聚多巴胺/8-羟基喹啉等复合涂层构建及其自修复金属防腐性能的探究
发布时间：2021-10-07 14:18
金属材料因具有良好的导电导热性、良好的机械加工性能、可焊接性以及低温下高强度等优点,被广泛应用于船舶冷凝器管、民用管道和沿海电厂热交换器等领域。诸多金属中金属铜和低碳钢应用更为广泛。铜和低碳钢具有一定的耐腐蚀性能,但是在含氧的水、氧化性酸及含有CN-、Cl-的环境中容易被腐蚀。金属腐蚀会对金属材料的力学性能、原有几何形状、以及电学和光学等物理性能带来巨大损坏,进而给工业设施带来巨大的经济损失。众多防护手段中,有机涂层因其具有好的稳定性、成本低、易形成等优点,应用最为广泛。然而,使用涂层防腐时,环境会对涂层带来不良影响,造成涂层内部缺陷加速涂层破坏,进而使金属发生腐蚀。如何提高涂层的主动防腐性和自修复性,是金属涂层防腐研究中亟待解决的科学问题。多巴胺分子（dopamine,DA）可以吸附在很多材料表面,包括金属、氧化物、聚合物、半导体和陶瓷,并都能自发地聚合在材料表面形成聚多巴胺（polydopamine,PDA）涂层,在金属表面的PDA涂层可在腐蚀体系中阻止腐蚀离子迁移和电子传递,从而对金属起到一定的保护性能。但是,PDA涂层在形成过程中会出...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统反应法聚合得到PDA的分子链
引言有色金属铜因其优异的导电导热性、耐腐蚀性、易于机械加工性和防污广泛应用于生活中很多领域，如装饰品、微电子产品、海水管材等[68]相对于其他惰性金属而言较为活泼，在氯离子存在的海水中，铜极易发-74]。目前，涂层保护法在金属防腐领域是应用最为广泛的方法之一。有机涂层具有稳定性好、成本低、易形成等优点，被广泛应用于防腐领是一种天然高分子化合物，具有很多优良特性，如还原性、粘附性和螯合涂层可以通过DA在材料表面自聚产生。然而，在PDA涂层形成过程中些裂纹，当带有裂纹的涂层暴露于含氯离子的腐蚀介质中时，氯离子会接触金属基地，进而造成金属腐蚀[75-77]。因此，这里通过引入新的添加纹来增强PDA涂层的缓蚀性能。8-HQ作为一种绿色、价廉的高效缓蚀泛应用于金属防腐中。研究者们发现在金属腐蚀过程中，8-HQ可以与螯合(如铜离子，铁离子，镁离子等)，形成金属螯合物[78-80]，进一步保底，反应方程式如图2-1所示。
图 2-2 PDA@8-HQ 复合涂层在金属铜表面的自修复示意图 实验部分1 试剂多巴胺(DA，纯度 98%)，Tris-(hydroxymethyl)-aminomethane (纯度 99.8%喹啉(8-HQ，纯度 98%)、盐酸(HCl)，氯化钠(NaCl)，乙醇(CH3CH2OH)igma-Aldrich 公司购买。实验过程中用到的所有药品均为分析纯，用到为 18.2 MΩ cm。2 仪器电化学工作站使用的是普林斯顿应用研究VersaSTAT4(Ametek，美国)用传统的三电极系统：饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂丝电极作极，铜电极作为工作电极。本工作还使用到的仪器有扫描电子显微镜(Shi S-4800)、XPS光谱 (XPS, PHI 5000 VersaProbe, Japan)和傅里叶红外
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种金属材料在高炉煤气管道冷凝液中的电化学腐蚀行为[J]. 李嘉,宗仰炜,金志浩,葛红花. 材料保护. 2016(02)
[2]金属材料的空化腐蚀行为及影响因素研究进展[J]. 林翠,赵晓斌,张翼飞. 中国腐蚀与防护学报. 2016(01)
[3]金属表面溶胶-凝胶防腐蚀涂层的研究进展[J]. 聂志云,刘继华,张有为,周涛,答建成,杨涛. 表面技术. 2015(06)
[4]Q235钢在不同Cl-浓度滨海滩涂土壤中的电化学腐蚀行为[J]. 张宁,孙立娟,刘栓,孙虎元,刘增文. 材料保护. 2015(01)
[5]海洋工程腐蚀防护及水下焊接修复技术研究[J]. 毕凤琴,李会星,孙振旭,徐子怡,赵红梅,王勇. 材料导报. 2014(23)
[6]一种船舶自修复防腐涂料的制备与表征[J]. 杨培源,高汝明,白文平. 装备环境工程. 2010(05)
[7]以埃洛石纳米管为载体合成NiO纳米微粒的研究[J]. 乔梅英,张冰,刘金盾,张浩勤,杨方,陈荣峰. 人工晶体学报. 2008(03)
