大气等离子体处理和碳纳米管对清漆涂层/碳钢界面的影响机制研究
发布时间：2021-05-06 00:23
在自然环境中,材料会由于环境的影响发生化学作用或者电化学作用,而发生腐蚀失效,失去其原有的力学性能和结构作用,造成潜在的安全隐患和经济损失。在大气环境、土壤环境和海洋环境中的腐蚀,又以海洋腐蚀最为突出和急需研究攻克。在海洋腐蚀防护方面,涂料防护占有很高的比例,这让涂层在海水环境下的研究成为了热点。本文主要通过对涂层本身和涂层附着基体的改性,达到提高涂层使用寿命和提高涂层防护质量的效果。制备涂覆于Q235不锈钢基体上带有缺陷的清漆涂层试样,并将带有缺陷涂层试样在3.5wt%Na Cl溶液中做浸泡失效实验,利用三维共聚焦光学测试、电化学交流阻抗测试（EIS）和扫描开尔文探针测试（SKP）等表征方法对涂层失效过程进行表征和分析。1.基体表面的等离子体处理相比传统的改性技术,等离子体处理有环保无污染、不破坏机体表面整体性质、适用范围广、安全等特点。在基体表面改性方面,我们对基体采用了空气等离子体处理。经过空气等离子体处理,基体表面增加一些起到连接性的官能团,比如羟基（-OH）、羰基（-CO）等官能团。这些官能团可以与醇酸树脂中的不饱和双键（-C=C-）、羧基（R-OOH）、羟基R-OH、脂基（...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究意义及现状
1.2 涂层防护机制和失效
1.2.1 涂层防护机制
1.2.2 涂层的失效
1.2.3 水在涂层中的渗透
1.3 涂层失效的检测表征方法
1.3.1 渗水率法
1.3.2 红外光谱
1.3.3 电化学交流阻抗谱
1.3.4 扫描Kelvin探针
1.4 分子模拟在防腐涂层中的应用
1.4.1 分子模拟的理论基础
1.4.2 Materials Studio简介
1.5 课题研究内容
第2章 等离子体处理对清漆涂层失效的影响
2.1 前言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 等离子体处理和清漆试样的制备
2.2.3 三维共聚焦光学测试
2.2.4 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 SEM对基体等离子体处理的表征
2.3.2 涂层失效的三维共聚焦光学测试
2.3.3 涂层失效的EIS分析
2.3.4 涂层失效的SKP分析
2.4 本章小结
第3章 碳纳米管对清漆涂层失效的影响
3.1 前言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 碳纳米管涂层试样的制备
3.2.3 三维共聚焦光学测试
3.2.4 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 涂层失效的三维共聚焦光学测试
3.3.2 涂层失效的EIS分析
3.3.3 涂层失效的SKP分析
3.4 本章小结
第4章 碳纳米管的加入对涂层渗水的影响
4.1 前言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验模型
4.2.3 傅里叶红外光谱测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 清漆涂层的渗水过程
4.3.2 碳纳米管涂层的渗水过程
4.4 本章小结
第5章 分子模拟涂层失效与金属界面的作用关系
5.1 前言
5.2 模型的构建
5.2.1 水分子模型的构建
5.2.2 醇酸树脂模型的构建
5.2.3 铁基体模型的构建
5.2.4 CNT模型的构建
5.2.5 含醇酸树脂和水晶胞的构建
5.2.6 含CNT晶胞的构建
5.3 模拟方法
5.3.1 几何优化
5.3.2 动力学模拟
5.4 模拟结果与讨论
5.4.1 等离子体处理对醇酸树脂在铁基体表面吸附的影响
5.4.2 醇酸树脂聚合度对水扩散系数的影响
5.4.3 碳纳米管的加入对水在涂层中扩散的影响
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Material Studio（MS）软件在腐蚀与防护中的应用研究现状[J]. 谢思维,刘峥,刘进. 计算机与应用化学. 2015(02)
[2]碳纳米管有序增强体及其复合材料研究进展[J]. 李敏,王绍凯,顾轶卓,张佐光. 航空学报. 2014(10)
