基于纳米容器自修复防腐涂层的制备及其性能研究
发布时间：2021-08-08 00:01
金属腐蚀造成了巨大的经济损失和环境问题。保护金属表面免受恶劣腐蚀环境的腐蚀,最常用的方法之一是在金属表面上涂覆有机聚合物涂层。聚合物涂层是阻挡腐蚀物质接触金属表面的有利屏障。然而,如果聚合物涂层部分受损,涂层本身不能抑制金属的腐蚀进程,由于水和氧气会扩散到金属/涂层界面,导致涂层失效。缓蚀剂可以添加到聚合物涂层体系中,以期实现涂层的自修复功能,在涂层受到破坏时,延长涂层的保护性能。但直接在涂层中加入缓蚀剂会导致一些负面效应,例如缓蚀剂的不可控释放、涂层性能的退化和缓蚀剂抑制能力的丧失。近年来,许多研究者研究了基于纳米容器的自修复涂层,该涂层是将封装缓蚀剂的纳米容器中添加到涂层中。一些多孔和介孔的金属氧化物颗粒,层状双氢氧化物（LDHs）和埃洛石纳米管等材料被用于负载缓蚀剂。在负载缓蚀剂载体设计中,最重要的因素是设计对周围环境刺激响应的载体,例如对环境pH、温度、光和机械压力变化敏感。腐蚀过程通常发生金属阳极的溶解和阴极的氧还原反应,随着腐蚀的发生,阳极金属溶解和随后的水解反应导致微阳极区的pH降低,而阴极氧还原反应形成氢氧根离子,导致微阴极区的pH升高。因此,对腐蚀防护而言,pH变化是...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２基于纳米容器自修复机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｎａｎｏｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ??
外表面通过ＬＢＬ技术包覆了聚丙烯胺（ＰＡＨ）和聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）??的聚电解质层，然后将埃洛石纳米管加入到溶胶凝胶膜中，用于ＡＡ２０２４铝合金??的防腐（见图１－２）。腐蚀发生处ｐＨ的变化导致聚电解外层解离，释放出缓蚀剂??分子，吸附到金属基底上起到抑制金属腐蚀的作用。??Ｉｍｔａｌ?ｈａｌｏｙｓｉｉｅＢ?ｂｄｕｂｔｉｏｒ?ｌｏａｄｉｎｇ?Ｗａｓｈｉｎｇ??＃？？？？?＊?？？??（?ｎ?ｉｗｐｃｓａ??（?ｎ?????ｑ?言??Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ?ｉｎｔｏ?ｃｏａｔｉｎｇ?Ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｓｈｅｌｌ?ａｓｓｅｍｂｌｙ??图１－３基于埃洛石纳米容器的自修复涂层??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｓ??Ａｂｄｕｌｌａｙｅ等将苯并三氮唑（ＢＴＡ）封装到埃洛石纳米管中，将封装后的埃??洛石纳米管掺杂到溶胶凝胶膜用于ＡＡ２０２４铝合金的防护［２９］。该研究中，埃洛??石纳米管的外表面没有采用ＬＢＬ技术进行包覆，而选用无机盐（ＣｕＳＣＶ５Ｈ２０，??ＣｏＣ１２－６Ｈ２〇，ＦｅＣｌ２－４Ｈ２０，?ａｎｄ?ＦｅＣｌ３－６Ｈ２０）作为封孑Ｌ剂封堵埃洛石管□，防止?ＢＴＡ??的释放。实验发现，埃洛石纳米管的加入可以增加涂层抗拉能力，提高了涂层的??强度。浸泡２４?ｈ后，掺杂负载ＢＴＡ埃洛石纳米管的溶胶凝胶涂层比空白涂层最??大电流密度降低了６倍
