聚苯并噁嗪与纳米粘土复合涂层的制备及防腐蚀性能研究
发布时间：2021-06-09 12:21
金属腐蚀造成了全世界范围的金属流失,导致金属材料寿命降低,机械强度降低,引发一系列的安全问题和环境问题,提升了设备的维护成本。由于有机涂层能够将金属与周围的腐蚀环境有效地隔绝开来,离子迁移得到了遏制,电子传递也受到绝缘的涂层的阻碍,所以在众多的防腐技术中脱颖而出,应用广泛。聚苯并噁嗪是最近被人研究开发的一类新型树脂,有诸多特性,比如吸水量低,固化时体积收缩率小,兼具疏水性和电绝缘性,另外聚苯并噁嗪分子设计灵活,方便引入其它官能团,将其应用于防腐蚀涂层材料领域潜力巨大。本文主要合成了两种不同类型的苯并噁嗪,通过掺杂不同类型的纳米粘土制备不同的复合涂层,涂覆于低碳钢（MS）表面并考察纳米粘土的插层结构对复合涂层的防腐蚀性能的影响。首先以丁胺,多聚甲醛和双酚A为原料合成了 2,2-双（3-n-丁基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）异丙烷BA-b,采用傅里叶红外光谱FTIR以及氢核磁共振光谱1HNMR证实其结构,同时将其涂覆于低碳钢表面,在不同温度下固化不同的时间,考察其防腐蚀性能。电化学测试表明,当BA-b固化温度为200℃,固化时间为2h时,腐蚀电流密度最小为2.71 × 1 0-1...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２典型的三电极电化学测试系统（１是参比电极；２是对电极；３是玻璃管；４是电解液；５??
理的备选方案［３９］。基于防腐蚀涂层对于表面疏水性和基体附着力的需求，周等［４Ｇ］首先将??硅氧烷功能化的聚苯并噁嗪作为防腐蚀涂层应用在低碳钢防腐蚀上，其单体聚合成膜过??程如图１．５所示，并通过傅里叶红外变换光谱（ＦＴＩＲ）和核磁共振谱（ＮＭＲ）对ｐｏｌｙ??（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）的进行了研究。值得说明的是硅烷官能化聚苯并噁嗪制备过程中伴随着Ｓｉ－??Ｏ－Ｓｉ网络的形成。硅氧烷结构中的活性甲氧基团可以在未添加催化剂的条件下进行水解??缩合反应。这样便为聚合物涂层増加了额外的交联质点，提高了其交联密度。更重要的??是，这个过程中形成Ｓｉ的硅醇基团不但可以相互反应形成Ｓｉ－０－Ｓｉ网络，还可与金属表??面的羟基反应，进而Ｓｉ转化为Ｓｉ－０－Ｆｅ键，大大增强了涂层与基材的附着力［４１１。同时，??ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｔｐｍｓ）表现出优异的防腐蚀性能，样品腐蚀速率由ＳＡｘＨ＾ｍｍｙｅａｒ－１降低为涂??覆后的６．８０ｘ１０°?ｍｍ?ｙｅａｒ－１
ＢＡ－ａｐｔｍｓ?Ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐ！ｍｓ）?Ｃｏａｔｉｎｇ??图１．５?ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）的形成过程（ｆ３分别代表ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）中硅原子与其它桂原子发生缩聚??的程度。０代表未发生缩聚；１代表仅有一个硅氧烧发生了缩聚；２代表有两个硅氧烷发生了缩??聚；３代表三个硅氧烷均发生了缩聚）??Ｆｉｇ．?１．５?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）．?（７０＇３?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ?ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ａｔｏｍｓ．??０－３?ａｒｅ?ａｓｓｉｇｎｅｄ?ｔｏ?ｕｎｃｏｎｄｅｎｓｅｄ，ｔｅｒｍｉｎａｌ，ｌｉｎｅａｒ，?ａｎｄ?ｆｉｉｌｌｙ?ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ?ｏｆ?ｓｉｌａｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）??１．４．２聚苯并噁嗪的复合防腐蚀涂层??复合两种或两种以上有机或无机组分是提高聚苯并噁嗪性能的有效手段。通常通过??物理或化学方法向聚苯并噁嗪中引入其他有效功能组分可显著提升其物理化学性质，如??热稳定性，低介电性，疏水性等［４２＃］。因此，基于聚苯并噁嗪的复合防腐蚀涂层材料也??得到了人们的广泛关注。??１．４．２．１聚苯并噁嗪／环氧树脂复合涂层??苯并噁嗪开环过程中产生的酚羟基与环氧树脂的环氧基团可发生反应［４５］，进而向复??合体系引入额外的交联位点
本文编号：3220568
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２典型的三电极电化学测试系统（１是参比电极；２是对电极；３是玻璃管；４是电解液；５??
