碳基納米材料有著出眾的物理性能,被視為材料界的翹楚。氧化石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)可以在涂層中充分的阻隔腐蝕介質(zhì)的穿透;碳納米管的高長(zhǎng)徑比可用作納米纖維對(duì)涂層增強(qiáng)增韌,變得更加致密,從而使涂層的耐腐蝕性能得到顯著提高。氧化石墨烯與碳納米管的高強(qiáng)機(jī)械性能可使得涂層的耐磨性與耐沖擊性得到加強(qiáng),而他們的化學(xué)穩(wěn)定性則可以使涂層的耐化學(xué)腐蝕性能得到提升。然而,納米材料通常因?yàn)楸缺砻婺芨?分子間的范德華力過(guò)大,容易團(tuán)聚,難以在涂層中的分散開(kāi)來(lái),這一因素嚴(yán)重制約了納米材料在涂層中的應(yīng)用。為了使得納米材料在涂層中擁有良好的分散性以及與樹(shù)脂間的相容性,則需對(duì)納米材料進(jìn)行有效的改性,來(lái)解決這類問(wèn)題。本文將對(duì)納米材料進(jìn)行表面修飾,來(lái)制備出性能優(yōu)異的納米復(fù)合涂層,并對(duì)復(fù)合涂層的耐腐蝕性能進(jìn)行研究。本論文將采用以下三種方式來(lái)對(duì)納米材料進(jìn)行修飾:(1)氧化石墨烯(graphene oxide)與竣基多壁碳納米管(carboxylic multi-walled carbon nanotubes)表面有著許多的含氧官能團(tuán),先用氯化亞砜對(duì)納米材料進(jìn)行酰氯化反應(yīng),然后再與3-氨基苯氧基鄰苯二甲腈反應(yīng)得到表面帶有氰基官能團(tuán)的納米材料GO-CN與CNTs-CN。納米材料的表面極性得到增強(qiáng),在有機(jī)溶劑中的分散性得到提高,從而改善了填料與環(huán)氧樹(shù)脂間的相容性,增強(qiáng)了填料與樹(shù)脂間的相互作用,使環(huán)氧樹(shù)脂的耐腐蝕性得到提高。(2)對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行一步法反應(yīng):先用多巴胺對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行修飾,增強(qiáng)氧化石墨烯的粘附性能,同時(shí)賦予其表面大量的氨基官能團(tuán),再向溶液中加入偶聯(lián)劑KH560,反應(yīng)得到GO-PDA-GPS,使氧化石墨烯表面獲取大量的環(huán)氧基團(tuán)。同樣對(duì)羧基多壁碳納米管進(jìn)行一步法反應(yīng):采用多巴胺對(duì)羧基多壁碳納米管進(jìn)行修飾,再向溶液中加入偶聯(lián)劑KH550,反應(yīng)得到CNTs-PDA-APS。然后設(shè)想兩種不同的納米材料在環(huán)氧涂層固化過(guò)程中參與固化反應(yīng),形成立體的空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)。使復(fù)合涂層具有高水平的致密性與阻隔能力,進(jìn)而增強(qiáng)涂層的耐腐蝕性能。(3)對(duì)氧化石墨烯與羧基多壁碳納米管使用超支化聚芳酰胺修飾,獲得更開(kāi)闊的末端結(jié)構(gòu),以及豐富的端基官能團(tuán)與活潑氫,通過(guò)氫鍵和共價(jià)鍵來(lái)提高氧化石墨烯與碳納米管的反應(yīng)活性,并且,超支化的聚合物具有更高的溶解度,從這些方面來(lái)提高在環(huán)氧樹(shù)脂中的分散性與相容性。通過(guò)FT-IR,TGA,XPS等手段對(duì)三種不同方式修飾的納米材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,以確定納米填料的改性成功。將填料與樹(shù)脂制得復(fù)合涂層,利用斷面SEM觀察填料在樹(shù)脂中的分散情況,最后再利用電化學(xué)工作站測(cè)出復(fù)合涂層的極化曲線與交流阻抗值,探討填料的添加對(duì)涂層耐腐蝕性能的影響,結(jié)果均表明,氧化石墨烯與碳納米管的協(xié)同增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合涂層相比于純環(huán)氧涂層以及其它種類的復(fù)合涂層有著更優(yōu)秀的耐腐蝕性能。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ637
【部分圖文】：

圖１－１碳納米管結(jié)構(gòu)??

圖１－３石墨烯與氧化石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖??氧化石墨烯通常用三種方法來(lái)制備：Ｈｕｍｍｅｒｓ’］，Ｂｒｏｄｉｅ［３８］，Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ［４１］法，其??

圖１－５非共價(jià)鍵功能化制備Ａｕ－ＧＯ復(fù)合物??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893524