Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Mục lục
Lời mở đầu……………………………………………………………………… 3
Chương I : Tổng quan về sơn ………………………………………………… 4
1. Qúa trình phát triển của công nghiệp sơn ……………………………….4
2. Định nghĩa và phân loại sơn……………………………………………….5
2.1 Định nghĩa và thành phần sơn………………………………………… 5
2.2 Phân loại sơn………………………………………… 5
3. Các phương thức tạo thành màng sơn………………………………… 8
4. Vị trí tác dụng của sơn…………………………………………………….8
Chương II : Giới thiệu về sơn chống ăn mòn………………………………… 11
1. Mở đầu…………………………………………………………………….11
2. Hiện tượng ăn mòn trong vật liệu……………………………………… 11
2.1 Cơ chế ăn mòn kim loại ……………………………………………….11
2.2 Các phương pháp chống ăn mòn…………………………………… 13
2.3 Cơ chế bảo vệ màng sơn……………………………… 15
3. Vật liệu sơn chống ăn mòn……………………………………………….17
3.1.Sơn epoxy………………………………………………………………17
3.1.1 Sơn epoxy biến tính với cacdanol……………………………17
3.1.2 Sơn epoxy biến tính với các polyme dẫn…………………….18
3.1.3 Sơn epoxy nanocompozite………………………………… 21
3.2 Sơn nước acrylic biến tính với TiO
2
kích cỡ nano………………… 22
3.3 Sơn giàu kẽm………………………………………………………… 23
4. Các phương pháp nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của màng
sơn……………………………………………………… 24
4.1 Phương pháp điệnhóa……………………………………………… 24
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 1
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
4.1.1 Phương pháp đo thế theo thời gian…………………………….24

4.1.2 Phương pháp bóc tách catot …………………… 25
4.2 Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn theo phương pháp mù
muối………………………………………………………… 26
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………….27
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 2
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Lời mở đầu
Hiện nay vấn đề ăn mòn kim loại cũng đang là một vấn đề cần quan tâm bởi nếu
kim loại không được bảo vệ sẽ tiêu tốn một khoản kinh phí khá lớn để thay vật
liệu.Vì vậy yêu cầu cấp thiết về mặt kĩ thuật cũng như mĩ thuật là phát triển ngày
càng cao các công nghệ bảo vệ kim loại trong đó đặc biệt là sơn phủ. Nhằm mục
đích tổng hợp những kiến thức cơ bản về quá trình ăn mòn, bảo vệ ăn mòn bằng
các loại sơn chống ăn mòn nên em được bộ môn giao cho đề tài “Tìm hiểu chung
về một số loại sơn chống ăn mòn”.Nội dung đề tài gồm 2 chương:
 Chương I : Tổng quan về sơn
 Chương II : Giới thiệu về sơn chống ăn mòn
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức còn hạn chế nên đề tài của
em còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự góp ý và chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô để
đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em Xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Phạm Duy Linh, các thầy cô, các
bạn đã giúp em hoàn thành đề tài này.
Hà Nội, tháng 6, năm 2014
Sinh viên thực hiện
Ngô Văn Nhâm
Chương I : Tổng quan về sơn
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 3
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
1. Qúa trình phát triển của công nghiệp sơn
Sơn là hợp chất hóa học bao gồm chất tạo màng nhựa hoặc dầu,… có chất màu
hoặc không có chất màu.Khi sơn lên bề mặt sản phẩm ta được lớp màng mỏng bám