[3]碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用[J]. 李健,官亦标,傅凯,苏岳锋,包丽颖,吴锋. 化学进展. 2014(07)
[4]Materials Studio（MS）结构模拟重构在晶体结构教学中的应用[J]. 徐勇,王志刚,刘科高,王献忠,石磊,王福明,林均品. 中国现代教育装备. 2013(19)
[5]近红外光谱法的应用及相关标准综述[J]. 袁天军,王家俊,者为,段焰青,李伟,侯英,杨式华,赵艳丽,张金渝. 中国农学通报. 2013(20)
[6]碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用[J]. 刘剑洪,吴双泉,何传新,卓海涛,朱才镇,李翠华,张黔玲. 深圳大学学报(理工版). 2013(01)
[7]取向碳纳米管/高分子新型复合材料的制备及应用[J]. 丘龙斌,孙雪梅,仰志斌,郭文瀚,彭慧胜. 化学学报. 2012(14)
[8]碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为[J]. 靳瑜,陈宏源,陈名海,刘宁,李清文. 物理化学学报. 2012(03)
[9]电化学阻抗谱对比研究连续浸泡和干湿循环条件下有机涂层的劣化过程[J]. 张伟,王佳,赵增元,刘学庆. 中国腐蚀与防护学报. 2011(05)
[10]有机涂层/金属界面腐蚀的微区电化学[J]. 卢琳,李晓刚,高瑾. 化学进展. 2011(08)
博士论文
[1]大气压低温等离子体失活金黄色葡萄球菌及其机理研究[D]. 许子牧.中国科学技术大学 2015
[2]蛋白质在羟基磷灰石表面吸附的分子模拟研究[D]. 廖晨伊.华南理工大学 2014
[3]石墨烯/碳纳米管力学性能的研究[D]. 辛浩.华南理工大学 2010
[4]有机涂层中水传输与涂层金属失效机制的电化学研究[D]. 张金涛.浙江大学 2005
硕士论文
[1]Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究[D]. 王熙源.哈尔滨工业大学 2014
[2]几种有机涂层体系在干湿交替环境下失效过程的研究[D]. 张亮.北京化工大学 2011
[3]木结构增强用玻璃钢的空气低温等离子体处理研究[D]. 熊玉林.东北林业大学 2011
[4]Materials Studio计算金属表面能及在电镀中的应用[D]. 万小波.电子科技大学 2011
[5]近红外光谱法定量分析及其应用研究[D]. 杨琼.西南大学 2009
[6]有机涂层/金属体系在不同失效环境中的EIS研究[D]. 刘旭文.北京化工大学 2007
[7]分子模拟在界面相互作用计算中的应用[D]. 任华.西北工业大学 2007
本文编号：3170874
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究意义及现状
1.2 涂层防护机制和失效
1.2.1 涂层防护机制
1.2.2 涂层的失效
1.2.3 水在涂层中的渗透
1.3 涂层失效的检测表征方法
1.3.1 渗水率法
1.3.2 红外光谱
1.3.3 电化学交流阻抗谱
1.3.4 扫描Kelvin探针
1.4 分子模拟在防腐涂层中的应用
1.4.1 分子模拟的理论基础
1.4.2 Materials Studio简介
1.5 课题研究内容
第2章 等离子体处理对清漆涂层失效的影响
2.1 前言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 等离子体处理和清漆试样的制备
2.2.3 三维共聚焦光学测试
2.2.4 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 SEM对基体等离子体处理的表征
2.3.2 涂层失效的三维共聚焦光学测试
2.3.3 涂层失效的EIS分析
2.3.4 涂层失效的SKP分析
2.4 本章小结
第3章 碳纳米管对清漆涂层失效的影响
3.1 前言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 碳纳米管涂层试样的制备
3.2.3 三维共聚焦光学测试
3.2.4 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 涂层失效的三维共聚焦光学测试
3.3.2 涂层失效的EIS分析
3.3.3 涂层失效的SKP分析
