基于MOF的智能涂层的制备及防腐性能研究
发布时间：2021-07-13 23:26
环氧树脂涂层是常用的金属防腐方法,但其在固化交联中易形成孔洞或微裂缝,降低其防腐性能,因此提高环氧树脂涂层的防腐性能是现今研究的一大课题。智能涂层可以提高环氧涂层的防腐性能,其防腐机理是随环境变化释放出自修复剂或缓蚀剂对涂层进行防腐,这与药物释放的机理相同,而金属有机框架化合物（MOF）由于具有高的空隙率、高的比表面积等优点,常常作为封装药物的容器,以及金属有机框架化合物可以提高环氧涂层的防腐性能。在本文中,智能涂层被制备通过添加封装了苯并三氮唑（BTA）的MOF材料在环氧涂层中,并研究了用纳米材料改性MOF后的环氧涂层和智能涂层的防腐性能具体内容如下:（1）以氯化铜和均苯三酸制备出Cu-MOF材料,然后封装BTA在Cu-MOF空隙内制备出BTA-Cu-MOF材料,最后将BTA-Cu-MOF材料与环氧树脂混合后固化成BTA-Cu-MOF/EP智能涂层;用氯化铈和对苯二甲酸为原料制备出Ce-MOF材料,封装BTA后用正硅酸乙酯（TEOS）对其包覆制备出Ce-MOF@TEOS材料,然后与环氧树脂混合均匀后固化出Ce-MOF@TEOS/EP智能涂层;氯化铈和2-氨基对苯二甲酸配位反应合成NH...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１部分ＭＯＦ的结构ｌｌｗｓｌ??
?基于ＭＯＦ的智能涂层的制备及防腐性能研究???１．２．３．４金属防腐??ＷａｎｇＭ课题组发现有机框架化合物也可以用于金属防腐，如图１－２所示，先通过水??热法制备出金属有机骨架Ｍ０Ｆ－５，然后将多巴胺（ＤＡ）接枝于Ｍ０Ｆ－５表面制备出??ＤＡ－ＭＯＦｓ。电化学阻抗谱、盐雾试验和粘接试验发现ＤＡ－ＭＯＦｓ可以极大的提高环氧树??脂的防腐性能。这是由于涂层中ＤＡ－ＭＯＦ对带电离子的扩散有一定的阻碍作用。??＊??＊ｔＫ＞ｎ?ｅｐｏｘｙ?ｃｏｓｔｉｎｇｓ??ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??ｃｒａｃｋ??图１－２?ＤＡ－ＭＯＦｓ的制备（ａ）和涂层的防腐机理（ｂ）?［４３〗??１．３多功能环氧涂层的制备??１．３．１环氧树脂??环氧树脂（ＥＰ）是指相对分子质量不高的含有一个以上环氧基团的有机化合物％４５］。??通过分子内活泼的环氧基团与固化剂发生交联反应，环氧树脂可以固化成具有三维网状??结构性质稳定的聚合物。环氧树脂在发生交联反应后，固化形成的聚合物具有硬度较高、??稳定性好、柔初性较好、优良的耐腐蚀性能、耐酸碱性等优点［４６，４７］，并且１９４７年实现工??业化后，至今已经开发出低温固化型、常温固化型、高温固化以及其他固化型环氧树脂，??并被广泛应用于建筑材料、航空航天、机械仪器等金属材料的抗腐蚀方面。其中双酚Ａ??型环氧树脂是在高温下交联固化形成高聚物，由于原料低廉易得、产量大等优点，成为??最为常用的防腐环氧树脂，也是本文所用的环氧树脂。??尽管固化后呈三维网状结构的环氧树脂具有耐酸碱性、强度较高、防腐防水性好等??诸多优点，但还是存在高的交联密度、质脆、较大的内应力、抗冲击性较差等缺陷，另??外在固化中还易形
处理后表面硅醇基团密度增强的埃洛石纳米管作为填料加入??环氧树脂中，不仅环氧涂层的断裂初性得以大幅增加，而且防腐性能也得到了极大的提??高。Ｃｕｉ｜４９］等制备了含有不同量的六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）纳米粒的环氧涂层，并对其防腐??性能和耐磨性进行了研究。结果表明，１．０?ｗｔ％?ｈ－ＢＮ／环氧涂料具有较好的防腐蚀性能和??耐磨性。因此纳米材料可以提高环氧涂层的防腐性能，这是由于环氧涂层在固化是会产??生一些裂缝和间隙，而纳米材料的存在可以阻挡腐蚀介质的进入或延长进入时间Ｍ＿５２］，??图１－３是改性氧化石墨烯／环氧涂层的防腐机理。而且这些纳米材料还可以提高环氧涂层??的力学性能［５＞５５１如抗冲击，拉伸强度，断裂伸长率等。??Ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ???ＡＧＯ??，￡ｐｏｉｙ／Ａ－ＧＯ?邏??■ＳｉＢＢｉｌＨ?；?＿｜???Ｃｕｒｅｄ?Ｅｐｏｘｙ?Ｍｅｔａｌ??Ｃｈａｉｎｓ??图１－３改性氧化石墨烯／环氧涂层的防腐机理％??１．３．３层层组装??将纳米材料作为屏障填料添加进环氧树脂中是一种简单快捷的方法，现今研究者发??现还可以通过层层组装的方式用纳米材料增强环氧树脂涂层的防腐性能，这种方式是把??纳米材料和环氧树脂作为两层材料，先后包覆在钢材基体上对钢材进行防腐。Ｎ．??Ｐａｒｈｉｚｋａｒ１５７１等先用ＡＰＴＥＳ硅烷对氧化石墨烯进行化学功能化，然后将功能化的氧化石??墨烯包覆在钢材上，最后再喷涂上环氧树脂，其结构如下图１－４。这样不仅可以使氧化??石墨烯薄膜和环氧涂层之间形成强共价键，还提高有机涂层与钢基体之间的粘结强度，??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学共聚改性环氧树脂研究进展[J]. 蒋涛,李爽,赵辉,黄世强,张群朝. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]卟啉超分子的组装合成及其应用新进展[J]. 詹海莺,刘海洋,胡军,江焕峰. 中国科学（B辑:化学）. 2009(03)
[3]催化剂对正硅酸乙酯水解-聚合机理的影响[J]. 林健. 无机材料学报. 1997(03)
博士论文
[1]基于共轭噻吩类配体构筑的配位聚合物的合成、结构及性质研究[D]. 石智强.南京大学 2015
本文编号：3282928
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１部分ＭＯＦ的结构ｌｌｗｓｌ??