trên bề mặt, có tác dụng cách li với môi trường khí quyển, bảo vệ và làm đẹp sản
phẩm.
Từ lâu đời, con người đã sản xuất và sử dụng sơn.Loại nguyên liệu sử dụng lâu đời
nhất là sản vật của thiên nhiên, từ nhựa cây chế tạo sơn, ép hạt rồi chưng luyện
thành dầu, sau đó cho thêm hoặc không cho thêm bột màu thiên nhiên .Trước kia,
công nghiệp sơn chủ yếu là sơn dầu.
Sự phát triển của xã hội, các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi những yêu cầu mới về
chất lượng, số lượng chủng loại sơn, những loại sơn không đáp ứng yêu cầu sản
xuất.
Sự phát triển của công nghệ hóa học đã tạo ra rất nhiều loại nhựa tổng hợp, chất
làm dẻo, dung môi hữu cơ tạo điều kiện phát triển rất mạnh ngành sơn .Hiện nay
đã chế tạo được hàng nghìn loại sơn, đáp ứng và thỏa mãn mọi nhu cầu phát triển
công nghiệp. Công nghiệp sơn trở thành ngành sản xuất lớn hiện đại, đóng vai trò
quan trọng trong nền quốc dân.
Ngày nay từ khâu sản xuất đến khâu sử dụng đang được cơ giới hóa và tự động hóa
tạo ra năng suất lao động cao, giá thành hạ, cải thiện được điều kiện làm việc.Ngày
nay, nhiều loại sơn mới ít độc ra đời như sơn bột, sơn tan trong nước ,…, nhiều
loại thiết bị mới đã được đưa vào sử dụng như thiết bị phun sơn nóng, thiết bị
phun sơn tĩnh điện, thiết bị sơn điện phân, thiết bị sấy khô bằng tia tử ngoại, hồng
ngoại,…
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 4
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Do sự tiến bộ không ngừng của khoa hoc kĩ thuật hiện đại, công nghệ sơn trở thành
ngành công nghiệp sản xuất tự động hóa, chất lượng sản phẩm cao [1].
2. Định nghĩa và phân loại sơn
2.1. Định nghĩa và thành phần sơn
Sơn là một loại vật liệu được phủ lên bề mặt bền có tác dụng bảo vệ và làm
đẹp sản phẩm.
Thành phần chủ yếu của màng sơn:
+ chất tạo màng (phần không bay hơi): có tác dụng tạo màng liên tục chủ yếu

là nhựa (nhựa tự nhiên, nhựa tổng hợp), ví dụ: nitroxenlulozo, nhựa epoxy,
…,và dầu như dầu chẩu, dầu đay,…
+ dung môi, chất pha loãng (phần bay hơi): có tác dụng hòa tan màng, chất
pha loãng làm giảm giá thành, ví dụ: este,xeton,ete,…
+ bột màu, chất độn: có tác dụng che phủ bề mặt chống xuyên thấu,…ví dụ:
TiO
2
,ZnO,…chất độn làm tăng độ dày màng, giảm giá thành, ví dụ: CaCO
3
,BaSO
4
,…[1].
2.2. Phân loại sơn
Sơn có rất nhiều loại, tính chất khác nhau.Các nhà máy chế tạo sơn căn cứ vào
yêu cầu vào sử dụng và điều kiện kinh tế mà chọn nguyên liệu, pha chế hợp lí.
– Có nhiều cách để phân loại sơn.
+ Sơn thông thường (sơn dầu, sơn tổng hợp, sơn màu, ), sơn đặc biệt (sơn
ximăng, sơn chống cháy, sơn cách điện, sơn bột,…)
+ Dựa vào chất tạo màng có thể chia ra làm 16 loại sơn như sau :
Loại sơn Ưu điểm Nhược điểm
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 5
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Sơn dầu
Chịu khí hậu tốt dùng
trong nhà ,ngoài trời.
Khô chậm,tính năng cơ
tính thấp,không thể
mài ,đánh bóng.
Sơn thiên nhiên
Khô nhanh,sơn gầy cứng

dễ đánh bóng ,sơn béo
chịu khí hậu tốt
Sơn gầy chịu khí hậu
kém,sơn béo không thể
đánh bóng
Sơn phenol-formaldehyt
Màng cứng chịu
nước,chịu ăn mòn hóa
học và cách điện
Dễ biến màu màng sơn
giòn
Sơn bitum
Chịu nước,chịu axit cách
điện
Màu đen không
theerchees tạo các loại
sơn màu chịu ánh sáng
yếu.
Sơn ankyt
Chịu khí hậu tốt,bóng
bền
Màng sơn mềm chịu
kiềm kém
Sơn gốc amin
Độ cứng cao,bóng chịu
nhiệt, chịu kiềm
Ở nhiệt độ cao đóng
rắn,màng sơn sấy dòn
Sơn gốc nitro
Khô nhanh,chịu dầu,chịu

mài mòn,chịu khí hậu tốt
Dễ cháy,không chịu ánh
sáng tia tử ngoại,không
chịu nhiệt độ trên 60
o
C
Sơn nitroxenlulo Chịu khí hậu tốt,chịu ánh
sáng tia tử ngoại,có loại
chịu kiềm
Bám chắc yếu ,chịu ẩm
ướt yếu
Sơn clovinyl
Chịu khí hậu tốt,chịu ăn
mòn hóa học,chịu
nước,chịu dầu
Bám chắc yếu,không thể
đánh bóng,mài,không
chịu nhiệt độ trên 80
o
C
Sơn vinyl
Đàn hồi tốt,màu trắng
chịu mòn chịu ăn mòn
hóa học
Chịu dung môi,chịu nhiệt
kém,không chịu ánh sáng
Màng sơn không màu Chịu dung môi kém
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 6
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Sơn acrylat chịu nhiệt,chịu khí hậu