南京理工大学傅佳骏课题组以聚苯乙烯（ＰＳ）微球为硬模板，制备介孔中空??二氧化硅纳米微球（ＨＭＳｓ），通过在其表面安装双稳态准轮烷分子作为超分子纳??米阀门，实现对缓蚀剂ＢＴＡ分子的酸／碱双刺激的响应释放功效，见图１－６。利??用超分子自组装技术制得的智能纳米容器实现了在中性条件下“零”释放，而??在酸性或碱性条件下大量释放的效果［３６］。??■?＾?ｍ??ｈｎ；＾°?龜?ｍ??＜ＮＨ?Ｌ：?；：Ｎ，．?？?？??ＫｃＣＯＯｆＬＩＸＣａ＾Ｍ１?＂■?＾?＿?ｊＶ?ＩＸｖｉｃａ＾－ｐＨ?ｉ?＿??霸ｍ??ＨＤＡ－ｔ＾ＭＳｓ?Ｆｃ－ＨＭＳｓ?ＣＢ７－ＨＷＳｓ?ｊ?〇?Ｄ??ｆ—?？?一??▲?厂?Ｖ／??ＣＭ－ＨＭＳｓ?ＨＭＳｓ??图１－６?ＨＭＳｓ表面功能化，缓蚀剂负载和可控释放??Ｆｉｇ．?１－６?ＨＭＳｓ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，?ｌｏａｄｉｎｇ?ｏｆ?ＢＴＡ?ａｎｄ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｒｅｌｅａｓｅ??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境中自修复涂层研究进展[J]. 王巍,王鑫,刘晓杰,樊伟杰,李伟华. 装备环境工程. 2018(10)
[2]自修复防腐涂层研究进展[J]. 潘梦秋,王伦滔,丁璇,张达威,高瑾,李晓刚. 中国材料进展. 2018(01)
[3]扫描Kelvin探针表面电位特征参数在有机涂层劣化研究中的应用[J]. 赵增元,吕伟艳,马永青,张有慧,孔爱民,朱玉婷. 腐蚀与防护. 2014(10)
[4]智能纳米容器对缓蚀剂酸/碱双刺激的响应释放性能[J]. 杨年旺,陈涛,傅佳骏. 高等学校化学学报. 2014(05)
[5]有机涂层性能电化学测试技术的应用进展[J]. 李全德,倪荣,范华. 材料保护. 2013(07)
[6]LDH型MoO42-缓蚀剂的合成及防腐性能[J]. 于湘,俞志东,程丽华,潘奇. 精细化工. 2013(01)
[7]扫描Kelvin探针研究破损环氧涂层下碳钢的腐蚀行为[J]. 肖葵,董超芳,魏丹,吴俊升,徐龙娇,李晓刚. 北京科技大学学报. 2011(08)
[8]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)
[9]自修复材料及在涂料中的应用[J]. 桂泰江,刘希燕. 现代涂料与涂装. 2007(12)
硕士论文
[1]纳米容器封装缓蚀剂增强聚氨酯涂层抗蚀性研究[D]. 乔龙云.华中科技大学 2017
[2]改性埃洛石纳米管封装缓蚀剂及其应用研究[D]. 徐伟.西南石油大学 2016
[3]pH刺激响应型介孔二氧化硅纳米容器制备及其可控释放性能研究[D]. 杨年旺.南京理工大学 2014
本文编号：3328791
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２基于纳米容器自修复机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｎａｎｏｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ??
