电活性阴极电泳涂料的制备及性能研究
发布时间：2022-01-22 04:59
阴极电泳涂料凭借其独特的外加电场的沉积方式,在不破坏金属基材的同时,能够在基材表面制得平整、可控、均一和高附着力的涂层,因此已经成为金属防护涂层领域的研究热点。随着金属器件的发展,制备更高防腐蚀性能的阴极电泳涂料是十分有意义的。在众多提升涂层耐腐蚀性的方法中,聚苯胺及其衍生物凭借其独特的电活性、更好的环境稳定性、较低的生产成本等优点,成为金属防腐材料领域的研究重点,相关成果不胜枚举。将阴极电泳涂料与聚苯胺及其衍生物的优势相结合,制备更高性能的防腐涂料具有重大意义。但是,阴极电泳涂料在施工过程中,由于水的电解,被涂物附近区域pH较高会驱使聚苯胺及其衍生物去掺杂从而失去电活性,限制了聚苯胺及其衍生物在其中的应用。为解决高pH环境下聚苯胺去掺杂电活性降低这一问题,采用导电材料碳纳米管对聚苯胺进行掺杂是一种有效的方法。碳纳米管表面的π键能够与聚苯胺的共轭结构之间进行电子转移,从而维持聚苯胺在高pH条件下的电活性。此外,采用具有与聚苯胺相似电活性,但分子量更低、结构更加明确的苯胺低聚物,更有助于提升分散性、研究涂层抗腐蚀行为。因此,本文通过碳纳米管对苯胺四聚体的掺杂作用,制备了高pH适用性的电活...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚苯胺形态的转换[43]
第一章绪论7图1-3聚苯胺形态的转换[43]Figure1-3Polyanilineformconversion[43]1.3.2.1基于质子酸掺杂PANI的质子酸掺杂是一种分子内的氧化还原反应，根据景遐斌[44]等提出的“四环苯醌变体”模型以及Liao等[45]的综述，其机理如图1-4所示。首先，质子化反应在醌二亚胺单元的N原子上发生。其次，得到电子的醌二亚胺单元发生还原反应，并通过分子内变化转移形成苯二胺自由基阳离子。N原子的电荷离域到邻近的苯环与N原子共轭。PANI的氧化还原过程涉及酸性条件下的掺杂与去掺杂，因此考虑使PANI在高pH环境下也能获得质子，使其能够完成氧化还原过程对于提升PANI的电活性以及拓宽使用范围不失为一种可行的方案。图1-4质子酸对PANI的掺杂机理[45]Figure1-4ProtonicacidsdopingmechanismforPANI[45]（1）自掺杂聚苯胺自掺杂聚苯胺在其结构中接枝一个可电离的且带负电荷的官能团（常采用磺酸基
复合材料在pH=9时依然具有电活性，而纯的PANI在pH=4时便失去电活性，且导电性也大大增加。1.3.3聚苯胺在防腐领域的应用自DeBerry[52]于1985年提出的PANI对金属的保护作用以来，诸多学者对PANI及其相关防腐涂层进行了大量的研究。并使用了不同的方式将PANI制备成防腐涂层或引入防腐涂层中。1.3.3.1单一聚苯胺涂层Gao等[53]通过电聚合在不锈钢（304SS）上合成了磷钼酸掺杂的聚苯胺（PANI）防腐涂层。选用磷酸去掺杂和磷钼酸重掺杂的工艺使得PANI涂层直接快速地沉积在304SS上，并没有任何残留的氧化剂杂质，制备过程如图1-5所示。通过电化学技术在1MH2SO4溶液中评估了涂层的耐腐蚀性，发现磷钼酸掺杂能够有效增强涂层的耐腐蚀性。Mrad等[54]也通过类似的方法在AA2024-T3铝合金表面制备PANI防腐涂层。并对电聚合参数进行研究，发现控制沉积条件为1VSCE和17min所得的涂层在0.5MNaCl溶液中具有最好的防护能力。图1-5磷钼酸掺杂PANI涂层制备示意图[53]Figure1-5SchematicdiagramofpreparationofphosphomolybdicaciddopedPANIcoating[53]1.3.3.2聚苯胺/聚合物涂层一般来讲纯的PANI涂层虽然拥有较好的电活性，但是因为其溶解性不佳、分子链较为刚性，不易直接的在金属表面成膜。因此将PANI加入聚合物中，或改性后加入聚合物中，制备含PANI组份的涂料引起了诸多关注。Qiu等[55]通过苯胺与2-氨基苯磺酸的共聚反应，合成了平均直径为45nm，长度为750nm的自掺杂聚苯胺纤维（SPANi），合成过程如。所得的纤维具有较好的水溶性、优异的电导率以及可逆的氧化还原活性，适合用作水性防腐涂料的腐蚀抑制剂。其极化曲线和电化学阻抗谱证明，与纯水性环氧涂料相比，所制的SPANi/水性环氧复合涂料能够显著提升基材的耐腐蚀性。这种耐腐蚀性的提
【参考文献】：
期刊论文