3.4 本章小结
第4章 碳纳米管的加入对涂层渗水的影响
4.1 前言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验模型
4.2.3 傅里叶红外光谱测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 清漆涂层的渗水过程
4.3.2 碳纳米管涂层的渗水过程
4.4 本章小结
第5章 分子模拟涂层失效与金属界面的作用关系
5.1 前言
5.2 模型的构建
5.2.1 水分子模型的构建
5.2.2 醇酸树脂模型的构建
5.2.3 铁基体模型的构建
5.2.4 CNT模型的构建
5.2.5 含醇酸树脂和水晶胞的构建
5.2.6 含CNT晶胞的构建
5.3 模拟方法
5.3.1 几何优化
5.3.2 动力学模拟
5.4 模拟结果与讨论
5.4.1 等离子体处理对醇酸树脂在铁基体表面吸附的影响
5.4.2 醇酸树脂聚合度对水扩散系数的影响
5.4.3 碳纳米管的加入对水在涂层中扩散的影响
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Material Studio（MS）软件在腐蚀与防护中的应用研究现状[J]. 谢思维,刘峥,刘进. 计算机与应用化学. 2015(02)
[2]碳纳米管有序增强体及其复合材料研究进展[J]. 李敏,王绍凯,顾轶卓,张佐光. 航空学报. 2014(10)
[3]碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用[J]. 李健,官亦标,傅凯,苏岳锋,包丽颖,吴锋. 化学进展. 2014(07)
[4]Materials Studio（MS）结构模拟重构在晶体结构教学中的应用[J]. 徐勇,王志刚,刘科高,王献忠,石磊,王福明,林均品. 中国现代教育装备. 2013(19)
[5]近红外光谱法的应用及相关标准综述[J]. 袁天军,王家俊,者为,段焰青,李伟,侯英,杨式华,赵艳丽,张金渝. 中国农学通报. 2013(20)
[6]碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用[J]. 刘剑洪,吴双泉,何传新,卓海涛,朱才镇,李翠华,张黔玲. 深圳大学学报(理工版). 2013(01)
[7]取向碳纳米管/高分子新型复合材料的制备及应用[J]. 丘龙斌,孙雪梅,仰志斌,郭文瀚,彭慧胜. 化学学报. 2012(14)
[8]碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为[J]. 靳瑜,陈宏源,陈名海,刘宁,李清文. 物理化学学报. 2012(03)
[9]电化学阻抗谱对比研究连续浸泡和干湿循环条件下有机涂层的劣化过程[J]. 张伟,王佳,赵增元,刘学庆. 中国腐蚀与防护学报. 2011(05)
[10]有机涂层/金属界面腐蚀的微区电化学[J]. 卢琳,李晓刚,高瑾. 化学进展. 2011(08)
博士论文
[1]大气压低温等离子体失活金黄色葡萄球菌及其机理研究[D]. 许子牧.中国科学技术大学 2015
[2]蛋白质在羟基磷灰石表面吸附的分子模拟研究[D]. 廖晨伊.华南理工大学 2014
[3]石墨烯/碳纳米管力学性能的研究[D]. 辛浩.华南理工大学 2010
[4]有机涂层中水传输与涂层金属失效机制的电化学研究[D]. 张金涛.浙江大学 2005
硕士论文
[1]Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究[D]. 王熙源.哈尔滨工业大学 2014
[2]几种有机涂层体系在干湿交替环境下失效过程的研究[D]. 张亮.北京化工大学 2011
[3]木结构增强用玻璃钢的空气低温等离子体处理研究[D]. 熊玉林.东北林业大学 2011
[4]Materials Studio计算金属表面能及在电镀中的应用[D]. 万小波.电子科技大学 2011
[5]近红外光谱法定量分析及其应用研究[D]. 杨琼.西南大学 2009
[6]有机涂层/金属体系在不同失效环境中的EIS研究[D]. 刘旭文.北京化工大学 2007
[7]分子模拟在界面相互作用计算中的应用[D]. 任华.西北工业大学 2007
本文编号：3170874
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3170874.html
