本文關(guān)鍵詞：聚苯胺防腐涂層的制備及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 聚苯胺 防腐蝕 再摻雜 水性環(huán)氧樹脂 氫氧化鎳

【摘要】：金屬及其合金很容易被環(huán)境腐蝕,由于金屬腐蝕所帶來的問題影響著人類生活的方方面面。單從經(jīng)濟(jì)的角度來說,每年金屬腐蝕都會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。涂層防護(hù)是目前為止最有效的抵御金屬腐蝕的方法。聚苯胺是一種導(dǎo)電高分子材料。聚苯胺含有兩種形態(tài),氧化態(tài)和還原態(tài)。其中氧化態(tài)聚苯胺能導(dǎo)電,而還原態(tài)則是絕緣體。在合適的條件下,聚苯胺能很容易地在兩種形態(tài)間轉(zhuǎn)變。金屬表面發(fā)生腐蝕反應(yīng)后,聚苯胺發(fā)生氧化還原反應(yīng),最終使得導(dǎo)電聚合物中的摻雜離子釋放到裸露的金屬表面,和金屬離子發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生抑制層。而且,聚苯胺還有類似六價(jià)鉻的功能。當(dāng)氧氣在聚苯胺涂層中還原時(shí),原本的金屬的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電聚合物涂層中。這就使得聚苯胺轉(zhuǎn)變成氧化態(tài)。這也能使得金屬能穩(wěn)定處于鈍化態(tài)。雖然聚苯胺有以上諸多好處,但是由于其還存在一定缺陷,暫時(shí)還不能達(dá)到工業(yè)運(yùn)用水平,其防腐蝕性能有待提高。本文首先從提高聚苯胺涂層自身防腐蝕性能角度出發(fā),通過解摻雜-再摻雜的工藝成功制備出電沉積磷鉬酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺涂層。針對(duì)電沉積聚苯胺涂層表面多孔結(jié)構(gòu),使用水性環(huán)氧樹脂基底,制備聚苯胺-二氧化硅復(fù)合水性環(huán)氧防腐涂層。最后針對(duì)水性環(huán)氧樹脂基底條件下聚苯胺鈍化作用不明顯的問題,在一定條件下利用聚苯胺與不銹鋼導(dǎo)電性能差異在電沉積聚苯胺涂層內(nèi)沉積一層氫氧化鎳,成功制備出電沉積聚苯胺-氫氧化鎳復(fù)合防腐涂層。獲得以下主要結(jié)論：(1)通過循環(huán)伏安測(cè)試,FTIR紅外測(cè)試,EDX能譜測(cè)試,我們驗(yàn)證了解摻雜-再摻雜過程中的磷酸根離子的脫除與磷鉬酸根離子的再摻雜過程。(2)磷鉬酸再摻雜聚苯胺涂層的防腐蝕性能較好,具體表現(xiàn)在,與磷酸摻雜聚苯胺涂層與磷酸再摻雜聚苯胺涂層相比其腐蝕電位最高；腐蝕電流最低,其Rt值最高達(dá)到1999Ωcm2。(3)我們觀察到磷鉬酸再摻雜聚苯胺涂層中含有的孔洞數(shù)目小于磷酸摻雜聚苯胺涂層。這是由于解摻雜-再摻雜過程中,有一些氧化物質(zhì)在金屬表面產(chǎn)生填隙了這些孔洞。此外,磷鉬酸還促進(jìn)這些氧化物質(zhì)的形成并在金屬表面形成一層氧化層,對(duì)金屬起到鈍化防腐的作用。(4)含有復(fù)合填料的水性環(huán)氧涂層腐蝕電位最高,為-36.87mV；腐蝕電流最低,為0.9250 μ A/cm2,防腐蝕效率最高。(5)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間浸泡,含有復(fù)合填料的水性環(huán)氧涂層、不含填料的水性環(huán)氧涂層和含無機(jī)填料的水性環(huán)氧涂層的涂層電阻Rc值都呈現(xiàn)先有所上升,而后有所下降趨勢(shì)。表面最終都出現(xiàn)涂層的脫落現(xiàn)象。但含有復(fù)合填料的水性環(huán)氧涂層在腐蝕介質(zhì)中的破壞最小。含有復(fù)合填料的水性環(huán)氧涂層具有催化金屬產(chǎn)生鈍化的效果。而且,聚苯胺中含有的平衡離子還能與金屬離子作用形成不溶物,阻隔腐蝕介質(zhì)的侵入。(6)通過XRD和高分辨TEM及熱分析測(cè)試綜合分析,我們確定在聚苯胺內(nèi)部有氫氧化鎳生成；根據(jù)SEM圖像及孔隙的統(tǒng)計(jì),我們發(fā)現(xiàn)聚苯胺中的氫氧化鎳可以有效填隙電沉積聚苯胺涂層中的孔洞。(7)動(dòng)電位極化曲線中,聚苯胺-氫氧化鎳復(fù)合涂層的腐蝕電位和腐蝕電流分別為-37.71mV和2.0061 μ A/cm2。與聚苯胺涂層相比,其腐蝕電位較高,腐蝕電流較低。在電化學(xué)阻抗測(cè)試中,聚苯胺-氫氧化鎳復(fù)合涂層的阻抗值比聚苯胺涂層高,其Rc值為715Ωcm2,這一數(shù)值約為聚苯胺涂層Rc值的兩倍。(8)三種聚苯胺涂層各有優(yōu)缺點(diǎn),性能仍有提高空間：磷鉬酸摻雜聚苯胺涂層能應(yīng)用于質(zhì)子膜燃料電池環(huán)境中,但由于其表面的孔隙率過高,與金屬的附著力不夠,而不適用于3.5w%氯化鈉海水溶液中：聚苯胺-二氧化硅復(fù)合水性環(huán)氧防腐涂層的附著力較高,但其所使用的水性環(huán)氧樹脂耐酸性能不佳,且電導(dǎo)率較低,只能適用于3.5w%氯化鈉海水溶液中,不能應(yīng)用于質(zhì)子膜燃料電池環(huán)境中；聚苯胺-氫氧化鎳復(fù)合涂層能改善磷鉬酸摻雜聚苯胺涂層的多孔結(jié)構(gòu),但由于所填隙的材料為氫氧化物,使得涂層不能應(yīng)用于質(zhì)子膜燃料電池環(huán)境中。
