聚苯胺/氧化铈复合涂层的制备及其防腐蚀性能研究

论文摘要

在众多结构性高分子材料中，聚苯胺是最有希望在实际中被应用的聚合物。聚苯胺在抗腐蚀方面具有优异的性能使其成为聚合物防腐蚀研究的热点，尤其是将其及它的复合物作为填料来提高涂料体系的防腐蚀性能，有着极大的学术意义和使用价值。本文用溶胶—凝胶法制备氧化铈粉体，以硝酸铈与柠檬酸为原料，在恒温槽中反应，控制反应温度为65℃，生成干凝胶后置于干燥箱中干燥，控制温度为120℃，之后放入马弗炉中在500℃的温度进行焙烧，制备成氧化铈粉末。用激光粒度仪分析后发现氧化铈粉体的粒径呈正态分布规律；用SEM观测到氧化铈粉体为类球状结构和多孔结构。用苯胺聚合得到绝缘体的聚苯胺，用聚苯胺前躯体法制备了聚苯胺/氧化铈复合材料，研究了聚合过程中pH值随时间的变化规律，结果发现，随着反应的进行，pH值呈稳步下降的变化趋势，且pH值随着苯胺质量的增大而减小。表征了聚苯胺及其复合物的形貌和体积分数与粒径的分布，发现其形貌为不规则体，体积分数与粒径的分布为多个分布峰。将复合粒子作为填料制成环氧树脂防腐蚀涂料涂于低碳钢试样表面上；将试样浸泡于1mol/L盐酸溶液、0.38mol/L氯化钠溶液和1mol/L氢氧化钠溶液中，观察涂层的表面形貌并测试交流阻抗谱和极化曲线，研究了苯胺与纳米氧化铈的不同复合比例对涂料的抗腐蚀性能影响，寻求涂料的最佳配比。实验结果发现：随着浸泡时间的延长，涂层表面电荷与金属表面电荷之间更容易交换，溶液更容易渗透到金属表面，涂层防腐蚀性能逐渐降低；随着苯胺与氧化铈比例由0：6→1：25→1：50→1：100的变化，涂料的抗腐蚀性能逐渐增强，在1：50时有所下降，达1：100时抗腐蚀性能最强；苯胺与氧化铈复合比例为1：100时，涂层的屏蔽性能最好，电容值最小，耐渗透性最好；涂层在酸、碱、盐三种溶液中，当填料含量占涂料总量的30%wt时，涂层抗腐蚀性能最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 金属防腐涂料的发展及研究
• 1.1.1 金属防腐蚀涂料
• 1.1.2 国外防腐蚀涂料的研究现状
• 1.1.3 国内金属防腐涂料的研究现状[7]
• 1.2 有机/无机纳米复合材料
• 1.2.1 有机/无机纳米复合材料的性能特点
• 1.2.2 纳米复合材料的应用
• 1.3 聚苯胺简介
• 1.3.1 聚苯胺结构特点
• 1.3.2 聚苯胺的合成制备方法
• 1.3.3 聚苯胺的性能
• 1.3.4 聚苯胺纳米复合材料的制备方法
• 1.3.5 聚合物基稀土复合物的研究
• 1.3.6 国内外聚苯胺防腐涂料的研究状况
• 1.4 纳米涂料
• 1.4.1 纳米涂料的制备方法
• 1.4.2 纳米材料在涂料中的作用
• 1.4.3 纳米复合涂料的耐蚀性能检测
• 1.5 论文选题的目的和意义
• 1.6 技术路线
• 2 聚苯胺/纳米氧化铈复合物的制备及分析
• 2.1 稀土氧化铈纳米颗粒的制备及分析
• 2.1.1 制备方法简介
• 2.1.2 实验
• 2.1.3 结果与分析
• 2.2 聚苯胺的制备及表征
• 2.2.1 聚苯胺的合成方法
• 2.2.2 反应过程中各种因素对聚苯胺性能的影响
• 2.2.3 苯胺的提纯
• 2.2.4 中性聚苯胺的制备
• 2.3 聚苯胺/氧化铈复合材料的合成
• 2.3.1 实验
• 2.3.2 pH 值随反应时间的变化
• 2.3.3 形貌和粒度分布的分析
• 2.4 本章小结
• 3 涂料的制备以及耐腐蚀性能的表征
• 3.1 涂料的制备
• 3.1.1 涂料中的组成成分的选定
• 3.1.2 涂料的配制及试样的制备
• 3.1.3 编号的意义
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 交流阻抗谱图分析
• 3.2.2 测量腐蚀电位法
• 3.2.3 极化曲线法
• 3.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