[8]海洋环境对金属材料的腐蚀及其评价方法[J]. 丰卫东. 装备环境工程. 2005(06)
[9]微胶囊自修复聚合物材料的研究进展[J]. 李元杰,律微波,孟宪铎. 工程塑料应用. 2005(01)
[10]海洋腐蚀环境下钢铁有机防护涂层的设计原则[J]. 夏兰廷,韦华. 太原重型机械学院学报. 2004(02)
博士论文
[1]静电纺丝法制备功能性超疏水材料[D]. 王帅.吉林大学 2013
本文编号：3422210
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统反应法聚合得到PDA的分子链
引言有色金属铜因其优异的导电导热性、耐腐蚀性、易于机械加工性和防污广泛应用于生活中很多领域，如装饰品、微电子产品、海水管材等[68]相对于其他惰性金属而言较为活泼，在氯离子存在的海水中，铜极易发-74]。目前，涂层保护法在金属防腐领域是应用最为广泛的方法之一。有机涂层具有稳定性好、成本低、易形成等优点，被广泛应用于防腐领是一种天然高分子化合物，具有很多优良特性，如还原性、粘附性和螯合涂层可以通过DA在材料表面自聚产生。然而，在PDA涂层形成过程中些裂纹，当带有裂纹的涂层暴露于含氯离子的腐蚀介质中时，氯离子会接触金属基地，进而造成金属腐蚀[75-77]。因此，这里通过引入新的添加纹来增强PDA涂层的缓蚀性能。8-HQ作为一种绿色、价廉的高效缓蚀泛应用于金属防腐中。研究者们发现在金属腐蚀过程中，8-HQ可以与螯合(如铜离子，铁离子，镁离子等)，形成金属螯合物[78-80]，进一步保底，反应方程式如图2-1所示。
图 2-2 PDA@8-HQ 复合涂层在金属铜表面的自修复示意图 实验部分1 试剂多巴胺(DA，纯度 98%)，Tris-(hydroxymethyl)-aminomethane (纯度 99.8%喹啉(8-HQ，纯度 98%)、盐酸(HCl)，氯化钠(NaCl)，乙醇(CH3CH2OH)igma-Aldrich 公司购买。实验过程中用到的所有药品均为分析纯，用到为 18.2 MΩ cm。2 仪器电化学工作站使用的是普林斯顿应用研究VersaSTAT4(Ametek，美国)用传统的三电极系统：饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂丝电极作极，铜电极作为工作电极。本工作还使用到的仪器有扫描电子显微镜(Shi S-4800)、XPS光谱 (XPS, PHI 5000 VersaProbe, Japan)和傅里叶红外
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种金属材料在高炉煤气管道冷凝液中的电化学腐蚀行为[J]. 李嘉,宗仰炜,金志浩,葛红花. 材料保护. 2016(02)
[2]金属材料的空化腐蚀行为及影响因素研究进展[J]. 林翠,赵晓斌,张翼飞. 中国腐蚀与防护学报. 2016(01)
[3]金属表面溶胶-凝胶防腐蚀涂层的研究进展[J]. 聂志云,刘继华,张有为,周涛,答建成,杨涛. 表面技术. 2015(06)
[4]Q235钢在不同Cl-浓度滨海滩涂土壤中的电化学腐蚀行为[J]. 张宁,孙立娟,刘栓,孙虎元,刘增文. 材料保护. 2015(01)
[5]海洋工程腐蚀防护及水下焊接修复技术研究[J]. 毕凤琴,李会星,孙振旭,徐子怡,赵红梅,王勇. 材料导报. 2014(23)
[6]一种船舶自修复防腐涂料的制备与表征[J]. 杨培源,高汝明,白文平. 装备环境工程. 2010(05)
[7]以埃洛石纳米管为载体合成NiO纳米微粒的研究[J]. 乔梅英,张冰,刘金盾,张浩勤,杨方,陈荣峰. 人工晶体学报. 2008(03)
[8]海洋环境对金属材料的腐蚀及其评价方法[J]. 丰卫东. 装备环境工程. 2005(06)
[9]微胶囊自修复聚合物材料的研究进展[J]. 李元杰,律微波,孟宪铎. 工程塑料应用. 2005(01)
[10]海洋腐蚀环境下钢铁有机防护涂层的设计原则[J]. 夏兰廷,韦华. 太原重型机械学院学报. 2004(02)
博士论文
[1]静电纺丝法制备功能性超疏水材料[D]. 王帅.吉林大学 2013
本文编号：3422210
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3422210.html
