大氣等離子體處理和碳納米管對清漆涂層/碳鋼界面的影響機(jī)制研究
發(fā)布時間:2021-05-06 00:23
在自然環(huán)境中,材料會由于環(huán)境的影響發(fā)生化學(xué)作用或者電化學(xué)作用,而發(fā)生腐蝕失效,失去其原有的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)作用,造成潛在的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。在大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和海洋環(huán)境中的腐蝕,又以海洋腐蝕最為突出和急需研究攻克。在海洋腐蝕防護(hù)方面,涂料防護(hù)占有很高的比例,這讓涂層在海水環(huán)境下的研究成為了熱點(diǎn)。本文主要通過對涂層本身和涂層附著基體的改性,達(dá)到提高涂層使用壽命和提高涂層防護(hù)質(zhì)量的效果。制備涂覆于Q235不銹鋼基體上帶有缺陷的清漆涂層試樣,并將帶有缺陷涂層試樣在3.5wt%Na Cl溶液中做浸泡失效實(shí)驗(yàn),利用三維共聚焦光學(xué)測試、電化學(xué)交流阻抗測試(EIS)和掃描開爾文探針測試(SKP)等表征方法對涂層失效過程進(jìn)行表征和分析。1.基體表面的等離子體處理相比傳統(tǒng)的改性技術(shù),等離子體處理有環(huán)保無污染、不破壞機(jī)體表面整體性質(zhì)、適用范圍廣、安全等特點(diǎn)。在基體表面改性方面,我們對基體采用了空氣等離子體處理。經(jīng)過空氣等離子體處理,基體表面增加一些起到連接性的官能團(tuán),比如羥基(-OH)、羰基(-CO)等官能團(tuán)。這些官能團(tuán)可以與醇酸樹脂中的不飽和雙鍵(-C=C-)、羧基(R-OOH)、羥基R-OH、脂基(...
【文章來源】:江蘇科技大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究意義及現(xiàn)狀
1.2 涂層防護(hù)機(jī)制和失效
1.2.1 涂層防護(hù)機(jī)制
1.2.2 涂層的失效
1.2.3 水在涂層中的滲透
1.3 涂層失效的檢測表征方法
1.3.1 滲水率法
1.3.2 紅外光譜
1.3.3 電化學(xué)交流阻抗譜
1.3.4 掃描Kelvin探針
1.4 分子模擬在防腐涂層中的應(yīng)用
1.4.1 分子模擬的理論基礎(chǔ)
1.4.2 Materials Studio簡介
1.5 課題研究內(nèi)容
第2章 等離子體處理對清漆涂層失效的影響
2.1 前言
2.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2.2 等離子體處理和清漆試樣的制備
2.2.3 三維共聚焦光學(xué)測試
2.2.4 電化學(xué)測試
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 SEM對基體等離子體處理的表征
2.3.2 涂層失效的三維共聚焦光學(xué)測試
2.3.3 涂層失效的EIS分析
2.3.4 涂層失效的SKP分析
2.4 本章小結(jié)
第3章 碳納米管對清漆涂層失效的影響
3.1 前言
3.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
3.2.2 碳納米管涂層試樣的制備
3.2.3 三維共聚焦光學(xué)測試
3.2.4 電化學(xué)測試
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 涂層失效的三維共聚焦光學(xué)測試
3.3.2 涂層失效的EIS分析
3.3.3 涂層失效的SKP分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 碳納米管的加入對涂層滲水的影響
4.1 前言
4.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
4.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P?br> 4.2.3 傅里葉紅外光譜測試
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 清漆涂層的滲水過程
4.3.2 碳納米管涂層的滲水過程
4.4 本章小結(jié)
第5章 分子模擬涂層失效與金屬界面的作用關(guān)系
5.1 前言
5.2 模型的構(gòu)建
5.2.1 水分子模型的構(gòu)建
5.2.2 醇酸樹脂模型的構(gòu)建
5.2.3 鐵基體模型的構(gòu)建
5.2.4 CNT模型的構(gòu)建
5.2.5 含醇酸樹脂和水晶胞的構(gòu)建
5.2.6 含CNT晶胞的構(gòu)建
5.3 模擬方法
5.3.1 幾何優(yōu)化
5.3.2 動力學(xué)模擬
5.4 模擬結(jié)果與討論
5.4.1 等離子體處理對醇酸樹脂在鐵基體表面吸附的影響
5.4.2 醇酸樹脂聚合度對水?dāng)U散系數(shù)的影響
5.4.3 碳納米管的加入對水在涂層中擴(kuò)散的影響
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Material Studio(MS)軟件在腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 謝思維,劉崢,劉進(jìn). 計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué). 2015(02)
[2]碳納米管有序增強(qiáng)體及其復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 李敏,王紹凱,顧軼卓,張佐光. 航空學(xué)報. 2014(10)
