导电高分子的制备及其对不锈钢保护的研究

论文摘要

自Deberry采用在不锈钢表面沉积聚苯胺对其进行保护以来,导电高分子由于易合成、环境稳定性好和对金属保护性能较好,成为金属腐蚀防护领域的研究热点,但提高导电高分子对金属的防腐蚀性能和搞清楚防腐蚀机理仍是一个值得深入研究的问题。本文制备了多种导电高分子膜,采用扫描电子显微镜、红外光谱、动电位极化曲线和电位-时间曲线等方法研究了这些导电高分子膜对不锈钢的保，护作用及其机理。用电化学方法在不锈钢表面制备了磷酸掺杂的聚苯胺,将掺杂态聚苯胺在氨水中浸泡制备了本征态聚苯胺,研究了掺杂态和本征态聚苯胺对不锈钢在1mol/L硫酸钠溶液中和在1mol/L硫酸溶液中的防腐蚀作用。结果表明,两种聚苯胺膜都有孔,掺杂态聚苯胺在氨水中浸泡使磷酸发生了脱掺杂。在硫酸钠溶液中,这两种聚苯胺都使不锈钢的自腐蚀电位显著正移。本征态聚苯胺主要通过机械阻隔作用对不锈钢提供保护,掺杂态聚苯胺主要使不锈钢钝化而提供长时间的保护。在硫酸溶液中,掺杂态聚苯胺显著降低了不锈钢的自腐蚀速度,能提供较长时间的保护；本征态聚苯胺可发生再掺杂反应转变为硫酸掺杂的聚苯胺,对不锈钢的保护时间比磷酸掺杂聚苯胺的长。在不锈钢表面用电化学方法制备了由聚苯胺和聚吡咯组成的双层膜,在1mol/L硫酸中研究了它们对不锈钢的防腐蚀作用。结果表明,制备的双层膜致密性都比聚苯胺好,但比聚吡咯差。聚吡咯对不锈钢的保护效率最大、保护时间最长,以聚吡咯为底层的双层膜对不锈钢的保护时间比聚苯胺为底层的长,聚苯胺对不锈钢的保护最差。在同时含吡咯和苯胺的对甲苯磺酸溶液中在不锈钢表面共沉积制备了由聚苯胺和聚吡咯组成的复合型导电高分子膜,在1mol/L硫酸溶液中研究了这些复合型导电高分子膜对不锈钢的防腐蚀作用。结果表明,用复合型导电高分子膜保护的不锈钢的自腐蚀速度比聚苯胺和聚吡咯的小,保护时间比聚吡咯的长。在同时含吡咯、苯胺的对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸钠的溶液中在不锈钢表面共沉积制备了由聚苯胺和聚吡咯组成的复合型导电高分子膜,研究了共沉积导电高分子复合膜在1mol/L硫酸溶液中对不锈钢的防腐蚀作用。结果表明,共沉积的复合型导电高分子膜比聚吡咯膜和聚苯胺膜平整和致密；对不锈钢的保护效率比聚苯胺和聚吡咯高,保护时间长；保护时间随十二烷基苯磺酸根离子掺杂量和聚苯胺含量的增加而增加。与在对甲苯磺酸溶液中制备的复合型导电高分子膜相比,在对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸钠的溶液中制备的复合型导电高分子膜对不锈钢的保护效率更高,保护时间更长。采用大体积的掺杂离子能增加保护时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚苯胺
• 1.2.1 聚苯胺的合成
• 1.2.2 聚苯胺的合成机理
• 1.2.3 聚苯胺的掺杂与导电原理
• 1.2.4 聚苯胺的防腐蚀应用及其作用机理
• 1.2.5 聚苯胺在其他领域的应用
• 1.3 聚吡咯
• 1.3.1 聚吡咯的合成
• 1.3.2 聚吡咯的合成机理
• 1.3.3 聚吡咯的电化学性质研究
• 1.3.4 聚吡咯的防腐蚀应用及其作用机理
• 1.3.5 聚吡咯在其他领域的应用
• 1.4 导电高分子复合防腐蚀材料
• 1.4.1 聚苯胺多层复合防腐蚀材料
• 1.4.2 聚苯胺共混复合防腐蚀材料
• 1.5 选题思路和研究意义
• 第2章 掺杂态和本征态聚苯胺对不锈钢保护的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品及仪器
• 2.2.2 掺杂态和本征态聚苯胺的制备
• 2.2.3 聚苯胺的表征
• 2.2.4 聚苯胺的防腐蚀性能测量
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 掺杂态聚苯胺的制备
• 2.3.2 红外光谱
• 2.3.3 表面形貌
• 2.3.4 掺杂态和本征态聚苯胺对不锈钢在硫酸钠溶液中的防腐蚀作用
• 2.3.5 掺杂态和本征态聚苯胺对不锈钢在硫酸溶液中的防腐蚀作用
• 2.4 小结
• 第3章 双层导电高分子膜的制备及其防腐蚀性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品及仪器
• 3.2.2 双层导电高分子膜的制备
• 3.2.3 双层导电高分子膜的表面形貌和防腐蚀性能测试
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 双层导电高分子膜的制备
• 3.3.2 表面形貌
• 3.3.3 防腐蚀性能研究
• 3.4 小结
• 第4章 聚吡咯和聚苯胺的共沉积及其防腐蚀性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品及仪器
• 4.2.2 复合型导电高分子膜的制备
• 4.2.3 复合型导电高分子膜的表征
• 4.2.4 复合型导电高分子膜的防腐蚀性能测量
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 0.5mol/L HTSO中复合型导电高分子膜的制备
• 4.3.2 0.5mol/L HTSO中制备的复合型导电高分子膜的防腐蚀性能研究
• 4.3.3 0.01mol/L SDBS+0.5mol/L HTSO中复合型导电高分子膜的制备
• 4.3.4 0.01mol/L SDBS+0.5mol/L HTSO中制备的复合型导电高分子膜的结构和防腐蚀性能研究
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