tốt,bền màu,chịu ánh
sáng chịu ăn mòn hóa
học
Sơn polyeste
Lượng chất rắn cao,chịu
nhiệt,chịu mài mòn,cách
điện
Độ bám chắc yếu
Sơn epoxy
Bấm chắc tốt,chịu
kiềm,dai,cách điện
Chịu ánh sáng yếu để
ngoài trời dễ tạo bột
Sơn polyamine
Chịu mài mòn tốt,chịu
nước,chịu ăn mòn hóa
học,cách điện,chịu nhiệt
Khi phun gặp ẩm dễ nổi
bọt,màng sơn dễ tạo
bột ,biến vàng.
Sơn silicon
Chịu nhiệt,bền trong
không khí,không biến
màu,cách điện,chịu
nước,khó lão hóa
Chịu xăng kém,có loại
giòn
Sơn cao su Chịu axit,chịu kiềm,chịu
ăn mòn,chịu nước,chịu
mài mòn

Dễ biến màu,không chịu
ánh sáng
Bảng 2.1. Phân loại và ưu nhược điểm của các loại sơn
3. Các phương thức tạo thành màng sơn
Phương thức tạo thành màng sơn gồm hai loại:
a) Tác dụng vật lí: nhờ sự bay hơi của dung môi, màng sơn khô. Phương thức
tạo màng như vậy có sơn nitroxenlulo, sơn clovinyl,…
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 7
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
b) Tác dụng hóa học
– Loại trùng hợp oxi hóa: quá trình tạo thành màng sơn của loại này phân
thành hai bước: dung môi bay hơi → trùng hợp oxi hóa tạo thành màng sơn
rắn chắc, bền.
Thí dụ: sơn phenolfomaldehyt, sơn ankyt,…
– Loại trùng hợp sấy: quá trình tạo thành màng sơn của loại này phải qua sấy
mới tạo ra phản ứng trùng hợp.
Thí dụ: sơn bitum, sơn ankyl gốc amin, sơn silicon,…
– Loại đóng rắn nhờ vào chất đóng rắn: sự tạo thành màng sơn của loại này
nhờ vào chất đóng rắn.
Thí dụ: sơn epoxy, sơn polyamin,…
4. Vị trí tác dụng của sơn
Sơn là vật liệu rất quan trọng trong đời sống hàng ngày .Các công trình kiến
trúc, thiết bị máy móc, các phương tiện giao thông vận tải như máy bay, tàu
thuyền,…các vật liệu trong gia đình, đồ chơi trẻ em đều dùng đến sơn.Sơn được sử
dụng rộng rãi để bảo vệ và trang trí bề mặt của kim loại, gỗ vải, cao su, chất dẻo,…
Có rất nhiều loại sơn, tác dụng cũng rất khác nhau nhưng sơn chủ yếu được dùng
để :
a) Trang trí bề mặt
Lớp sơn có thể tạo nhiều mà sắc khác nhau, đồng thời còn tạo ra bề mặt bóng, bằng
phẳng, lớp sơn mĩ thuật có dạng vân búa, nhăn, rạn,… có tác dụng trang trí đẹp

