掺杂聚苯胺/环氧树脂防腐涂料制备与防腐性能研究

论文摘要

本文以过硫酸铵为氧化剂,盐酸、磷酸、磺基水杨酸、对甲苯磺酸为掺杂酸,分别用化学合成法和乳液聚合法合成了掺杂态聚苯胺。通过红外光谱分析、XRD、SEM、电导率测试等手段对不同酸掺杂的聚苯胺进行了表征。红外光谱分析表明,不同方法以及用不同的酸掺杂均成功合成聚苯胺,有明显的“苯-醌”结构。电导率测试结果表明,用化学氧化法制备的盐酸掺杂的聚苯胺电导率最高；SEM表明,不同酸掺杂合成的聚苯胺形态不同；XRD分析得出,化学氧化法中磺基水杨酸掺杂以及乳液聚合法中盐酸掺杂合成的聚苯胺结晶度最高。选用化学氧化法盐酸掺杂聚苯胺为填料,以环氧树脂E-44,固化剂T-31,颜料钛白粉,填料滑石粉为组分制备涂料,溶剂是m甲苯：m正丁醇=1：1,加入二氧化硅作为增强剂。经配方设计,对涂层物理性能进行测试,结果表明各组分相对于环氧树脂的最佳质量配比是T-31固化剂35%,溶剂40%,钛白粉2%,滑石粉5%,二氧化硅2%。分别添加0-5%的聚苯胺制备防腐蚀涂料,在马口铁和镁锂合金表面涂敷。分别对涂层的开路电位,极化曲线和交流阻抗谱测试,测试所用溶液均是3.5%的NaCl溶液。静态腐蚀开路电位测试表明,聚苯胺环氧树脂复合涂层在马口铁和镁锂合金表面均有良好的防腐蚀效果,与在马口铁表面相比,镁锂合金表面防腐蚀涂层的开路电位要低0.6-1.2V。极化曲线和交流阻抗谱表明,马口铁表面环氧涂层聚苯胺添加量为4%时防腐效果最好,而镁锂合金表面是2%的聚苯胺添加量为最佳。电化学测试结果表明,添加聚苯胺后涂层的腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低了2-7个数量级,而阻抗提高了2-5倍,证明了聚苯胺在这两种金属表面具有良好的防腐蚀效果。分析认为聚苯胺涂料的防腐机理主要是在金属表面通过阳极保护产生了钝化作用以及涂层的屏蔽和缓蚀作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 金属防腐的背景及意义
• 1.1.1 金属腐蚀的危害
• 1.1.2 金属腐蚀防护的方法
• 1.2 导电高分子聚苯胺
• 1.2.1 聚苯胺的结构
• 1.2.2 聚苯胺的合成
• 1.2.3 聚苯胺的导电机理
• 1.2.4 聚苯胺的研究现状及应用
• 1.3 聚苯胺防腐涂料
• 1.3.1 聚苯胺防腐涂层的制备方法
• 1.3.2 聚苯胺涂层的防腐机理
• 1.3.3 聚苯胺涂料防腐性能影响因素
• 1.3.4 聚苯胺涂料研究中存在的问题与发展方向
• 1.4 本课题的研究意义和内容
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 课题研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 聚苯胺的制备及测试
• 2.2.1 原料的预处理
• 2.2.2 聚苯胺的制备
• 2.2.3 产品测试
• 2.3 聚苯胺涂料制备及配方设计
• 2.3.1 涂料制备
• 2.3.2 涂层物理测试
• 2.4 电化学测试
• 2.4.1 开路电位测试
• 2.4.2 Tafel极化曲线测试
• 2.4.3 交流阻抗谱测试
• 2.5 本章小结
• 第3章 聚苯胺的表征与分析
• 3.1 聚苯胺的产率
• 3.2 红外光谱分析
• 3.3 XRD分析
• 3.4 电导率测试
• 3.5 SEM分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 涂料配方设计及筛选
• 4.1 原料的选择
• 4.1.1 聚苯胺的选择
• 4.1.2 树脂的选择
• 4.1.3 溶剂的选择
• 4.1.4 固化剂的选择
• 4.1.5 颜填料的选择
• 4.2 涂料配方设计
• 4.2.1 固化剂的选择及用量
• 4.2.2 溶剂用量的影响
• 4.2.3 钛白粉用量的影响
• 4.2.4 滑石粉用量的影响
• 4.2.5 二氧化硅用量的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 防腐性能测试及机理分析
• 5.1 开路电位分析
• 5.1.1 马口铁表面开路电位分析
• 5.1.2 镁锉合金表面开路电位分析
• 5.2 Tafel极化曲线分析
• 5.3 交流阻抗谱分析
• 5.4 防腐机理探讨
• 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