セメント製剤中の腐食防止剤のナノキャリアとしてのHalloysiteナノチューブ

Halloysite Nanotubes as Nano-Carriers of Corrosion Inhibitors in Cement Formulations.

• Monica Tonelli
• Piero Baglioni
• Francesca Ridi

抄録

水の浸入は、多くの有害物質の乗り物として、コンクリート建築物に影響を与えるすべての主要な物理的・化学的劣化プロセスの主な原因となっています。損傷を防止し、コンクリート表面を保護するために、一般的にコーティングが使用されています。特にセメント系コーティングは、物理的なバリアとして作用し、表面の透過性を低下させることができる。また、塩化物による腐食の場合には、腐食防止剤も一般的に使用され、ナノキャリアは長期的な保護効果を発揮することが証明されている。本研究では、ナノシリカとハルロイサイトナノチューブ（HNT）で強化された表面保護セメント系コーティングを設計した。HNTには腐食防止剤であるベンゾトリアゾール（BTA）を担持してナノリザーバーとして使用し、ナノシリカは保護膜の構造を改善し、塗布面への密着性を強化するために使用した。セメント系コーティングは、熱および分光分析、走査型電子顕微鏡、比表面積および細孔径分布、およびビッカース硬さ試験を含むマルチテクニックアプローチで特徴付けを行った。BTAの放出をUV-vis分析でモニターし，模擬降雨条件下で被覆モルタル中のBTAの輸送を調べた．その結果，シリカの存在が多孔質構造を緻密化し，保護膜と塗布面との界面結合強度を高めることが明らかになった．本研究では、HNTがセメントモルタル中の防錆分子のゆっくりとした送達のためのナノキャリアとして使用できることを初めて報告する。

The ingress of water, as a vehicle for many harmful substances, is the main cause of all the major physical and chemical degradation processes affecting concrete buildings. To prevent damage and protect concrete surfaces, coatings are generally used. Cement-based coatings in particular can act as a physical barrier and reduce the permeability of surfaces. In case of chloride-induced corrosion, corrosion inhibitors are also generally used, and nano-carriers have been proven to provide a long-term protective effect. In this work, we designed a surface protection cementitious coating enhanced with nano-silica and halloysite nanotubes (HNTs). HNTs were loaded with a corrosion inhibitor, benzotriazole (BTA), and used as nano-reservoir, while nano-silica was used to improve the structure of the protective coating and to strengthen its adhesion to the surface of application. The cementitious coatings were characterized with a multi-technique approach including thermal and spectroscopic analysis, scanning electron microscopy, specific surface area and pore size distribution, and Vickers hardness test. The release of BTA was monitored through UV-vis analysis, and the transportation of BTA through coated mortars was studied in simulated rain conditions. We evidenced that the presence of silica densifies the porous structure and increases the interfacial bond strength between the protective coating and the surface of application. We report here, for the first time, that HNTs can be used as nano-carriers for the slow delivery of anti-corrosion molecules in cement mortars.