làm thay đổi cảnh quan, được mọi người yêu thích.Khi bề mặt được phủ lớp sơn
dặc biệt là sơn mỹ thuật thì màng sơn rất bóng, đẹp có thể tạo ra nhiều màu tùy
thích, đẹp, dễ chịu, thoải mái [1].
b) Bảo vệ bề mặt
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 8
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường sử dụng các dụng cụ, thiết bị được
làm bằng gỗ, kim loại, chất dẻo.Vật liệu kim loại khi tiếp xúc với môi trường ăn
mòn, nước, không khí sẽ bị oxi hóa và ăn mòn, đặc biệt trong môi trường vùng
biển kim loại bị ăn mòn rất nghiêm trọng.Theo con số thống kê của một số nước,
sự ăn mòn hàng năm làm tổn hại từ 2% đến 4% tổng sản lượng kinh tế quốc dân
(GDP).Kết quả tạo nên sự lãng phí rất lớn đến tài nguyên có hạn của quốc gia và
làm cho môi trường tự nhiên bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn thường dùng phương pháp sơn, lớp sơn là lớp bảo
vệ có hiệu quả nhất trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là các công trình kiến trúc lớn.Ví
dụ thiết bị trong môi trường vùng biển, nếu không có lớp sơn tuổi thọ chỉ được vài
năm, khi dược bảo vệ bằng lớp sơn chống ăn mòn lâu dài và định kì sơn, tuổi thọ
sử dụng có thể kéo dài 30 đến 50 năm thậm chí đến 100 năm.
Gỗ và chất dẻo là hai loại nguyên liệu được sử dụng rộng rãi, gỗ thường bị mục lát
trong môi trường khí ẩm và vi sinh vật, chất dẻo thường bị lão hóa do nhiệt và ánh
sáng, vì vậy gỗ và chất dẻo cũng được bảo vệ bằng lớp sơn.
Điều quan trọng nhất của sơn là bảo vệ bề mặt sản phẩm.Màng sơn mỏng hình
thành trên bề mặt chi tiết cách li với môi trường như không khí, ánh sáng mặt trời
và đặc biệt là môi trường ăn mòn như axit , kiềm,…Nếu bề mặt có lớp màng cứng
còn có tác dụng làm giảm sự va đập, ma sát → tác dụng bảo vệ cơ khí [1].
c) Tác dụng chỉ dẫn
Sơn có rất nhiều loại màu như xanh, đỏ, tím,…được dùng trong quản lí giao thông,
các đường ống dẫn của thiết bị hóa chất, các thiết bị cơ khí đặc biệt,…có tác dụng
chỉ dẫn đề phòng nguy hiểm, tai nạn.Ngoài tác dụng bảo vệ và trang trí, sơn còn có
công dụng đặc biệt, sơn các màu lên các thiết bị quân sự để có thể ngụy trang, sơn

chống tia hồng ngoại có thể chống được địch phát hiện được các mục tiêu quân
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 9
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
sự.Đối với ô tô là vật di chuyển trên đường nên cần phải sơn để cho người đi
đường có thể nhận biết từ xa [1].
d) Tác dụng đặc biệt
Ngoài các tác dụng chính trên, sơn còn có các công dụng dặc biệt:
– Tính năng lực: sơn chịu mài mòn, sơn trơn, giam ma sát, …
– Tính năng nhiệt: sơn chỉ thị nhiệt, sơn chịu nhiệt, sơn chống lửa,
– Tính năng từ: sơn dẫn điện, sơn tĩnh điện dẫn điện, sưn hấp thụ từ,…
– Tính năng quang: sơn phát quang, sơn phản quang, …
– Tính năng sinh vật: sơn chống hà, sơn chống mốc,…
– Tính năng hóa học: sơn chịu axit, sơn chịu kiềm,và các loại hóa chất,…
Những tính năng đặc biệt của sơn làm tăng cường tính năng và mở rộng phạm vi
sử dụng, do vậy yêu cầu về sơn và kĩ thuật sơn ngày càng cao [1].
Chương II : Giới thiệu về sơn chống ăn mòn
1. Mở đầu
Hiện nay,trên thế giới cũng như ở Việt Nam phần lớn các công trình đều sử
dụng một khối lượng lớn kim loại.Theo số lượng thống kê, lượng kim loại (bao
gồm sắt thép và kim loại màu ) bị ăn mòn do quá trình điện hóa chiếm 1.7–4.5
GDP các nước hay nói cách khác hàng năm có 10-15% lượng kim loại bị phá hủy
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 10
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
nếu không được bảo vệ.Vì vậy yêu cầu cấp thiết về mặt kỹ thuật cũng như thẩm
mỹ là phát triển ngày càng cao các công nghệ bảo vệ kim loại trong đó có phương
pháp bảo vệ bằng lớp phủ.Trên thực tế có 3 phương pháp lớn được sử dụng là dùng
lớp phủ bằng kim loại (tráng crom,tráng thiếc,…),lớp phủ bằng hợp chất hóa học
và lớp phủ bằng phi kim (men ,sơn) .Trong đó biện pháp hữu hiệu nhất là dùng
màng sơn để bảo vệ do đặc tính chống ăn mòn tốt, rất kinh tế và tính thẩm mỹ cao.
2. Hiện tượng ăn mòn trong vật liệu