?基于ＭＯＦ的智能涂层的制备及防腐性能研究???１．２．３．４金属防腐??ＷａｎｇＭ课题组发现有机框架化合物也可以用于金属防腐，如图１－２所示，先通过水??热法制备出金属有机骨架Ｍ０Ｆ－５，然后将多巴胺（ＤＡ）接枝于Ｍ０Ｆ－５表面制备出??ＤＡ－ＭＯＦｓ。电化学阻抗谱、盐雾试验和粘接试验发现ＤＡ－ＭＯＦｓ可以极大的提高环氧树??脂的防腐性能。这是由于涂层中ＤＡ－ＭＯＦ对带电离子的扩散有一定的阻碍作用。??＊??＊ｔＫ＞ｎ?ｅｐｏｘｙ?ｃｏｓｔｉｎｇｓ??ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??ｃｒａｃｋ??图１－２?ＤＡ－ＭＯＦｓ的制备（ａ）和涂层的防腐机理（ｂ）?［４３〗??１．３多功能环氧涂层的制备??１．３．１环氧树脂??环氧树脂（ＥＰ）是指相对分子质量不高的含有一个以上环氧基团的有机化合物％４５］。??通过分子内活泼的环氧基团与固化剂发生交联反应，环氧树脂可以固化成具有三维网状??结构性质稳定的聚合物。环氧树脂在发生交联反应后，固化形成的聚合物具有硬度较高、??稳定性好、柔初性较好、优良的耐腐蚀性能、耐酸碱性等优点［４６，４７］，并且１９４７年实现工??业化后，至今已经开发出低温固化型、常温固化型、高温固化以及其他固化型环氧树脂，??并被广泛应用于建筑材料、航空航天、机械仪器等金属材料的抗腐蚀方面。其中双酚Ａ??型环氧树脂是在高温下交联固化形成高聚物，由于原料低廉易得、产量大等优点，成为??最为常用的防腐环氧树脂，也是本文所用的环氧树脂。??尽管固化后呈三维网状结构的环氧树脂具有耐酸碱性、强度较高、防腐防水性好等??诸多优点，但还是存在高的交联密度、质脆、较大的内应力、抗冲击性较差等缺陷，另??外在固化中还易形
处理后表面硅醇基团密度增强的埃洛石纳米管作为填料加入??环氧树脂中，不仅环氧涂层的断裂初性得以大幅增加，而且防腐性能也得到了极大的提??高。Ｃｕｉ｜４９］等制备了含有不同量的六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）纳米粒的环氧涂层，并对其防腐??性能和耐磨性进行了研究。结果表明，１．０?ｗｔ％?ｈ－ＢＮ／环氧涂料具有较好的防腐蚀性能和??耐磨性。因此纳米材料可以提高环氧涂层的防腐性能，这是由于环氧涂层在固化是会产??生一些裂缝和间隙，而纳米材料的存在可以阻挡腐蚀介质的进入或延长进入时间Ｍ＿５２］，??图１－３是改性氧化石墨烯／环氧涂层的防腐机理。而且这些纳米材料还可以提高环氧涂层??的力学性能［５＞５５１如抗冲击，拉伸强度，断裂伸长率等。??Ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ???ＡＧＯ??，￡ｐｏｉｙ／Ａ－ＧＯ?邏??■ＳｉＢＢｉｌＨ?；?＿｜???Ｃｕｒｅｄ?Ｅｐｏｘｙ?Ｍｅｔａｌ??Ｃｈａｉｎｓ??图１－３改性氧化石墨烯／环氧涂层的防腐机理％??１．３．３层层组装??将纳米材料作为屏障填料添加进环氧树脂中是一种简单快捷的方法，现今研究者发??现还可以通过层层组装的方式用纳米材料增强环氧树脂涂层的防腐性能，这种方式是把??纳米材料和环氧树脂作为两层材料，先后包覆在钢材基体上对钢材进行防腐。Ｎ．??Ｐａｒｈｉｚｋａｒ１５７１等先用ＡＰＴＥＳ硅烷对氧化石墨烯进行化学功能化，然后将功能化的氧化石??墨烯包覆在钢材上，最后再喷涂上环氧树脂，其结构如下图１－４。这样不仅可以使氧化??石墨烯薄膜和环氧涂层之间形成强共价键，还提高有机涂层与钢基体之间的粘结强度，??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学共聚改性环氧树脂研究进展[J]. 蒋涛,李爽,赵辉,黄世强,张群朝. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]卟啉超分子的组装合成及其应用新进展[J]. 詹海莺,刘海洋,胡军,江焕峰. 中国科学（B辑:化学）. 2009(03)
[3]催化剂对正硅酸乙酯水解-聚合机理的影响[J]. 林健. 无机材料学报. 1997(03)
博士论文
[1]基于共轭噻吩类配体构筑的配位聚合物的合成、结构及性质研究[D]. 石智强.南京大学 2015
本文编号：3282928
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3282928.html
