Tổng hợp và hiệu quả ức chế ăn mòn đồng của muối cộng hợp Benzotriazole-Cyclohexylamine trong dung dịch NaCl

0 (3) 
Trong đó: v và vo tương ứng với tốc độ ăn mòn khi có và không có chất ức 
chế, g/(m2.ngày). 
2.3. Chuẩn bị mẫu thử nghiệm 
a) Điều chế muối BTA-CHA 
Quy trình được tiến hành như sau: Hòa tan hoàn toàn 11,9 g (0,1 mol) BTA 
với 200 ml diethyl ether trong bình cầu 2 cổ dung tích 500 ml có gắn sinh hàn hồi 
lưu, sau đó cho từ từ 12 ml (0,11 mol) CHA vào bình phản ứng đồng thời khuấy ở 
nhiệt độ phòng. Dung dịch ban đầu trong suốt sau đó đóng rắn. Để nguội, lọc rửa 
bẳng 3x50 ml diethyl ether, thu được chất rắn màu trắng (20,6 g, 95%). Nhiệt độ 
nóng chảy 144-146oC. Phổ NMR tương ứng với sản phẩm muối cộng hợp của BTA-
CHA. Dữ liệu phổ NMR như sau: 
Phổ 1H-NMR (δ ppm): 7,81 (m, 2H, 2CH(Ar)); 7,19 (m, 2H, 2CH(Ar); 5,35 
(s, 3H, NH3+); 2,86 (m, 1H, CH, C5H11), 1,89 (m, 2H (α), C5H11); 1,69 (m, 2H (β), 
C5H11), 1,57 (m, 1H (γ), C5H11); 1,26 (m, 4H, 2H(α) + 2H(β), C5H11); 1,10 (m, 1H 
(γ), C5H11). 
Phổ 13C-NMR: (δ ppm): 142,24 (C, Ar); 122,21 (2CH, Ar); 115,42 (2CH, Ar); 
49,60 (CH, C5H11); 32,93 (2CH2(α), C5H11); 24,97 (CH2(γ), C5H11); 24,17 (2CH2(β), 
C5H11). 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 41
b) Chuẩn bị các dung dịch thử nghiệm ăn mòn 
- Dung dịch đối chứng là dung dịch NaCl 3,5% (DD nền). 
- Chất ức chế ăn mòn so sánh là dung dịch chứa 3% BTA trong IPA (DD1), 
được pha vào dung dịch nền với tỷ lệ 0,1%. 
- Chất ức chế nghiên cứu là dung dịch chứa 3% BTA-CHA trong IPA (DD2), 
được pha vào dung dịch nền với tỷ lệ 0,01-2%. 
c) Chuẩn bị mẫu điện cực làm việc cho phép đo điện hóa 
Điện cực làm việc là mẫu đồng M1 hình trụ tròn đường kính 15 mm, dày 3 
mm, được đặt vào điện cực với bề mặt làm việc có diện tích là 0,785 cm2 (hình 2). 
Mẫu đồng trước khi tiến hành thử nghiệm được mài bằng giấy nhám có độ nhám từ 
P160 đến P800, rửa sạch bằng nước cất, cồn và aceton rồi để khô trước khi lắp vào 
điện cực làm việc và đặt vào hệ điện hóa chứa dung dịch nghiên cứu. 
Hình 2. Điện cực làm việc 
d) Chuẩn bị mẫu thử nghiệm theo phương pháp hao hụt khối lượng 
Mẫu đồng M1 kích thước 50x50x3 mm (hình 3) dùng trong thử nghiệm theo 
phương pháp hao hụt khối lượng và phân tích bề mặt sau thời gian thử nghiệm. Các 
mẫu này được mài bằng giấy nhám có độ nhám từ P160 đến P600, rửa sạch bằng 
nước cất, cồn và aceton, làm khô, ổn định mẫu trong bình hút ẩm 24 giờ trước khi 
cân và ngâm mẫu. 
Hình 3. Mẫu thử nghiệm theo phương pháp hao hụt khối lượng 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 42
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Tổng hợp muối BTA-CHA 
H3N
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
N
N
N
N
N
NH
H2N
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Et2O
H H
Sơ đồ 2. Phản ứng cộng hợp của BTA và CHA 
BTA được biết đến như là một axit yếu (pH = 5-6) với nguyên tử H linh động 
của nhóm N-H, trong khi cyclohexylamin là một amin bậc một thể hiện tính bazơ. 
