), ethanol (Sharlau), aceton (Sharlau), NaCl(Sharlau), HCl 37% (Sharlau). Giấy nhám các loại có độ nhám P120, P240, P360,P600, P800. 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-, 13C-, DEPT-, HSQC-NMR) được ghi trênmáy Avance III 500MHz Spectrometer (Hãng Brucker, Đức) tại Trường Đại họcKhoa học Tự nhiên - ĐHQG Tp. HCM với tần số đo 500 MHz (1H) và 125 MHz(13C), dung môi DMSO-d6 với chất nội chuẩn TMS. - Nhiệt độ nóng chảy được đo trên máy Melting Point M560 (Buchi) tại PhòngĐộ bền Nhiệt đới/ Chi nhánh Phía Nam/ Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga. - Đo đường cong phân cực theo phương pháp thế động (Potentiodynamic)được thực hiện trên thiết bị điện hóa Autolab Metrohm PGSTAT302N tại Phòng Độbền Nhiệt đới/ Chi nhánh Phía Nam/ Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga với hệ 3 điệncực: điện cực làm việc WE được chế tạo từ vật liệu nghiên cứu đồng M1, điện cựcso sánh RE là điện cực AgCl trong KCl bão hoà, điện cực đối là thép cacbon khônggỉ. Khoảng điện thế quét từ -0,5V đến ...