2.1 Cơ chế ăn mòn kim loại
Ăn mòn có thể được định nghĩa là sự phá hủy kim loại bằng tác động hóa học
trực tiếp, phản ứng điện hóa, điện phân hay oxy hóa trong môi trường lỏng hoặc
khí.Nếu không ngăn chặn thì kết quả ăn mòn sẽ làm hỏng kim loại và có thể tiếp
tục cho đến khi bị phân hủy thành oxit, cacbonat và sunfat và chuyển thành dạng
vật liêu tương tự như quặng mà từ đó kim loại được tách ra.Gỉ là một dạng hydrat
của quặng sắt nói chung, thuộc sắt(III) oxyt.
Có các dạng ăn mòn kim loại sau:ăn mòn nói chung, đường nứt ăn mòn, ăn mòn
điện hóa, ăn mòn đường hầm, ăn mòn giữa các hạt và tróc vảy, gặm mòn, ăn mòn
mỏi và một số dạng khác ít xuất hiện [2].
Sự ăn mòn điện hóa là một hiện tượng rất phức tạp.Có nhiều loại thép tất cả đều là
hợp kim của sắt với cacbon và kim loại khác nên sự ăn mòn cũng khác nhau phụ
thuộc vào thành phần và ứng suất trong thép.Xu hướng ăn mòn điện hóa gây ra bởi
sự không đồng đều của các thành phần dẫn đến một số vùng trên bề mặt trở thành
anot trong khi trở thành catot.Khi thép bị nhúng trong nước có độ dẫn sắt sẽ bị ăn
mòn ở vị trí anot [3].
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 11
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
– Thành phần hóa học của thép là một nhân tố tạo ra các vùng catot và anot và
ứng suất cũng là một nhân tố.Ví dụ, thép cán nguội thường dễ bị ăn mòn hơn
thép cán nóng có cùng thành phần hợp kim.
– Các phản ứng điện hóa xảy ra ở anot, catot khi không có mặt oxy [4] :
Anot: Fe→Fe
2+
+ 2e
Catot: 2H
2
O → 2H
+
+2OH

–
2H
+
+ 2e → H
2

Nếu có mặt oxy (hòa tan trong nước) một phản ứng khác xảy ra ở catot:
O
2
+ H
2
O + 4e → 4OH
–
Do có mặt của oxy không khí :
4Fe(OH)
2
+ 2O
2
→ 2Fe
2
O
3
.H
2
O + H
2
O
(gỉ sắt)
2.2. Các phương pháp chống ăn mòn
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 12

Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Qúa trình ăn mòn xảy ra do xu hướng tự nhiên của vật chất dặc biệt các kim
loại được sử dụng cho các kết cấu, thùng chứa, tàu thủy,…được biến từ kim loại
thành các oxit kim loại bền hơn.Vật liệu không thể sử dụng lâu dài theo phương
pháp này, nếu ăn mòn xảy ra kết cấu bị phá hủy.Các loại phá hủy cần được ngăn
chặn.Một vài phương pháp chống ăn mòn được chú ý tới [4]:
Bảng 2.1.So sánh các phương pháp điều chỉnh quá trình ăn mòn
Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Ví dụ
Thay đổi môi
trường
–các thay đổi môi
trường thường đơn
giản
–giá thấp
–trang bị thêm dễ
dàng
–không hoàn toàn loại trừ được
ăn mòn
–chất ức chế hạn chế trong quá
trình nhúng chìm
–thay đổi quá trình,độ ẩm
hay nhiệt độ
-sử dụng chất ức chế
Vật liệu chống
ăn mòn
–thời gian sử dụng dài –chi phí ban đầu cao
–khả năng thi công
–hợp kim
đồng,niken,crom,molipden
với sắt

–các nhựa nhiệt dẻo
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 13
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
(PE,PVC)
Bảo vệ catot –đơn giản
–hiệu quả khi có chất
điện ly mạnh
–hạn chế ở khu vực khô và ẩm
ướt
–yêu cầu chìm trong nước
–vỏ tàu,dưới nước,dưới
đất,đường ống
Rào cản –hiệu quả và toàn
diện nhất
–giá hợp lí
–cần phân tích cẩn thận sự ăn
mòn
–cần xử lý bề mặt và áp dụng
đúng cách
–lớp gạch phủ,các lớp bảo
vệ,tấm chất dẻo,lớp phủ
cứng
Thiết kế dư –thời gian sử dụng và chi phí
thay thế không đoán trước
–chi phí ban đầu cao
–không hiệu quả,khối lượng
tăng
–các chi tiết kết cấu lớn và
các tấm dày hơn yêu cầu
Mỗi phương pháp đều có những lợi ích riêng nên cần biết kết hợp các phương pháp