[1]底面合一阴极电泳涂料用乳液的研制[J]. 孙家娣,陈卫东,陈兴兰,朱维迪,胡东波,李涛. 涂层与防护. 2019(06)
[2]阴极电泳涂料研究动向[J]. 陈君华,彭开美,丁秋莉,王锋,胡剑青,涂伟萍. 电镀与涂饰. 2019(08)
[3]碳纳米管在防腐涂料中的研究进展[J]. 刘恒豪,刘凌利. 高分子通报. 2018(08)
[4]超低温无锡环保环氧阴极电泳涂料[J]. 黄小勇,梁卫南. 现代涂料与涂装. 2017(12)
[5]高边缘防腐蚀电泳漆的应用[J]. 白云,宋勇,陶正,李际良,张庆,昝鹏. 表面技术. 2017(07)
[6]UPDHES电泳涂层材料的制备及其防腐性能[J]. 李杨,孟龙,朱叶,魏玮,罗静,刘晓亚. 表面技术. 2017(07)
[7]低收缩率光固化反应研究进展[J]. 李聪,袁妍,刘仁,刘晓亚. 涂料工业. 2017(06)
[8]自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用[J]. 陈豪杰,刘薇薇,柳昀,林海莲,苏献兰,黄磊. 表面技术. 2017(04)
[9]A Photosensitive Copolymer for UV-curable Electrodeposition Coatings[J]. 刘仁,刘晓亚. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(06)
[10]简论磷化处理与电泳涂装的配套性[J]. 王文忠. 电镀与环保. 2011(05)
博士论文
[1]紫外光固化新型高性能阴极电泳涂料制备及性能与应用研究[D]. 陈君华.华南理工大学 2019
[2]氧化石墨烯/漆酚基纳米复合涂料的研制与性能表征[D]. 张磊.西北农林科技大学 2018
[3]聚苯胺微纳米结构的制备及其在防腐蚀技术中的应用研究[D]. 邓俊英.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
[4]高硬度丙烯酸阳极电泳涂料合成及固化特性研究[D]. 柯跃虎.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]基于氢键作用的自愈合介电超分子弹性体的合成与表征[D]. 闫淑.北京化工大学 2018
[2]聚苯胺/丙烯酸聚氨酯树脂涂层的制备及性能研究[D]. 路富有.天津大学 2017
[3]有机硅改性丙烯酸环氧阴极电泳漆的制备与性能研究[D]. 宫晟东.合肥工业大学 2013
[4]丙烯酸酯阴极电泳涂料的合成、制备及其结构与性能研究[D]. 罗全.武汉理工大学 2012
[5]水性聚氨酯电泳树脂的制备及其改性研究[D]. 马景松.青岛科技大学 2007
本文编号：3601589
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚苯胺形态的转换[43]
第一章绪论7图1-3聚苯胺形态的转换[43]Figure1-3Polyanilineformconversion[43]1.3.2.1基于质子酸掺杂PANI的质子酸掺杂是一种分子内的氧化还原反应，根据景遐斌[44]等提出的“四环苯醌变体”模型以及Liao等[45]的综述，其机理如图1-4所示。首先，质子化反应在醌二亚胺单元的N原子上发生。其次，得到电子的醌二亚胺单元发生还原反应，并通过分子内变化转移形成苯二胺自由基阳离子。N原子的电荷离域到邻近的苯环与N原子共轭。PANI的氧化还原过程涉及酸性条件下的掺杂与去掺杂，因此考虑使PANI在高pH环境下也能获得质子，使其能够完成氧化还原过程对于提升PANI的电活性以及拓宽使用范围不失为一种可行的方案。图1-4质子酸对PANI的掺杂机理[45]Figure1-4ProtonicacidsdopingmechanismforPANI[45]（1）自掺杂聚苯胺自掺杂聚苯胺在其结构中接枝一个可电离的且带负电荷的官能团（常采用磺酸基
