中空介孔二氧化锆智能纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用研究

发布时间：2017-07-18 20:24

  本文关键词：中空介孔二氧化锆智能纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用研究

  更多相关文章： 中空介孔ZrO_2微球 智能纳米容器 pH响应 缓蚀剂 L-组氨酸 水性环氧涂料 智能防腐涂层

【摘要】：纳米容器是近几年提出的一个新兴理念,具有纳米尺度的外层壳内层核的结构是其最基本的骨架特征。二氧化锆(Zr02)作为最耐高温的氧化物之一成为材料领域研究热点。但是将其制成中空介孔结构使其密度更小,装载力更强的研究却相对很少,而这些特性正是我们将Zr02作为纳米容器应用于各个领域所必须具备的,所以如何能够制备出具有中空结构的介孔Zr02微球是我们工作的重点。使用传统的硬模版法制备的中空微球极易破碎,几乎无法成型,本文使用溶胶-凝胶(sol-gel)保护法成功制备出了结构稳定且可控的中空介孔Zr02微球(HMZSs)。同时,将智能纳米容器的空腔内吸附缓蚀剂,然后将其掺入涂层中形成具有自修复能力的智能防腐涂层的研究成为防腐研究领域的一大热点。制备的HMZSs本身带负电,根据正负电相互吸引的理论,在中性条件下HMZSs吸附带正电的客体分子到其空腔内部,构筑智能纳米容器体系。然后根据两种物质的等电点的不同,不同的pH值的环境下两种物质所带电荷不同,二者会产生相互吸引或者相互排斥的现象。这种相互作用能够使智能纳米容器在不同的pH值条件下对其内部吸附的客体分子分别做出“零释放或微弱释放”或“快速且大量释放”的反应,从而达到pH可控释放。金属腐蚀的影响越来越严重,在金属外包覆一层防腐层是目前对于防腐研究的一个主要手段。传统的铬化涂层虽然修复效果很好,但由于其会产生污染环境的六价铬而逐渐被环境友好型、具有自修复能力特点的智能防腐涂层取代。具有自修复能力的防腐涂层主要有两部分：第一部分是起物理阻隔作用的消极涂层；第二部分是均匀分散于消极涂层中的装载有缓蚀剂分子且能够对外界环境局部刺激做出快速响应的智能纳米容器。当涂层受损,局部被破坏的微阳极和微阴极区酸碱性会发生变化。将构筑的pH可控释放纳米容器体系掺杂到水性环氧涂料中涂覆到金属表面制成智能防腐层,当周围环境的pH发生变化时,缓蚀剂分子释放,从而减缓腐蚀并且达到自愈合效果。毫无疑问,智能纳米容器在整个体系中起了关键性的作用,其不同的结构有不同的pH可控释放特性,不同的释放特性使其在金属防腐中有各自对应的效果。
【关键词】：中空介孔ZrO_2微球 智能纳米容器 pH响应 缓蚀剂 L-组氨酸 水性环氧涂料 智能防腐涂层
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.12;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 金属的腐蚀10-11
• 1.2 刺激响应性中空介孔二氧化锆纳米容器11-21
• 1.2.1 中空介孔纳米材料11-14
• 1.2.2 中空介孔二氧化锆14-18
• 1.2.3 刺激响应型纳米容器18-21
• 1.3 智能防腐涂层21-23
• 1.4 本课题的研究内容23-25
• 2 中空介孔ZrO_2纳米容器的制备25-37
• 2.1 实验药品及表征手段25-26
• 2.1.1 实验药品25
• 2.1.2 表征手段25-26
• 2.2 实验设计思路及开展路线26-27
• 2.3 实验步骤及表征27-35
• 2.3.1 粒径为300 nm的中空的介孔ZrO_2微球(HMZS_s-d300)的制备步骤及表征分析27-29
• 2.3.2 粒径为150 nm的中空的介孔ZrO_2微球(HMZS_s-d150)的制备步骤及表征分析29-32
• 2.3.3 粒径为500 nm的中空的介孔ZrO_2微球(HMZS_s-d500)的制备步骤及表征分析32-33
• 2.3.4 HMZS_s-d300的XRD图表征及分析33-34
• 2.3.5 HMZS_s-d300的电子衍射图表征及分析34-35
• 2.3.6 HMZS_s-d300和HMZSs-d150的N_2吸附-解吸表征及分析35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 中空介孔ZrO_2纳米微球的pH响应可控释放研究37-46
• 3.1 实验药品及表征手段37
• 3.1.1 实验药品37
• 3.1.2 表征手段37
• 3.2 实验设计思路及开展路线37-40
• 3.3 实验步骤及表征40-45
• 3.3.1 L-组氨酸(L-Histidine)标准曲线40-41
• 3.3.2 HMZS_s-d300和HMZSs-d150对L-组氨酸的吸附实验步骤41
• 3.3.3 HMZS_s-d300和HMZSs-d150对客体分子的装载能力评价41-43
• 3.3.4 HMZS_s-d300和HMZSs-d150对L-组氨酸的pH响应释放研究43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 纳米容器HMZS_s掺入防腐涂层中的研究46-63
• 4.1 实验药品和表征手段46-47
• 4.1.1 实验药品46
• 4.1.2 实验主要仪器46
• 4.1.3 表征手段46-47
• 4.2 实验设计思路及路线47-48
• 4.3 涂层的制备步骤48-49
• 4.4 表征及测试49-62
• 4.4.1 L-组氨酸的极化曲线的测试分析49-50
• 4.4.2 涂层的形貌结构分析50-52
• 4.4.3 掺杂智能纳米容器的水性环氧涂层的防腐性能评价52-57
• 4.4.4 掺杂智能纳米容器的水性环氧涂层的自修复性能评价57-60
• 4.4.5 L-组氨酸的愈合性能评价60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-71
• 附录71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李远利;雍歧卫;刘志;;管道防腐涂层新发展[J];涂料工业;2007年02期