để hiệu quả hơn.
2.3. Cơ chế bảo vệ màng sơn
Như đã nêu ở trên ăn mòn kim loại là quá trình điện hóa.Có thể ngăn cản quá
trình ăn mòn kim loại bằng cách ngăn chặn phản ứng ở catot hoặc anot hoặc bằng
cách ngăn cản dòng ăn mòn trong điện phân.Ba phương pháp này gọi là ức chế
catot, ức chế anot, ức chế điện trở [6].
a) Ức chế catot
Trong phản ứng ở catot tác nhân phản ứng là oxy và nước.Thực nghiệm cho
thấy màng sơn có độ dày bình thường không thể ngăn cản oxy và nước thấm qua
màng nên màng sơn không thể hiện tác dụng ức chế catot [7].
b) Ức chế anot
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 14
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Tại miền catot phản ứng bao gồm sự chuyển ion kim loại vào trong chất điện phân
kèm theo giải phóng điện tử lưu lại trong kim loại.Do đó ức chế anot theo hai cách
[5]:
– Cung cấp đầy đủ điện tử cho kim loại để ngăn cản ion kim loại đi ra khỏi bề
mặt sử dụng các màng sơn bảo vệ catot chứa các bọt màu kim loại có thế ăn
mòn thấp hơn thế ăn mòn của kim loại cần được bảo vệ ví dụ như sơn giàu
kẽm.
– sắt ở ngoài không khí thường bị oxy hóa tạo màng oxit tuy nhiên chúng
không đồng nhất về thành phần,cấu trúc nên ăn mòn vẫn xảy ra.Có 2 nhóm
bột màucó tác dụng ức chế ăn mòn làm dày thêm và hòan thiện màng oxit
này ngăn cản ăn mòn kim loại.
+ nhóm 1 : các bột màu bazo có khả năng tạo xà phòng không tan trong
dầu thảo mộc như oxit chì,oxit kẽm,…[8]
+ nhóm 2 : các bột màu thụ động như bột màu crommat kẽm,…
c) Ức chế điện trở
Đây là cơ chế bảo vệ chung nhất được thực hiện bởi màng sơn.Khi phủ 1 lớp màng
sơn lên bề mặt kim loại có nghĩa là đặt một điện trở vào mạch điện hóa, sự di

chuyển ion kim loại từ bề mặt vào dung dịch chất điện ly bị ngăn cản → ăn mòn
kim loại bị ngăn chặn hoặc ít nhất cũng bị giảm xuống giá trị thấp
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng ức chế điện trở của màng sơn
+ Độ dày của màng sơn
+ Hàm lượng tạp chất trong nước của bột màu
+ Mức độ sạch của bề mặt kim loại trước khi sơn
+ Khả năng ngăn cản sự thấm nước và chất điện ly qua màng sơn.
Thường hệ sơn phủ bảo vệ gồm 3 lớp: lớp sơn lót, lớp sơn trung gian, lớp sơn phủ
bên ngoài.Mỗi lớp có yêu cầu kĩ thuật khác nhau tùy theo môi trường ăn mòn.
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 15
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
+ lớp sơn lót có chức năng bám dính trên bề mặt, ức chế sự ăn mòn nếu
có mặt chất màu ức chế, hoạt động hy sinh nếu có mặt chất màu giàu
kẽm.
+ sơn trung gian là loại sơn chứa lượng bột màu, chất độn cao, được
sơn trực tiếp trên sơn lót và cung cấp nền cần thiết cho lớp phủ bên
ngoài, bền hóa học.
+ lớp sơn phủ chịu tác dụng trực tiếp của môi trường ăn mòn.Tùy thuộc
vào môi trường ăn mòn, loại sơn lót hoặc sơn trung gian mà lựa chọn
sơn phủ thích hợp.Ngoài tác dụng chống ăn mòn lớp sơn phủ này còn
làm tăng tính thẩm mỹ của vật liệu.
Thực tế tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà lớp sơn có thể tăng lên hoặc giảm
xuống [2].
3.Vật liệu sơn chống ăn mòn
Hiện nay, vật liệu sơn chống ăn mòn chủ yếu sử dụng sơn hữu cơ.Chúng
được cấu tạo bởi các thành phần như chất tạo màng, dung môi, bột màu, phụ
gia.Nếu biết kết hợp tốt các thành phần trên ta sẽ thu được loại sơn có tính
chống ăn mòn cao.Sau đây là một số loại sơn chống ăn mòn phổ biến.
3.1 Sơn epoxy
3.1.1. Sơn epoxy biến tính với cacdanol