【關(guān)鍵詞】：聚苯胺 防腐蝕 再摻雜 水性環(huán)氧樹脂 氫氧化鎳
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 腐蝕反應(yīng)12-14
• 1.2 腐蝕熱力學(xué)及防腐蝕方法14-15
• 1.3 涂層防護(hù)15-19
• 1.3.1 富鋅漆15-16
• 1.3.2 防滲隔離涂層16
• 1.3.3 抑制涂層16-17
• 1.3.4 導(dǎo)電聚合物涂層17-19
• 1.4 聚苯胺防腐蝕涂層19-28
• 1.4.1 聚苯胺的結(jié)構(gòu)19
• 1.4.2 聚苯胺的特性19-21
• 1.4.3 聚苯胺的合成21-22
• 1.4.4 聚苯胺防腐蝕機(jī)理22-24
• 1.4.5 聚苯胺防腐蝕涂層制備方式24-26
• 1.4.6 聚苯胺防腐蝕涂層的應(yīng)用26-28
• 1.5 本論文研究思路和內(nèi)容28-29
• 第二章 電沉積磷鉬酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺涂層29-44
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方法30-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 2.1.2 涂層的制備30-31
• 2.1.3 微觀及性能測(cè)試31
• 2.2 結(jié)果與討論31-42
• 2.2.1 電聚合31-33
• 2.2.2 解摻雜與再摻雜過程33-35
• 2.2.3 表面形貌35-36
• 2.2.4 開路電位測(cè)試36
• 2.2.5 動(dòng)電位極化曲線測(cè)試36-37
• 2.2.6 阻抗測(cè)試37-42
• 2.2.7 防腐蝕機(jī)理42
• 2.3 本章小結(jié)42-44
• 第三章 聚苯胺-二氧化硅復(fù)合水性環(huán)氧防腐涂層44-57
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法44-47
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料44-45
• 3.1.2 復(fù)合填料的制備45
• 3.1.3 水性涂料的制備及涂覆45-46
• 3.1.4 填料及涂層試樣的表征46-47
• 3.2 結(jié)果與討論47-56
• 3.2.1 復(fù)合填料分析47-49
• 3.2.2 電化學(xué)動(dòng)電位極化曲線49-50
• 3.2.3 阻抗測(cè)試50-52
• 3.2.4 長(zhǎng)期浸泡分析52-56
• 3.3 本章小結(jié)56-57
• 第四章 電沉積聚苯胺-氫氧化鎳復(fù)合防腐涂層57-70
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法57-59
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料57-58
• 4.1.2 涂層的制備58-59
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試59
• 4.2 結(jié)果與討論59-69
• 4.2.1 氫氧化鎳的電沉積過程59-60
• 4.2.2 XRD及高分辨TEM分析60-62
• 4.2.3 涂層表面形貌62-63
• 4.2.4 開路電位分析63-64
• 4.2.5 動(dòng)電位極化曲線分析64-65
• 4.2.6 阻抗分析65-67
• 4.2.7 長(zhǎng)期浸泡測(cè)試67-68
• 4.2.8 復(fù)合涂層機(jī)理討論68-69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-83
• 碩士期間發(fā)表論文與研究成果83-84
• 致謝84-85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李遠(yuǎn)利;雍歧衛(wèi);劉志;;管道防腐涂層新發(fā)展[J];涂料工業(yè);2007年02期