Phản ứng cộng hợp của BTA và CHA xảy ra theo sơ đồ 2. Phản ứng được thực hiện 
trong dung môi diethyl ether ở nhiệt độ phòng, muối tách ra có dạng tinh thể màu 
trắng. Nhiệt độ nóng chảy của muối ở 144-146oC, cao hơn nhiều so với nhiệt độ 
nóng chảy của BTA ở 98-100oC. Cấu trúc của hợp chất được khẳng định bằng dữ 
liệu phổ NMR (hình 4). 
Hình 4. Phổ HSQC-NMR của muối BTA-CHA (trong DMSO-d6) 
Trên phổ 1H-NMR xuất hiện tín hiệu cộng hưởng ở 2,86 ppm. Trên phổ 
HSQC, tín hiệu này tương tác với tín hiệu cộng hưởng ở 49,60 ppm tương ứng với C 
của nhóm CH (theo phổ 13C- và DEPT-NMR). Do đó có thể khẳng định đây là các 
tín hiệu cộng hưởng của nhóm CH trong vòng cyclohexyl C5H11. Tín hiệu C ở 32,93 
ppm trên phổ 13C-NMR là nhóm CH2 (theo phổ DEPT) có tương tác với 2 tín hiệu 
của 2H ở 1,89 ppm và 2H ở 1,26 ppm trên phổ HSQC, cho thấy đây là các tín hiệu 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 43
cộng hưởng của 2 nhóm CH2 ở vị trí α của vòng cyclohexyl. 2H ở vị trí equatorial và 
ở vị trí axial không đối xứng do đó không tương đương. Tín hiệu cộng hưởng ở 5,33 
không tương tác với C trên phổ HSQC cho thấy đây là tín hiệu đặc trưng của 3H 
linh động của nhóm NH3+ ở dạng muối BTA-CHA. Đồng thời trên phổ 1H-NMR cả 
hai tín hiệu cộng hưởng của nhóm N-H trong BTA dạng tự do ở 15ppm và nhóm 
NH2 trong CHA dạng tự do ở 1,4ppm đều không xuất hiện, điều này cho thấy sự 
chuyển tạo thành muối BTA-CHA xảy ra hoàn toàn. 
Theo phổ 13C-, DEPT- và HSQC-NMR, tín hiệu cộng hưởng 24,97 ppm là của 
nhóm CH2, có tương tác với 1H ở 1,57 ppm và 1H ở 1,10 ppm, tương ứng với 1H vị 
trí equatorial và 1H ở vị trí axial của nhóm CH2 (γ) của Cyclohexyl. Tín hiệu C ở 
24,17 ppm (trên phổ 13C-NMR) là nhóm CH2 (theo phổ DEPT). Tín hiệu này tương 
tác với 2 tín hiệu của 2H ở 1,69 ppm và 2H ở 1,26 ppm cho thấy đây là các tín hiệu 
cộng hưởng của 2 nhóm CH2 (β) của vòng cyclohexyl. Trên phổ 13C-NMR xuất hiện 
3 tín hiệu cộng hưởng của C vùng thơm của vòng BTA ở 142,24 ppm, 122,21 ppm 
và 115,42 ppm. Tín hiệu 142,24 ppm không xuất hiện trên phổ DEPT và HSQC do 
đó nó là của C bậc 4. Các tín hiệu ở 122,21 và 115,42 ppm tương ứng với các tín 
hiệu nhóm CH (Phổ DEPT) vòng benzo của BTA. 
3.2. Kết quả thử nghiệm theo phương pháp điện hóa 
Kết quả thử nghiệm điện hóa được thể hiện trong hình 5 và bảng 1. 