– Công thức của sơn gồm có
+ nhựa epoxy-cacdanol: epoxy dian biến tính với cacdanol (cacdanol là thành
phầm phần chính của dầu hạt điều).
+ bột màu: thường hay dùng bột kẽm, kẽm photphat(ZnP), oxit sắt dạng
mica(MIO), …
Ngoài ra còn có phụ gia, dung môi, chất độn.
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 16
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Màng sơn từ nhựa epoxy-cacdanol liên kết với thép tốt hơn so với nhựa epoxy, làm
giảm khả năng thẩm thấu của nước qua màng, thêm vào đó màng có độ cứng cao,
bền hóa học.
Tính chất Epoxy–cacdanol Epoxy
Độ cứng, shore D 83 85
Độ thấm khí (mg/cm
2
mm 24h)
0.14 0.214
Độ bền liên kết với
thép, N/mm
2
3.2 2.5
Độ bền cào xước,
1500g tải trọng
Không hư hỏng Không hư hỏng
Thử mù muối, 1000h Không có các vết ăn mòn Có một vài vết ăn mòn
Bảng 2.1 Tính chất của màng epoxy và epoxy–cacdanol
3.1.2. Sơn epoxy biến tính với các polyme dẫn
Theo những nghiên cứu gần đây, bột màu vô cơ (đóng vai trò chất ức chế ăn
mòn) gây ảnh hưởng tới môi trường, tới sức khỏe con người.Chính vì vậy mà cần
phải làm giảm lượng bột màu bằng cách sử dụng một lượng nhỏ các polyme hữu

cơ dẫn điện – đóng vai trò như phụ gia ức chế ăn mòn, tiêu biểu là polyanilin
(PAni) và polypyrol (PPy) với tính dẫn điện tốt và bền hóa chất.Cơ chế chống ăn
mòn của màng sơn loại này kết hợp cả 2 cơ chế là ức chế điện hóa và bảo vệ catot
[10].
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 17
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Hình 3.1.Sơ đồ cơ chế bảo vệ của PAni tương tác với các hạt kẽm
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 18
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
Hình 3.2 Kiểm tra thí nghiệm phơi màu của sơn epoxy và sơn epoxy biến tính với
PAni(0.3%) trước(a,f) và sau 120h(b,g), 240(c,h), 480h(d,i), 780h(e,j) trong dung
dịch NaCl 3.5%.
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 19
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
3.1.3 Sơn epoxy nanocompozite
Trong những năm gần đây công nghệ nano đã tạo nên cuộc cách mạng trong
công nghệ vật liệu,polyme compozite có các tính năng nổi trội mà vật liệu thường
không có.Trong bảo vệ chống ăm mòn kim loại, clay nano compozite được ứng
dụng để nâng cao khả năng bảo vệ của màng epoxy.Khi phân tích,nghiên cứu khả
năng thấm khí,hơi qua màng clay nanocompozite epoxy,các phân tử như nước, oxi,
…thẩm thấu qua màng này ít hơn so với màng epoxy thông thường nên làm tăng
tính chất bảo vệ chống ăn mòn nguyên nhân là do các lớp nano clay phân tán tốt
hơn trong nền epoxy do đó làm tăng chiều dài con đường khuếch tán các khí, hơi
tức là tăng ngăn chặn khí qua màng.Ngoài ra, khả năng hấp thụ nước,co ngót khi
đóng rắn, T
g
giảm và độ bền cao hơn màng epoxy.Khả năng bảo vệ chống ăn mòn
của màng sơn phụ thuộc vào nồng độ clay [10].
Một số sơn loại này là: sơn epoxy chứa clay hữu cơ nanofil 5 (là clay được hữu cơ
hóa bằng hợp chất hữu cơ có độ dài mạch cacbon C18) , sơn epoxy biến tính với