2 吴石;;地面装备用防腐涂层体系现状及发展趋势[J];表面技术;2008年04期

3 关宗羽;环氧金刚砂耐磨防腐涂层[J];工程塑料应用;1986年02期

4 ;《石油化工防腐涂层应用技术交流会》在沪召开[J];石油化工设备技术;1995年03期

5 张东江,李树武,查京民;沙漠戈壁地区管道外防腐涂层的综合评价[J];石油工程建设;1996年03期

6 杨晓鸿,段韶明,郭晓军;潮湿及水下防腐涂层修复技术[J];中国海上油气.工程;1999年05期

7 宁兴龙;化工设备用铌、钽防腐涂层[J];稀有金属快报;2001年07期

8 肖峰;周爱庆;杨红;;管道用复合防腐涂层[J];油气田地面工程;2006年05期

9 杨海洋;高志贤;杨万国;丁国清;;管道外防腐涂层技术进展[J];现代涂料与涂装;2013年07期

10 赵文龙;价格低廉的防腐涂层[J];材料工程;1990年01期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 姚伟;丁国芳;张长生;罗世凯;;可剥离单组分聚氨酯防腐涂层的研制[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C];2010年

2 朱长城;张敬奎;;高性能石化设施外防腐涂层体系与应用[A];第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C];2001年

3 王巍;许立坤;李相波;;海水中智能防腐涂层对紫铜耐蚀性能的电化学规律[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

4 徐中;崔健超;殷复振;;陶瓷绝热防腐涂层的温度场数值模拟[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

5 徐中;崔健超;殷复振;;陶瓷绝热防腐涂层的温度场数值模拟[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

6 王宝柱;卢敏;曾伟华;陆璐;辛悦胜;;喷涂聚脲超重防腐涂层的应用前景[A];中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集[C];2004年

7 刘孝会;林牧春;魏文政;;聚硫橡胶微胶囊自修复防腐涂层的研制[A];第四届中国重庆涂料涂装学术大会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 杨洁;管道和储罐防腐涂层新技术交流会在廊召开[N];石油管道报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈涛;刺激响应型纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用研究[D];南京理工大学;2015年

2 董泽;有机无机复合硅氧烷防腐涂层的制备与性能研究[D];浙江大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高扬之;聚苯胺防腐涂层的制备及其性能研究[D];南京大学;2016年

2 刘梦阳;中空介孔二氧化锆智能纳米容器的制备及其在防腐涂层中的应用研究[D];南京理工大学;2016年

3 孙冠中;生物质燃料特性的实验测定及生物质电站设备防腐涂层研究[D];华北电力大学(北京);2016年

4 李旭东;大庆油田金属储罐外防腐涂层结构的优化研究[D];浙江大学;2002年

5 张廷林;区域海域跨海大桥防腐涂层修复设备的实现与研究[D];长安大学;2014年

6 文旭东;耐高温防腐涂层的制备[D];西北大学;2014年

7 李然;城市管道防腐涂层破损点检测定位实践研究[D];北京建筑大学;2015年

8 崔健超;陶瓷绝热防腐涂层的失效因素及寿命预测研究[D];大连理工大学;2006年

9 韩行勇;港口机械重防腐涂层体系的研究[D];大连海事大学;2009年

10 朱光;聚（3，4-乙撑二氧噻吩）防腐涂层的制备及其海洋防腐性能[D];江西科技师范大学;2012年

，

本文编号：559666