Hình 5. Đường Tafel của đồng trong dung dịch điện li NaCl 3,5% 
có và không có mặt chất ức chế 
1- DD nền; 2- DD1 0,1%; 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9- tương ứng với DD2 0,01%, 0,05%, 
0,1%, 0,3%, 0,5%, 1%, 2%. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 44
So sánh đường Tafel của đồng M1 trong dung dịch NaCl 3,5% khi không có 
chất ức chế (dung dịch nền) và khi có mặt chất ức chế DD1, DD2 cho thấy: 
- Đường Tafel của đồng M1 trong dung dịch NaCl 3,5% khi có mặt chất ức 
chế DD1 nồng độ 0,1% và DD2 nồng độ 0,01-2% làm suy giảm mạnh mật độ dòng 
anot và catot, thế ăn mòn dịch sang phía dương hơn so với khi không có chất ức chế. 
- Khi sử dụng chất ức chế ăn mòn DD2 ở nồng độ 0,1% thì mật độ dòng anot 
và catot giảm mạnh hơn đồng thời thế ăn mòn dịch chuyển sang phía dương hơn khi 
sử dụng chất ức chế DD1 ở cùng nồng độ. Khi nồng độ DD2 0,01% (đường số 3), 
thấp hơn 10 lần so với nồng độ DD1 0,1% (đường số 2) thì hiệu quả bảo vệ của DD2 
(80,7%) lớn hơn gấp 1,5 lần so với DD1 (54,6%). Có thể khẳng định trong dung 
dịch NaCl 3,5% chất ức chế DD2 bảo vệ chống ăn mòn đồng M1 hiệu quả hơn hẳn 
so với chất ức chế DD1. 
- Khi tăng nồng độ chất ức chế DD2 từ 0,1-2% thì mật độ dòng anot và catot 
giảm dần, do đó hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn đồng M1 tăng dần. 
Kết quả tính toán quá trình ăn mòn đồng M1 trong dung dịch NaCl 3,5% từ 
đường Tafel thể hiện trong bảng 1 và hình 6. 
Bảng 1. Các thông số của quá trình ăn mòn đồng M1 trong môi trường NaCl 3.5% 
theo nồng độ (phương pháp ngoại suy Tafel). 
Dung 
dịch 
Ci 
(%) 
|ba| 
(V/dec) 
|bc| 
(V/dec) 
Ecorr, 
(V) 
icorr 
(µA/cm2) 
k 
(mm/năm) H (%) 
Nền 0 0,113 0,204 -0,375 47,0 0,6996 - 
DD1 0,1 0,107 0.194 -0,327 21,3 0,3177 54,60 
DD2 
0,01 0,125 0,178 -0,278 9,08 0,1351 80,69 
0,05 0,135 0,145 -0,278 6,11 0,0909 87,00 
0,1 0,125 0,119 -0,290 3,77 0,0562 91,97 
0,3 0,148 0,131 -0,268 3,46 0,0515 92,64 
0,5 0,161 0,166 -0,244 3,08 0,0458 93,45 
1 0,157 0,163 -0,229 2,76 0,0411 94,12 
2 0,084 0,085 -0,179 0,62 0.0092 98.68 
Kết quả phân tích cho thấy hiệu quả bảo vệ đồng M1 trong dung dịch NaCl 
3,5% tăng theo nồng độ chất ức chế DD2. Ở nồng độ <0,1%, hiệu quả ức chế ăn 
mòn tăng nhanh, ở nồng độ từ 0,1% trở lên hiệu quả bảo vệ đạt >91% sau đó tăng 
không đáng kể khi tăng nồng độ chất ức chế tới 1%. Điều này có thể được giải thích 
khi nồng độ chất ức chế >0,1% thì bề mặt đồng đã bị che phủ gần như hoàn toàn, do 
đó khi tiếp tục tăng nồng độ chất ức chế thì khả năng bảo vệ tăng không đáng kể. 
Hiệu quả bảo vệ đồng M1 đạt 98,68% tại nồng độ 2% chất ức chế. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 45
Hình 6. Hiệu quả bảo vệ đồng M1 trong dung dịch NaCl 3.5% 
theo nồng độ chất ức chế DD2 
Dựa trên hiệu quả bảo vệ và lợi ích kinh tế khi sử dụng chất ức chế DD2 để 
bảo vệ chống ăn mòn đồng M1 trong thực tế thì nồng độ phù hợp là 0,1%. Từ đó 
nhóm nghiên cứu tiến hành sử dụng nồng độ 0,1% chất ức chế để thử nghiệm ăn 
mòn theo phương pháp hao hụt khối lượng. 