[3]碳納米管與石墨烯在儲能電池中的應(yīng)用[J]. 李健,官亦標(biāo),傅凱,蘇岳鋒,包麗穎,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2014(07)
[4]Materials Studio(MS)結(jié)構(gòu)模擬重構(gòu)在晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 徐勇,王志剛,劉科高,王獻(xiàn)忠,石磊,王福明,林均品. 中國現(xiàn)代教育裝備. 2013(19)
[5]近紅外光譜法的應(yīng)用及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜述[J]. 袁天軍,王家俊,者為,段焰青,李偉,侯英,楊式華,趙艷麗,張金渝. 中國農(nóng)學(xué)通報. 2013(20)
[6]碳納米管和碳微米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用[J]. 劉劍洪,吳雙泉,何傳新,卓海濤,朱才鎮(zhèn),李翠華,張黔玲. 深圳大學(xué)學(xué)報(理工版). 2013(01)
[7]取向碳納米管/高分子新型復(fù)合材料的制備及應(yīng)用[J]. 丘龍斌,孫雪梅,仰志斌,郭文瀚,彭慧勝. 化學(xué)學(xué)報. 2012(14)
[8]碳納米管/聚苯胺/石墨烯復(fù)合納米碳紙及其電化學(xué)電容行為[J]. 靳瑜,陳宏源,陳名海,劉寧,李清文. 物理化學(xué)學(xué)報. 2012(03)
[9]電化學(xué)阻抗譜對比研究連續(xù)浸泡和干濕循環(huán)條件下有機(jī)涂層的劣化過程[J]. 張偉,王佳,趙增元,劉學(xué)慶. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報. 2011(05)
[10]有機(jī)涂層/金屬界面腐蝕的微區(qū)電化學(xué)[J]. 盧琳,李曉剛,高瑾. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(08)
博士論文
[1]大氣壓低溫等離子體失活金黃色葡萄球菌及其機(jī)理研究[D]. 許子牧.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]蛋白質(zhì)在羥基磷灰石表面吸附的分子模擬研究[D]. 廖晨伊.華南理工大學(xué) 2014
[3]石墨烯/碳納米管力學(xué)性能的研究[D]. 辛浩.華南理工大學(xué) 2010
[4]有機(jī)涂層中水傳輸與涂層金屬失效機(jī)制的電化學(xué)研究[D]. 張金濤.浙江大學(xué) 2005
碩士論文
[1]Mg-MOF-74的制備及對CO2氣體吸附的分子模擬研究[D]. 王熙源.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]幾種有機(jī)涂層體系在干濕交替環(huán)境下失效過程的研究[D]. 張亮.北京化工大學(xué) 2011
[3]木結(jié)構(gòu)增強(qiáng)用玻璃鋼的空氣低溫等離子體處理研究[D]. 熊玉林.東北林業(yè)大學(xué) 2011
[4]Materials Studio計算金屬表面能及在電鍍中的應(yīng)用[D]. 萬小波.電子科技大學(xué) 2011
[5]近紅外光譜法定量分析及其應(yīng)用研究[D]. 楊瓊.西南大學(xué) 2009
[6]有機(jī)涂層/金屬體系在不同失效環(huán)境中的EIS研究[D]. 劉旭文.北京化工大學(xué) 2007
[7]分子模擬在界面相互作用計算中的應(yīng)用[D]. 任華.西北工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號:3170874
【文章來源】:江蘇科技大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究意義及現(xiàn)狀
1.2 涂層防護(hù)機(jī)制和失效
1.2.1 涂層防護(hù)機(jī)制
1.2.2 涂層的失效
1.2.3 水在涂層中的滲透
1.3 涂層失效的檢測表征方法
1.3.1 滲水率法
1.3.2 紅外光譜
1.3.3 電化學(xué)交流阻抗譜
1.3.4 掃描Kelvin探針
1.4 分子模擬在防腐涂層中的應(yīng)用
1.4.1 分子模擬的理論基礎(chǔ)
1.4.2 Materials Studio簡介
1.5 課題研究內(nèi)容
第2章 等離子體處理對清漆涂層失效的影響
2.1 前言
2.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2.2 等離子體處理和清漆試樣的制備
2.2.3 三維共聚焦光學(xué)測試
2.2.4 電化學(xué)測試
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 SEM對基體等離子體處理的表征
2.3.2 涂層失效的三維共聚焦光學(xué)測試
2.3.3 涂層失效的EIS分析
2.3.4 涂層失效的SKP分析
2.4 本章小結(jié)
第3章 碳納米管對清漆涂層失效的影響
3.1 前言
3.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
3.2.2 碳納米管涂層試樣的制備
3.2.3 三維共聚焦光學(xué)測試
3.2.4 電化學(xué)測試
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 涂層失效的三維共聚焦光學(xué)測試
3.3.2 涂層失效的EIS分析
3.3.3 涂層失效的SKP分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 碳納米管的加入對涂層滲水的影響
