二次掺杂聚苯胺防腐涂层的制备及性能研究

发布时间：2019-09-19 00:58

【摘要】：聚苯胺以其良好的导电性、独特的掺杂-解掺杂过程、独有的抗点蚀性能和良好的环境稳定性被广泛应用于金属防腐领域。本论文以制备高性能聚苯胺防腐涂料为目的,从直接混合氧化聚合法制备高氯酸一次掺杂聚苯胺纳米材料出发,探究了高氯酸体系中不同反应条件对高氯酸一次掺杂聚苯胺性能的影响;将高氯酸一次掺杂聚苯胺经氨水解掺杂后,再用高氯酸、草酸、钼酸、单宁酸对其进行二次掺杂得到二次掺杂聚苯胺纳米材料。采用扫描电子显微镜、四探针电导率测试仪、红外光谱测试仪及紫外光谱测试仪对产物进行了表征分析,并通过电化学工作站测试了不同聚苯胺-环氧树脂共混涂层的防腐性能;最后探究涂料中聚苯胺、颜料、助剂等因素对涂层基础物理性能和防腐性能的影响,主要研究结果如下:(1)直接混合氧化聚合法中,合成高氯酸一次掺杂聚苯胺的最优反应条件为:苯胺过硫酸铵摩尔配比为0.8:1、温度为20 oC、酸浓度为1 mol/L、时间为24 h;此条件下聚苯胺产物获得最佳的纤维形貌,其纳米纤维直径在100-120 nm之间,长度达到600 nm以上,纤维产物相互交错形成网状结构;在聚苯胺产物获得最佳形貌的同时,其产率、电导率均得到最大值,其产率为110.11%,电导率为0.2S/cm。这表明聚苯胺产物形貌对其各方面性能具有重要影响,为聚苯胺二次掺杂功能材料的研究奠定了良好的基础。(2)二次掺杂态聚苯胺的纤维较一次掺杂态聚苯胺和本征态聚苯胺纤维略有增长,且粗细较均匀,形貌良好;通过紫外、红外光谱图表明通过二次掺杂过程,二次掺杂酸能有效地掺杂到本征态聚苯胺分子结构中;交流阻抗测试结果表明防腐功能酸二次掺杂聚苯胺比高氯酸一次掺杂聚苯胺对Q235B碳钢具有更好的防腐性能,且不同的二次掺杂酸对其防腐性能影响较大,涂层在3.5wt.%NaCl中浸泡120天后,高氯酸一次掺杂聚苯胺涂层的阻抗值为4.21×106Ω·cm2,而单宁酸和草酸二次掺杂聚苯胺涂层阻抗值比其高出3个数量级,均保持在109Ω·cm2以上,其中草酸二次掺杂聚苯胺涂层的阻抗值最高,为1.34×109Ω·cm2。(3)聚苯胺含量、颜料含量、助剂含量对涂层的附着力都有一定影响,随着添加量的增加,涂层附着力都出现先增大后减小的规律;通过电化学阻抗测试和盐雾试验发现,添加聚苯胺的聚苯胺-环氧树脂涂层对Q235B碳钢具备优良的防腐性能,且不同的成分含量对其防腐性能影响较大,在浸泡120天后,最佳涂层的阻抗仍保持为7.14×109Ω·cm2,盐雾试验结果也证实其具有很好的耐蚀性。综合以上因素考虑,确定聚苯胺-环氧树脂涂层的最优配方为:1wt.%草酸二次掺杂聚苯胺,10wt.%的磷酸锌,3wt.%助剂,其余为环氧树脂。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.46

【参考文献】