外表面通过ＬＢＬ技术包覆了聚丙烯胺（ＰＡＨ）和聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）??的聚电解质层，然后将埃洛石纳米管加入到溶胶凝胶膜中，用于ＡＡ２０２４铝合金??的防腐（见图１－２）。腐蚀发生处ｐＨ的变化导致聚电解外层解离，释放出缓蚀剂??分子，吸附到金属基底上起到抑制金属腐蚀的作用。??Ｉｍｔａｌ?ｈａｌｏｙｓｉｉｅＢ?ｂｄｕｂｔｉｏｒ?ｌｏａｄｉｎｇ?Ｗａｓｈｉｎｇ??＃？？？？?＊?？？??（?ｎ?ｉｗｐｃｓａ??（?ｎ?????ｑ?言??Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ?ｉｎｔｏ?ｃｏａｔｉｎｇ?Ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｓｈｅｌｌ?ａｓｓｅｍｂｌｙ??图１－３基于埃洛石纳米容器的自修复涂层??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｓ??Ａｂｄｕｌｌａｙｅ等将苯并三氮唑（ＢＴＡ）封装到埃洛石纳米管中，将封装后的埃??洛石纳米管掺杂到溶胶凝胶膜用于ＡＡ２０２４铝合金的防护［２９］。该研究中，埃洛??石纳米管的外表面没有采用ＬＢＬ技术进行包覆，而选用无机盐（ＣｕＳＣＶ５Ｈ２０，??ＣｏＣ１２－６Ｈ２〇，ＦｅＣｌ２－４Ｈ２０，?ａｎｄ?ＦｅＣｌ３－６Ｈ２０）作为封孑Ｌ剂封堵埃洛石管□，防止?ＢＴＡ??的释放。实验发现，埃洛石纳米管的加入可以增加涂层抗拉能力，提高了涂层的??强度。浸泡２４?ｈ后，掺杂负载ＢＴＡ埃洛石纳米管的溶胶凝胶涂层比空白涂层最??大电流密度降低了６倍
南京理工大学傅佳骏课题组以聚苯乙烯（ＰＳ）微球为硬模板，制备介孔中空??二氧化硅纳米微球（ＨＭＳｓ），通过在其表面安装双稳态准轮烷分子作为超分子纳??米阀门，实现对缓蚀剂ＢＴＡ分子的酸／碱双刺激的响应释放功效，见图１－６。利??用超分子自组装技术制得的智能纳米容器实现了在中性条件下“零”释放，而??在酸性或碱性条件下大量释放的效果［３６］。??■?＾?ｍ??ｈｎ；＾°?龜?ｍ??＜ＮＨ?Ｌ：?；：Ｎ，．?？?？??ＫｃＣＯＯｆＬＩＸＣａ＾Ｍ１?＂■?＾?＿?ｊＶ?ＩＸｖｉｃａ＾－ｐＨ?ｉ?＿??霸ｍ??ＨＤＡ－ｔ＾ＭＳｓ?Ｆｃ－ＨＭＳｓ?ＣＢ７－ＨＷＳｓ?ｊ?〇?Ｄ??ｆ—?？?一??▲?厂?Ｖ／??ＣＭ－ＨＭＳｓ?ＨＭＳｓ??图１－６?ＨＭＳｓ表面功能化，缓蚀剂负载和可控释放??Ｆｉｇ．?１－６?ＨＭＳｓ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，?ｌｏａｄｉｎｇ?ｏｆ?ＢＴＡ?ａｎｄ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｒｅｌｅａｓｅ??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境中自修复涂层研究进展[J]. 王巍,王鑫,刘晓杰,樊伟杰,李伟华. 装备环境工程. 2018(10)
[2]自修复防腐涂层研究进展[J]. 潘梦秋,王伦滔,丁璇,张达威,高瑾,李晓刚. 中国材料进展. 2018(01)
[3]扫描Kelvin探针表面电位特征参数在有机涂层劣化研究中的应用[J]. 赵增元,吕伟艳,马永青,张有慧,孔爱民,朱玉婷. 腐蚀与防护. 2014(10)
[4]智能纳米容器对缓蚀剂酸/碱双刺激的响应释放性能[J]. 杨年旺,陈涛,傅佳骏. 高等学校化学学报. 2014(05)
[5]有机涂层性能电化学测试技术的应用进展[J]. 李全德,倪荣,范华. 材料保护. 2013(07)
[6]LDH型MoO42-缓蚀剂的合成及防腐性能[J]. 于湘,俞志东,程丽华,潘奇. 精细化工. 2013(01)
[7]扫描Kelvin探针研究破损环氧涂层下碳钢的腐蚀行为[J]. 肖葵,董超芳,魏丹,吴俊升,徐龙娇,李晓刚. 北京科技大学学报. 2011(08)
[8]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)
[9]自修复材料及在涂料中的应用[J]. 桂泰江,刘希燕. 现代涂料与涂装. 2007(12)
硕士论文
[1]纳米容器封装缓蚀剂增强聚氨酯涂层抗蚀性研究[D]. 乔龙云.华中科技大学 2017
[2]改性埃洛石纳米管封装缓蚀剂及其应用研究[D]. 徐伟.西南石油大学 2016
[3]pH刺激响应型介孔二氧化硅纳米容器制备及其可控释放性能研究[D]. 杨年旺.南京理工大学 2014
本文编号：3328791
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