聚苯胺复合防腐涂料的制备与性能研究

论文摘要

本文通过化学氧化法以过硫酸铵为氧化剂,盐酸、十二烷基苯磺酸、磺基水杨酸分别为掺杂酸,合成了掺杂态聚苯胺。通过红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析等手段研究了掺杂酸种类、氧化剂用量、反应时间、反应温度等因素对聚苯胺结构与性能的影响。采用原位包覆法制备了聚苯胺包覆二氧化硅的聚苯胺一二氧化硅（PANI-SiO2）复合材料。在酸性条件下,聚苯胺首先吸附在SiO2表面进行反应;XRD分析表明,当mANI:mSiO2=9:5时,PANI-SiO2复合材料的结晶性最好;FT-IR结果显示聚苯胺和二氧化硅间存在化学键合作用;热失重结果显示初始分解温度为270℃。在此基础上,以环氧树脂E-44为成膜物质,C-4固化剂,PANI-SiO2复合材料为有效成分,制备了PANI-SiO2/环氧树脂复合涂层,筛选了最佳涂料配方。当涂料的各组份质量配比为:E-44:C-4:PANI-SiO2=100:40:2时,涂料的附着力、硬度、吸水性等综合表现最佳。利用电化学阻抗谱、开路电位、极化曲线等对涂层在马口铁、镁锂合金表面的防腐蚀性能进行了研究。研究结果表明,聚苯胺防腐涂料具有良好的综合防腐性能,在3.0%NaCl溶液的浸泡过程中,它对两种金属具有良好的屏蔽作用,在马口铁片、镁锂合金表面表现出很好的防腐蚀作用。开路电位测试表明涂层能对两种金属起到阳极保护作用;涂层阻抗分析表明涂层阻抗始终在106Ω·cm-1以上,极化曲线表明自腐蚀电流减小了6个数量级,与环氧涂层相比,PANI-SiO2复合材料的加入,具有明显的防腐加强作用。建立了PANI-SiO2的防腐模型,认为PANI-SiO2/环氧树脂防腐涂料防腐蚀过程是涂层的屏蔽作用、缓蚀作用和阳极保护作用对金属基体共同保护的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 导电高分子
• 1.2 聚苯胺研究进展
• 1.2.1 聚苯胺的结构
• 1.2.2 聚苯胺的合成
• 1.2.3 聚苯胺的掺杂
• 1.3 聚苯胺-无机复合材料研究进展
• 1.3.1 聚苯胺-无机物复合材料
• 1.3.2 聚苯胺-氧化物复合材料的合成方法
• 1.4 聚苯胺复合防腐涂料研究进展
• 1.4.1 聚苯胺防腐研究进展
• 1.4.2 聚苯胺防腐涂料的制备
• 1.4.3 聚苯胺涂层的防腐机理
• 1.4.4 聚苯胺涂料研究中存在的问题与发展方向
• 1.5 本课题研究的意义和内容
• 1.5.1 研究的意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 聚苯胺的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 聚苯胺的合成
• 2.3 产品测试与表征
• 2.3.1 产率的计算
• 2.3.2 溶解率
• 2.3.3 红外光谱的测定
• 2.3.4 X射线衍射分析
• 2.3.5 热重分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 掺杂酸的影响
• 2.4.2 氧化剂用量的影响
• 2.4.3 反应时间的影响
• 2.4.4 反应温度的影响
• 2.5 本章小结
• 2复合材料合成与表征'>第3章 PANI-SIO₂复合材料合成与表征
• 3.1 引言
• 2复合材料合成'>3.2 PANI-SIO₂复合材料合成
• 3.2.1 合成方法的确定
• 3.2.2 聚苯胺-二氧化硅复合材料的合成
• 3.2.3 产品测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 产物的外观
• 3.3.2 二氧化硅用量对产率的影响
• 3.3.3 溶解率分析
• 3.3.4 X射线衍射分析
• 3.3.5 红外光谱分析
• 3.3.6 SEM图分析
• 3.3.7 热重分析
• 3.4 包覆机理分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 聚苯胺涂料的制备与配方筛选
• 4.1 前言
• 4.2 涂膜的制备
• 4.2.1 涂料组分的选择
• 4.2.2 试片的处理
• 4.2.3 复合涂料和涂膜的制备
• 4.3 涂膜的性能测定
• 4.3.1 涂膜厚度的测定
• 4.3.2 划格法附着力的测定
• 4.3.3 巴克霍尔兹压痕硬度的测定
• 4.3.4 涂膜吸水性的测定
• 4.3.5 加速浸泡试验
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 溶剂用量的确定
• 4.4.2 涂料组份对涂层硬度的影响
• 4.4.3 涂料组份对涂层附着力的影响
• 4.4.4 涂膜吸水性的测定
• 4.4.5 浸泡实验分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 聚苯胺涂料的防腐性能和机理研究
• 5.1 前言
• 5.2 测试与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 开路电位分析
• 5.3.2 极化曲线分析
• 5.3.3 交流阻抗谱分析
• 5.4 防腐机理分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录