苯胺共聚及其复合研究

发布时间：2017-08-15 14:31

  本文关键词：苯胺共聚及其复合研究

  更多相关文章： 聚苯胺 苯胺共聚5-氨基水杨酸 氧化石墨烯 丙烯酸酯接枝环氧 电化学测试 盐雾测试

【摘要】：近年来聚苯胺作为新兴导电高分子材料以其结构简单,价格低廉和超强的稳定性等优点成为研究热点。尤其在金属腐蚀与防护方面,聚苯胺作为绿色无毒的防腐填料成为该领域中最有希望的应用领域。大量文献报道,聚苯胺防腐性能强烈依赖于其电化学性质,只有具备足够的氧化-还原活性才能发挥其长效防腐能力。由于聚苯胺(PANI)独特的质子酸掺杂机制,其在高pH值环境中会发生去质子化过程,导致失去导电性和电化学活性,故普通PAN1只有在酸性介质中(pH4)才具有电化学氧化-还原活性,这成为PANI在防腐应用中的一大障碍。本文从这三方面入手,就提高PANI在高pH值溶液中电化学活性的方法进行系统研究,重点研究了高分子酸掺杂、自掺杂和石墨烯掺杂PANI的制备方法、化学结构、电化学特性以及提高电化学活性的作用机制；同时也进一步研究了其在防腐涂层中的应用。1、基于大分子酸掺杂机制,利用溶液聚合法合成了丙烯酸酯接枝环氧(A-g-EP)大分子酸,再进行原位化学氧化聚合制备丙烯酸酯接枝环氧-聚苯胺(PANI-A-g-EP)复合物。采用用红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、表面电阻测试、电化学测试等手段对复合物树脂性能进行了表征,结果表明复合物具有双极化子和独特的自交联结构,丙烯酸酯接枝环氧中的羧基基团能实现对聚苯胺的高分子酸掺杂；复合物中聚苯胺的量对其导电性有较为显著的影响。复合物中聚苯胺的分子量低,电化学防腐性能未达到预期效果,但具有较好的抗静电性能。2、基于质子酸掺杂机制,向聚合体系中引入5-氨基水杨酸,制备苯胺、5-氨基水杨酸共聚物(PAASA),利用聚合物链上可电离的负电性功能基团直接掺杂聚合物,实现共聚物的自掺杂。采用红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、盐雾试验、电化学测试等手段对共聚物的结构与防腐性能进行了研究,结果表明共聚物的产率、电导率、形貌受共聚单体的摩尔比影响。当共聚比例(nAni:nASA)为16：1时,共聚物呈均一的纳米纤维状,且在pH为7.0的介质中任然具有一对氧化-还原峰,电化学活性得到了提高。3、基于电荷转移掺杂机制,在苯胺、5-氨基水杨酸共聚的基础上引入氧化石墨烯,一步溶液法制备苯胺、5-氨基水杨酸共聚物与石墨烯的复合物(GPA)。通过红外光谱(FTIR)拉曼光谱(Raman)X-谢线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)、电化学测试等测试手段对复合物的结构与性能进行了研究。结果表明,氧化石墨烯可以被共聚单体苯胺与5-氨基水杨酸还原且共聚物纤维均匀的负载在石墨烯表面；当共聚物PAASA与氧化石墨烯质量比为8：1时,GPA复合材料电化学活性最高,在pH 7的电解质中有两对明显的氧化-还原峰,电化学活性得到了极大地提高。以1.5%的GPA8复合物填充水性丙烯酸接枝环氧氨基烤漆(EMA/A)得到的涂层在3.5%的NaCl溶液中浸泡8天以后,涂层的腐蚀电流降低了两个数量级,涂层防腐性能优异。
【关键词】：聚苯胺 苯胺共聚5-氨基水杨酸 氧化石墨烯 丙烯酸酯接枝环氧 电化学测试 盐雾测试
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631;TQ637
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 前言9-28
• 1.1 聚苯胺概述9-13
• 1.1.1 聚苯胺的发展史9
• 1.1.2 聚苯胺的化学结构与特点9-10
• 1.1.3 聚苯胺的聚合机理及合成方法10-13
• 1.1.4 聚苯胺的电学及电化学性质13
• 1.2 聚苯胺的改性13-17
• 1.2.1 聚苯胺的掺杂改性14-15
• 1.2.2 聚苯胺的共聚改性15-17
• 1.2.3 聚苯胺的复合改性17
• 1.3 聚苯胺应用现状17-18
• 1.4 本文的研究背景及研究内容18-20
• 1.5 参考文献20-28
• 第二章 丙烯酸酯接枝环氧-聚苯胺复合物的合成及性能研究28-43
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 实验原料及仪器29-30
• 2.2.2 丙烯酸酯接枝环氧树脂的合成30-31
• 2.2.3 丙烯酸酯接枝环氧-聚苯胺复合物的合成31
• 2.2.4 性能测试及表征31-32
• 2.3 结果与讨论32-40
• 2.3.1 结构表征(FT-IR)32-33
• 2.3.2 紫外-可见光谱(UV-Vis)33-34
• 2.3.3 PANI-A-g-EP复合物溶液状态34
• 2.3.4 差示扫描量热分析34-35
• 2.3.5 热稳定性分析(TGA)35-36
• 2.3.6 导电性能表征(表面电阻)36-37
• 2.3.7 电化学阻抗以及电活性表征37-40
• 2.4 本章小结40-41
• 2.5 参考文献41-43
• 第三章 宽pH范围下电活性苯胺共聚物纳米纤维的合成及性能研究43-65
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-46
• 3.2.1 主要原料及仪器44
• 3.2.2 苯胺、5-氨基水杨酸电活性共聚物纳米纤维的合成44-45
• 3.2.3 PAASA填充水性环氧改性丙烯酸酯氨基烤漆(EMA/A)45
• 3.2.4 表征方法45-46
• 3.3 结果与讨论46-59
• 3.3.1 ANI/ASA共聚物纳米纤维的合成46
• 3.3.2 共聚物组成及共聚单体活性46-47
• 3.3.3 PAASA共聚物的紫外-可见光谱47-49
• 3.3.4 PAASA共聚物的红外光谱(FT-IR)49-50
• 3.3.5 X射线光电子能谱表征(XPS)50-53
• 3.3.6 XRD表征53-54
• 3.3.7 共聚物形貌表征54-56
• 3.3.8 循环伏安测试56-57
• 3.3.9 电导率测试57-58
• 3.3.10 电子顺磁共振波普表征(ESR)58-59
• 3.4 防腐应用测试59-61
• 3.5 结论61-62
• 3.6 参考文献62-65
• 第四章 一步法制备石墨烯-苯胺共聚物复合材料及性能研究65-80
• 4.1 引言65-66
• 4.2 实验部分66-70
• 4.2.1 实验原料及仪器66-67
• 4.2.2 一步溶液法制备石墨烯-苯胺-5-氨基水杨酸复合材料实验设计67-68
• 4.2.3 石墨烯-苯胺-5-氨基水杨酸共聚物复合材料的合成68-69
• 4.2.4 性能测试及表征69-70
• 4.3 结果与讨论70-76
• 4.3.1 结构表征(FT-IR)70-71
• 4.3.2 XRD表征71-72
• 4.3.3 拉曼表征(Raman)72-73
• 4.3.4 热重分析73-74
• 4.3.5 形貌表征74-75
• 4.3.6 循环伏安测试75-76
• 4.3.7 Tafel极化曲线测试76
• 4.4 结论76-78
• 4.5 参考文献78-80
• 结论80-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士期间取得的成果及参加的学术会议82-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年

，

本文编号：678689