4.1 前言
4.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
4.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P?br> 4.2.3 傅里葉紅外光譜測試
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 清漆涂層的滲水過程
4.3.2 碳納米管涂層的滲水過程
4.4 本章小結(jié)
第5章 分子模擬涂層失效與金屬界面的作用關(guān)系
5.1 前言
5.2 模型的構(gòu)建
5.2.1 水分子模型的構(gòu)建
5.2.2 醇酸樹脂模型的構(gòu)建
5.2.3 鐵基體模型的構(gòu)建
5.2.4 CNT模型的構(gòu)建
5.2.5 含醇酸樹脂和水晶胞的構(gòu)建
5.2.6 含CNT晶胞的構(gòu)建
5.3 模擬方法
5.3.1 幾何優(yōu)化
5.3.2 動力學(xué)模擬
5.4 模擬結(jié)果與討論
5.4.1 等離子體處理對醇酸樹脂在鐵基體表面吸附的影響
5.4.2 醇酸樹脂聚合度對水?dāng)U散系數(shù)的影響
5.4.3 碳納米管的加入對水在涂層中擴(kuò)散的影響
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Material Studio(MS)軟件在腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 謝思維,劉崢,劉進(jìn). 計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué). 2015(02)
[2]碳納米管有序增強(qiáng)體及其復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 李敏,王紹凱,顧軼卓,張佐光. 航空學(xué)報. 2014(10)
[3]碳納米管與石墨烯在儲能電池中的應(yīng)用[J]. 李健,官亦標(biāo),傅凱,蘇岳鋒,包麗穎,吳鋒. 化學(xué)進(jìn)展. 2014(07)
[4]Materials Studio(MS)結(jié)構(gòu)模擬重構(gòu)在晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 徐勇,王志剛,劉科高,王獻(xiàn)忠,石磊,王福明,林均品. 中國現(xiàn)代教育裝備. 2013(19)
[5]近紅外光譜法的應(yīng)用及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜述[J]. 袁天軍,王家俊,者為,段焰青,李偉,侯英,楊式華,趙艷麗,張金渝. 中國農(nóng)學(xué)通報. 2013(20)
[6]碳納米管和碳微米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用[J]. 劉劍洪,吳雙泉,何傳新,卓海濤,朱才鎮(zhèn),李翠華,張黔玲. 深圳大學(xué)學(xué)報(理工版). 2013(01)
[7]取向碳納米管/高分子新型復(fù)合材料的制備及應(yīng)用[J]. 丘龍斌,孫雪梅,仰志斌,郭文瀚,彭慧勝. 化學(xué)學(xué)報. 2012(14)
[8]碳納米管/聚苯胺/石墨烯復(fù)合納米碳紙及其電化學(xué)電容行為[J]. 靳瑜,陳宏源,陳名海,劉寧,李清文. 物理化學(xué)學(xué)報. 2012(03)
[9]電化學(xué)阻抗譜對比研究連續(xù)浸泡和干濕循環(huán)條件下有機(jī)涂層的劣化過程[J]. 張偉,王佳,趙增元,劉學(xué)慶. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報. 2011(05)
[10]有機(jī)涂層/金屬界面腐蝕的微區(qū)電化學(xué)[J]. 盧琳,李曉剛,高瑾. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(08)
博士論文
[1]大氣壓低溫等離子體失活金黃色葡萄球菌及其機(jī)理研究[D]. 許子牧.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]蛋白質(zhì)在羥基磷灰石表面吸附的分子模擬研究[D]. 廖晨伊.華南理工大學(xué) 2014
[3]石墨烯/碳納米管力學(xué)性能的研究[D]. 辛浩.華南理工大學(xué) 2010
[4]有機(jī)涂層中水傳輸與涂層金屬失效機(jī)制的電化學(xué)研究[D]. 張金濤.浙江大學(xué) 2005
碩士論文
[1]Mg-MOF-74的制備及對CO2氣體吸附的分子模擬研究[D]. 王熙源.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]幾種有機(jī)涂層體系在干濕交替環(huán)境下失效過程的研究[D]. 張亮.北京化工大學(xué) 2011
[3]木結(jié)構(gòu)增強(qiáng)用玻璃鋼的空氣低溫等離子體處理研究[D]. 熊玉林.東北林業(yè)大學(xué) 2011
[4]Materials Studio計算金屬表面能及在電鍍中的應(yīng)用[D]. 萬小波.電子科技大學(xué) 2011
[5]近紅外光譜法定量分析及其應(yīng)用研究[D]. 楊瓊.西南大學(xué) 2009
[6]有機(jī)涂層/金屬體系在不同失效環(huán)境中的EIS研究[D]. 劉旭文.北京化工大學(xué) 2007
[7]分子模擬在界面相互作用計算中的應(yīng)用[D]. 任華.西北工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號:3170874
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