理的备选方案［３９］。基于防腐蚀涂层对于表面疏水性和基体附着力的需求，周等［４Ｇ］首先将??硅氧烷功能化的聚苯并噁嗪作为防腐蚀涂层应用在低碳钢防腐蚀上，其单体聚合成膜过??程如图１．５所示，并通过傅里叶红外变换光谱（ＦＴＩＲ）和核磁共振谱（ＮＭＲ）对ｐｏｌｙ??（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）的进行了研究。值得说明的是硅烷官能化聚苯并噁嗪制备过程中伴随着Ｓｉ－??Ｏ－Ｓｉ网络的形成。硅氧烷结构中的活性甲氧基团可以在未添加催化剂的条件下进行水解??缩合反应。这样便为聚合物涂层増加了额外的交联质点，提高了其交联密度。更重要的??是，这个过程中形成Ｓｉ的硅醇基团不但可以相互反应形成Ｓｉ－０－Ｓｉ网络，还可与金属表??面的羟基反应，进而Ｓｉ转化为Ｓｉ－０－Ｆｅ键，大大增强了涂层与基材的附着力［４１１。同时，??ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｔｐｍｓ）表现出优异的防腐蚀性能，样品腐蚀速率由ＳＡｘＨ＾ｍｍｙｅａｒ－１降低为涂??覆后的６．８０ｘ１０°?ｍｍ?ｙｅａｒ－１
ＢＡ－ａｐｔｍｓ?Ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐ！ｍｓ）?Ｃｏａｔｉｎｇ??图１．５?ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）的形成过程（ｆ３分别代表ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）中硅原子与其它桂原子发生缩聚??的程度。０代表未发生缩聚；１代表仅有一个硅氧烧发生了缩聚；２代表有两个硅氧烷发生了缩??聚；３代表三个硅氧烷均发生了缩聚）??Ｆｉｇ．?１．５?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙ（ＢＡ－ａｐｔｍｓ）．?（７０＇３?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ?ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ａｔｏｍｓ．??０－３?ａｒｅ?ａｓｓｉｇｎｅｄ?ｔｏ?ｕｎｃｏｎｄｅｎｓｅｄ，ｔｅｒｍｉｎａｌ，ｌｉｎｅａｒ，?ａｎｄ?ｆｉｉｌｌｙ?ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ?ｏｆ?ｓｉｌａｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）??１．４．２聚苯并噁嗪的复合防腐蚀涂层??复合两种或两种以上有机或无机组分是提高聚苯并噁嗪性能的有效手段。通常通过??物理或化学方法向聚苯并噁嗪中引入其他有效功能组分可显著提升其物理化学性质，如??热稳定性，低介电性，疏水性等［４２＃］。因此，基于聚苯并噁嗪的复合防腐蚀涂层材料也??得到了人们的广泛关注。??１．４．２．１聚苯并噁嗪／环氧树脂复合涂层??苯并噁嗪开环过程中产生的酚羟基与环氧树脂的环氧基团可发生反应［４５］，进而向复??合体系引入额外的交联位点
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