silicon chứa clay nanocompozite
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 20
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
3.2. Sơn nước acrylic biến tính với TiO
2
kích cỡ nano
Bột màu là thành phần cốt yếu trong nhiều công thức sơn hữu cơ.Chúng là các
hạt phân tán trong chất tạo màng làm tăng tính thẩm mĩ và bảo vệ màng sơn.Để
năng cao khả năng bảo vệ chống ăn mòn thì việc lựa chọn các bột màu, phân tán
bột màu, kích thước bột màu là rất quan trọng.Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng
khi thêm các hạt nano bột màu (các hạt có kích thước trong vùng từ 1–800nm) vào
trong polyme giúp tăng cường đáng kể các tính chất của màng đặc biệt là tính chất
chống ăn mòn.Tiêu biểu trong số đó là sơn nước acrylic được vào bổ sung các
TiO
2
–nano (có diện tích bề mặt riêng cao và khả năng hút ẩm ) đây chính là hai
nguyên nhân làm tăng khả năng chống ăn mòn và hàm lượng TiO
2
cũng ảnh hưởng
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 21
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
lớn đến tính chất này [10].
Hình 3.2 Ảnh EIS của sơn về sự phơi màu trong NaCl 3% (w/v)
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 22
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
3.3. Sơn giàu kẽm
Đây là loại sơn đặc trưng cho việc bảo vệ catot, khi các tiểu phân tử kẽm đi đến
anot xảy ra phản ứng oxi hóa :
Zn → Zn
2+

+ 2e
–

quá trình này tương tự như phản ứng Fe → Fe
2+
+ 2e
–
, do đó có thể bảo vệ thép
nền không bị oxi hóa, nghĩa là ăn mòn.Với thời gian này,sản phẩm của quá trình
này lấp đầy chỗ châm kim của màng sơn tạo thành rào bảo vệ.Đê tăng chống ăn
mòn thực tế, người ta sử dụng nano kẽm.Với loại sơn này thường hay dùng sơn hai
thành phần dựa trên nhựa epoxy liên kết ngang với nhựa polyamit hoặc amin phản
ứng.
Hình 3.3 Sơ đồ các lớp phủ sử dụng sơn lót giàu kẽm trong vật liệu
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 23
Hình 4.1.1 Sơ đồ đo thế theo thời gian
1
2
3
4
5
1. §iÖn cùc so s¸nh 4. Mµng s¬n
2. Dung dÞch NaCl 3% 5. §iÖn kÕ
3. Kim lo¹i
o
o
Đồ án chuyên ngành polyme và compozite GVHD TS.Nguyễn Phạm Duy Linh
4. Phương pháp nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của màng sơn
4.1 Phương pháp điện hóa
4.1.1 Phương pháp đo thế theo thời gian

Đây là phương pháp đo điện hóa đơn giản, kiểm tra nhanh về đặc tính chống ăn
mòn của màng sơn.
S
ơ
đồ đo thế theo thời gian được cho trong hình 4.1.1.Thiết bị gồm một ống nhựa
được dán lên màng sơn, bên trong chứa dung dịch NaCl 3%.Điện cực so sánh là
điện cực calomen bão hòa được nối với cực âm của điện kế.Tấm kim loại được nối
với cực dương của điện kế.
Chế độ đo: Thang đo của điện kế nằm trong dải 0-2(V)
Chiều dày màng sơn 45µm trên nền thép CT3
SVTH Ngô Văn Nhâm Trang 24
ỏn chuyờn ngnh polyme v compozite GVHD TS.Nguyn Phm Duy Linh
4.1.2 Phng phỏp búc tỏch catot (Catot Disbonding Method)
Phng phỏp búc tỏch catot da trờn cựng mt ch o (nc bin nhõn to,
nhit , thi gian o, th ngun in, chiu dy mng sn) kho sỏt cỏc mng
sn khỏc nhau.Sau mt thi gian, xem xột kh nng búc tỏch ca mng sn khi b
mt kim loi.Nu din tớch búc tỏch cng nh thỡ sn cú bỏm dớnh cnh ln.Nh
vy, mng sn cú tớnh cht chng n mũn cng tt. Sau một thời gian, xem xét khả
năng bóc tách của màng sơn khỏi bề mặt kim loại.
S búc tỏch c cho trong hỡnh 4.1.2.
Ch o: in th : 22(V)
Nhit : 80
O
C
Chiu dy : 140-160àm
Thi gian : 4h
Hỡnh 4.1.2 S búc tỏch catot
SVTH Ngụ Vn Nhõm Trang 25