复合材料在pH=9时依然具有电活性，而纯的PANI在pH=4时便失去电活性，且导电性也大大增加。1.3.3聚苯胺在防腐领域的应用自DeBerry[52]于1985年提出的PANI对金属的保护作用以来，诸多学者对PANI及其相关防腐涂层进行了大量的研究。并使用了不同的方式将PANI制备成防腐涂层或引入防腐涂层中。1.3.3.1单一聚苯胺涂层Gao等[53]通过电聚合在不锈钢（304SS）上合成了磷钼酸掺杂的聚苯胺（PANI）防腐涂层。选用磷酸去掺杂和磷钼酸重掺杂的工艺使得PANI涂层直接快速地沉积在304SS上，并没有任何残留的氧化剂杂质，制备过程如图1-5所示。通过电化学技术在1MH2SO4溶液中评估了涂层的耐腐蚀性，发现磷钼酸掺杂能够有效增强涂层的耐腐蚀性。Mrad等[54]也通过类似的方法在AA2024-T3铝合金表面制备PANI防腐涂层。并对电聚合参数进行研究，发现控制沉积条件为1VSCE和17min所得的涂层在0.5MNaCl溶液中具有最好的防护能力。图1-5磷钼酸掺杂PANI涂层制备示意图[53]Figure1-5SchematicdiagramofpreparationofphosphomolybdicaciddopedPANIcoating[53]1.3.3.2聚苯胺/聚合物涂层一般来讲纯的PANI涂层虽然拥有较好的电活性，但是因为其溶解性不佳、分子链较为刚性，不易直接的在金属表面成膜。因此将PANI加入聚合物中，或改性后加入聚合物中，制备含PANI组份的涂料引起了诸多关注。Qiu等[55]通过苯胺与2-氨基苯磺酸的共聚反应，合成了平均直径为45nm，长度为750nm的自掺杂聚苯胺纤维（SPANi），合成过程如。所得的纤维具有较好的水溶性、优异的电导率以及可逆的氧化还原活性，适合用作水性防腐涂料的腐蚀抑制剂。其极化曲线和电化学阻抗谱证明，与纯水性环氧涂料相比，所制的SPANi/水性环氧复合涂料能够显著提升基材的耐腐蚀性。这种耐腐蚀性的提
【参考文献】：
期刊论文
[1]底面合一阴极电泳涂料用乳液的研制[J]. 孙家娣,陈卫东,陈兴兰,朱维迪,胡东波,李涛. 涂层与防护. 2019(06)
[2]阴极电泳涂料研究动向[J]. 陈君华,彭开美,丁秋莉,王锋,胡剑青,涂伟萍. 电镀与涂饰. 2019(08)
[3]碳纳米管在防腐涂料中的研究进展[J]. 刘恒豪,刘凌利. 高分子通报. 2018(08)
[4]超低温无锡环保环氧阴极电泳涂料[J]. 黄小勇,梁卫南. 现代涂料与涂装. 2017(12)
[5]高边缘防腐蚀电泳漆的应用[J]. 白云,宋勇,陶正,李际良,张庆,昝鹏. 表面技术. 2017(07)
[6]UPDHES电泳涂层材料的制备及其防腐性能[J]. 李杨,孟龙,朱叶,魏玮,罗静,刘晓亚. 表面技术. 2017(07)
[7]低收缩率光固化反应研究进展[J]. 李聪,袁妍,刘仁,刘晓亚. 涂料工业. 2017(06)
[8]自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用[J]. 陈豪杰,刘薇薇,柳昀,林海莲,苏献兰,黄磊. 表面技术. 2017(04)
[9]A Photosensitive Copolymer for UV-curable Electrodeposition Coatings[J]. 刘仁,刘晓亚. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(06)
[10]简论磷化处理与电泳涂装的配套性[J]. 王文忠. 电镀与环保. 2011(05)
博士论文
[1]紫外光固化新型高性能阴极电泳涂料制备及性能与应用研究[D]. 陈君华.华南理工大学 2019
[2]氧化石墨烯/漆酚基纳米复合涂料的研制与性能表征[D]. 张磊.西北农林科技大学 2018
[3]聚苯胺微纳米结构的制备及其在防腐蚀技术中的应用研究[D]. 邓俊英.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
[4]高硬度丙烯酸阳极电泳涂料合成及固化特性研究[D]. 柯跃虎.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]基于氢键作用的自愈合介电超分子弹性体的合成与表征[D]. 闫淑.北京化工大学 2018
[2]聚苯胺/丙烯酸聚氨酯树脂涂层的制备及性能研究[D]. 路富有.天津大学 2017
[3]有机硅改性丙烯酸环氧阴极电泳漆的制备与性能研究[D]. 宫晟东.合肥工业大学 2013
[4]丙烯酸酯阴极电泳涂料的合成、制备及其结构与性能研究[D]. 罗全.武汉理工大学 2012
[5]水性聚氨酯电泳树脂的制备及其改性研究[D]. 马景松.青岛科技大学 2007
本文编号：3601589
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