2 吳石;;地面裝備用防腐涂層體系現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];表面技術(shù);2008年04期

3 關(guān)宗羽;環(huán)氧金剛砂耐磨防腐涂層[J];工程塑料應(yīng)用;1986年02期

4 ;《石油化工防腐涂層應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)》在滬召開[J];石油化工設(shè)備技術(shù);1995年03期

5 張東江,李樹武,查京民;沙漠戈壁地區(qū)管道外防腐涂層的綜合評(píng)價(jià)[J];石油工程建設(shè);1996年03期

6 楊曉鴻,段韶明,郭曉軍;潮濕及水下防腐涂層修復(fù)技術(shù)[J];中國海上油氣.工程;1999年05期

7 寧興龍;化工設(shè)備用鈮、鉭防腐涂層[J];稀有金屬快報(bào);2001年07期

8 肖峰;周愛慶;楊紅;;管道用復(fù)合防腐涂層[J];油氣田地面工程;2006年05期

9 楊海洋;高志賢;楊萬國;丁國清;;管道外防腐涂層技術(shù)進(jìn)展[J];現(xiàn)代涂料與涂裝;2013年07期

10 趙文龍;價(jià)格低廉的防腐涂層[J];材料工程;1990年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 姚偉;丁國芳;張長(zhǎng)生;羅世凱;;可剝離單組分聚氨酯防腐涂層的研制[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（下冊(cè)）[C];2010年

2 朱長(zhǎng)城;張敬奎;;高性能石化設(shè)施外防腐涂層體系與應(yīng)用[A];第二屆石油石化工業(yè)用材研討會(huì)論文集[C];2001年

3 王巍;許立坤;李相波;;海水中智能防腐涂層對(duì)紫銅耐蝕性能的電化學(xué)規(guī)律[A];中國腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法專業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

4 徐中;崔健超;殷復(fù)振;;陶瓷絕熱防腐涂層的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[A];第六屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨首屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2006年

5 徐中;崔健超;殷復(fù)振;;陶瓷絕熱防腐涂層的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[A];第六屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

6 王寶柱;盧敏;曾偉華;陸璐;辛悅勝;;噴涂聚脲超重防腐涂層的應(yīng)用前景[A];中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十二次年會(huì)論文集[C];2004年

7 劉孝會(huì);林牧春;魏文政;;聚硫橡膠微膠囊自修復(fù)防腐涂層的研制[A];第四屆中國重慶涂料涂裝學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊潔;管道和儲(chǔ)罐防腐涂層新技術(shù)交流會(huì)在廊召開[N];石油管道報(bào);2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳濤;刺激響應(yīng)型納米容器的制備及其在防腐涂層中的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2015年

2 董澤;有機(jī)無機(jī)復(fù)合硅氧烷防腐涂層的制備與性能研究[D];浙江大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高揚(yáng)之;聚苯胺防腐涂層的制備及其性能研究[D];南京大學(xué);2016年

2 李旭東;大慶油田金屬儲(chǔ)罐外防腐涂層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2002年

3 張廷林;區(qū)域海域跨海大橋防腐涂層修復(fù)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)與研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

4 文旭東;耐高溫防腐涂層的制備[D];西北大學(xué);2014年

5 李然;城市管道防腐涂層破損點(diǎn)檢測(cè)定位實(shí)踐研究[D];北京建筑大學(xué);2015年

6 崔健超;陶瓷絕熱防腐涂層的失效因素及壽命預(yù)測(cè)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

7 韓行勇;港口機(jī)械重防腐涂層體系的研究[D];大連海事大學(xué);2009年

8 朱光;聚（3，4-乙撐二氧噻吩）防腐涂層的制備及其海洋防腐性能[D];江西科技師范大學(xué);2012年

9 李巖凌;低溫成膜重防腐涂層的制備與性能研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2008年

10 王興鎮(zhèn);環(huán)氧氟碳/玻璃鱗片防腐涂層的制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：781222