3.3. Kết quả thử nghiệm theo phương pháp hao hụt khối lượng 
Kết quả thử nghiệm hiệu quả ức chế ăn mòn đồng M1 của chất ức chế DD2 
theo phương pháp hao hụt khối lượng được thể hiện trong hình 7 và bảng 2. 
a 
b 
Hình 7. Mẫu đồng M1 sau khi thử nghiệm 34 ngày trong dung dịch NaCl 3,5%. 
a - không có chất ức chế ăn mòn, b - có chất ức chế DD2 nồng độ 0,1% 
Kết quả đánh giá trực quan cho thấy, khi ngâm mẫu đồng M1 trong DD nền 
NaCl 3,5% thì toàn bộ bề mặt mẫu bị ăn mòn nghiêm trọng, xỉn màu và mất độ 
bóng. Mẫu đồng M1 khi ngâm trong DD nền có bổ sung 0,1% chất ức chế DD2 vẫn 
giữ được ánh kim và bằng mắt thường không quan sát thấy sản phẩm ăn mòn trên bề 
mặt sau 34 ngày ngâm mẫu. 
081 
087 
092 093 
093 094 
099 
75
80
85
90
95
100
0 0,5 1 1,5 2
H
iệ
u 
qu
ả 
bả
o 
vệ
 (%
) 
Nồng độ DD2 (%) trong NaCl 3,5% 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 46
Bảng 2. Tốc độ ăn mòn đồng M1 trong môi trường NaCl 3,5% 
có và không có mặt chất ức chế theo thời gian 
STT 
Thời gian 
ngâm mẫu, 
 ngày 
Tốc độ ăn mòn, g/(m2.ngày) 
Hiệu quả 
 bảo vệ, % Nền NaCl 3,5% 
Nền NaCl 3,5% 
+ 0,1% chất ức 
chế ăn mòn 
1 8 0,5992 0,0294 95,1 
2 14 0,5390 0,0172 96,8 
3 34 0,4826 0,0101 97,9 
Phân tích kết quả trong bảng 2 cho thấy, tốc độ ăn mòn đồng M1 khi có và 
không có chất ức chế đều giảm dần theo thời gian. Điều này có thể được giải thích là 
trong trường hợp không có chất ức chế, theo thời gian lớp sản phẩm ăn mòn bám 
trên bề mặt đồng góp phần cản trở một phần quá trình ăn mòn tiếp theo nên tốc độ 
ăn mòn giảm. Đối với trường hợp có mặt chất ức chế, khi chất ức chế hấp phụ lên bề 
mặt đồng, quá trình ăn mòn bị kìm hãm, mất khối lượng theo thời gian gần như 
không đổi, do đó khi tăng thời gian ngâm mẫu thì tốc độ ăn mòn giảm dần. Theo 
thời gian, tốc độ ăn mòn đồng trong môi trường NaCl 3,5% khi có mặt chất ức chế 
suy giảm nhanh hơn khi không có dung dịch chất ức chế. Nhìn chung, chất ức chế ăn 
mòn được nghiên cứu có tác dụng bảo vệ tốt cho đồng M1 trong môi trường trung 
tính NaCl 3,5% với hiệu quả bảo vệ trên 95% theo phương pháp hao hụt khối lượng. 
Sau 34 ngày thử nghiệm hiệu quả bảo vệ đồng M1 của chất ức chế DD2 nồng độ 
0,1% đạt 97,9%. 
4. KẾT LUẬN 
- Đã tổng hợp thành công chất ức chế ăn mòn đồng là muối cộng hợp BTA-
CHA, cấu trúc của hợp chất được chứng minh bằng dữ liệu phổ NMR. 
- Chất ức chế BTA-CHA có hiệu quả chống ăn mòn đồng cao hơn đáng kể so 
với BTA, ở nồng độ loãng hơn 10 lần so với chất ức chế BTA nhưng chất ức chế 
BTA-CHA có hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn đồng cao hơn 1,5 lần. 
- Kết quả thử nghiệm bằng phương pháp điện hóa cho thấy hiệu quả bảo vệ 
kim loại đồng của chất ức chế DD2 ở nồng độ 0,1% trong dung dịch NaCl 3,5% đạt 
trên 91% và có thể đạt trên 98% khi dung dịch ức chế DD2 ở nồng độ 2%. 
- Hiệu quả bảo vệ đồng M1 của chất ức chế DD2 ở nồng độ 0,1% đạt được 
97,9% sau 34 ngày ngâm mẫu trong dung dịch NaCl 3,5% theo phương pháp hao 
hụt khối lượng. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Amin M.A., Khaled K., Copper corrosion inhibition in O2-saturated H2SO4 
solutions, Corrosion Science, 2010, 52: 1194-1204. 
2. Duran B., Bereket G., Duran, M., Electrochemical synthesis and 
characterization of poly(m-phenylenediamine) films on copper for corrosion 
protection, Progress in Organic Coatings, 2012, 73:162-168. 
3. Adeloju S., Hughes H., The corrosion of copper pipes in high chloride-low 
carbonate mains water, Corrosion science, 1986, 26:851-870. 
4. Suter T., Moser E., Bohni H., The characterization of the tarnishing of Cu-
15Ni-8Sn and Cu-5Al-5Sn alloys, Corrosion science, 1993, 34:1111-1122. 
5. Habib K., In-situ monitoring of pitting corrosion of copper alloys by 
holographic interferometry, Corrosion science, 1998, 40:1435-1440. 
6. Souto R., Sanchez M.P., Barrera M., Gonzalez S., Salvarezza R., Arvia A., 
The kinetics of pitting corrosion of copper in alkaline solutions containing 
sodium perchlorate, Electrochimica Acta, 1992, 37:1437-1443. 
7. Attia A.A., Elmelegy E.M., El-Batouti M., Ahmed A.M.M., Anodic Corrosion 
inhibition in presence of protic solvents, Asian Journal of Chemistry, 2016, 
28:267-272. 
8. Quartarone G., Battilana M., Bonaldo L., Tortato T., Investigation of the 
inhibition effect of indole-3-carboxylic acid on the copper corrosion in 0.5M 
H2SO4, Corrosion Science, 2008, 50: 3467-3474. 
9. Hollander O., May R.C. The chemistry of azole copper corrosion inhibitors in 
cooling waters, Corrosion, 1985, 41:39-45. 
10. Da Costa S.L., Rubim J.C., Agostinho, S.M., Spectroelectrochemical study of 
the corrosion of a copper electrode in deaerated 1.0 M HCl solutions 
containing Fe (III): effect of the corrosion inhibitor benzotriazole, Journal of 
electroanalytical chemistry and interfacial electrochemistry, 1987, 220:259-
268. 
11. Wu Y., Zhang P., Pickering H., Allara D., Effect of KI on improving copper 
corrosion inhibition efficiency of benzotriazole in sulfuric acid electrolytes, 
Journal of the Electrochemical Society, 1993, 40:2791-2800. 
12. ГОСТ 9.907-2007, Металлы, сплавы, покрытия металлические, Методы 
удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 21, 12-2020 48
SUMMARY 
SYNTHESIS AND CORROSION INHIBITION EFFECT OF 
BENZOTRIAZOLE CYCLOHEXYLAMINE COMBINED SALT 
ON COPPER M1 IN NaCl SOLUTION 
This paper presents the corrosion inhibition effect of benzotriazole 
cyclohexylamine salt (BTA-CHA) dissolving in isopropanol (IPA) (3 wt %) on 
copper M1 in 3.5% NaCl solution. Electrochemical test results showed that BTA-
CHA salt in IPA had better inhibition effect on copper M1 in 3.5% NaCl solution 
than free BTA in IPA. The protection effect on copper M1 in 3.5% NaCl solution 
increased gradually with increasing inhibitor concentration and reached over 92% at 
concentrations of ≥ 0.1% and 98.68% at concentrations of 2%. The protection effect 
determined according to the weight loss method on copper M1 of 0,1% inhibitor was 
97.9% after 34 days of soaking the sample in 3.5% NaCl solution. 
Keywords: Corrosion inhibitor, benzotriazole, cyclohexylamine, copper M1, 
neutral invenronment, chất ức chế ăn mòn, đồng M1, môi trường trung tính. 
Nhận bài ngày 07 tháng 10 năm 2020 
Phản biện xong ngày 12 tháng 10 năm 2020 
Hoàn thiện ngày 14 tháng 10 năm 2020 
 (1) Chi nhánh Phía Nam, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga