功能化有机硅纳米复合涂层的制备及防腐防污性能研究

发布时间：2022-10-29 14:46

　　海洋环境一类非常复杂并且严苛的天然平衡体系,因此海洋环境对金属材料表面功能防护性以及耐久性提出了更高的要求,海洋腐蚀和海洋生物污损是目前人们面临的两大海洋问题。有机硅高分子材料由于其优异的耐高低温、耐候、耐老化、生理惰性等性能,作为防护涂层材料广泛应用于海洋防腐和海洋防污。但是有机硅涂层应用在防腐防污领域仍具有防护效果不佳、功能单一等问题,因此我们通过在有机硅涂层中添加功能纳米粒子来提高涂层的防腐性能和防污性能,并通过功能纳米粒子的复合以及有机硅高分子的复合构筑了兼具防腐防污性能的复合有机硅涂层。主要研究内容和研究结论如下:（1）、通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对氧化石墨烯GO表面进行接枝,成功制备了硅烷化石墨烯f-GNs,将f-GNs加入到巯基功能化的有机硅溶胶中制备了硅烷化石墨烯增效的有机硅溶胶-凝胶防腐涂层。实验发现f-GNs可以在溶胶体系中稳定分散,通过电化学实验和盐雾实验发现f-GNs的加入有效提高了巯基功能化有机硅溶胶-凝胶涂层在铜合金表面的耐腐蚀性能,其中0.1 wt%f-GNs掺杂的溶胶-凝胶涂层的阻抗模值为2.45×10~6Ωcm~2,相比于未掺杂的涂层提高了一倍。同时... 

【文章页数】：127 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 海洋环境概况
    1.2 海洋环境中的金属腐蚀
        1.2.1 金属腐蚀概况
        1.2.2 海洋材料腐蚀防护
        1.2.3 海洋防腐涂料研究现状
    1.3 海洋环境中的生物污损
        1.3.1 海洋污损概况
        1.3.2 海洋防污技术
        1.3.3 海洋防污涂层研究现状
    1.4 有机硅高分子涂层材料
        1.4.1 有机硅高分子
        1.4.2 有机硅高分子在防腐/防污涂层领域应用
    1.5 几种典型的纳米填料在防腐防污领域的应用
        1.5.1 石墨烯及其衍生物
        1.5.2 纳米银材料
    1.6 论文的研究意义、思路及内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究思路
        1.6.3 研究内容
第二章 实验材料与设备
    2.1 实验原料与试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 表征方法
        2.3.1 化学结构表征
        2.3.2 微观形貌表征
        2.3.3 材料性能表征
第三章 硅烷化石墨烯增效有机硅溶胶凝胶涂层防腐性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 硅烷化石墨烯的制备
        3.2.2 硅烷化石墨烯/有机硅溶胶-凝胶涂层的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 硅烷化石墨烯表征
            3.3.1.1 硅烷化石墨烯结构分析
            3.3.1.2 硅烷化石墨烯形貌分析
            3.3.1.3 硅烷化石墨烯热分析
            3.3.1.4 硅烷化石墨烯分散稳定性
        3.3.2 复合涂层的表征
            3.3.2.1 复合涂层的结构分析
            3.3.2.2 复合涂层的形貌分析
            3.3.2.3 复合涂层的热分析
            3.3.2.4 复合涂层与基底的粘结强度
        3.3.3 复合涂层耐腐蚀性能研究
            3.3.3.1 电化学测试
            3.3.3.2 盐雾实验
    3.4 本章小结
第四章 纳米银复合水凝胶增效有机硅涂层防污性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 亲水性聚合物的合成
        4.2.2 纳米银复合水凝胶/有机硅涂层制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 亲水性聚合物的表征
        4.3.2 纳米银的表征
        4.3.3 复合涂层的的表征
            4.3.3.1 复合涂层的化学组成分析
            4.3.3.2 复合涂层IPN结构的表征
            4.3.3.3 亲水性聚合物迁移的研究
        4.3.4 复合涂层的防污性能研究
            4.3.4.1 抗菌实验
            4.3.4.2 抗藻实验
            4.3.4.3 实海挂板
    4.4 本章小结
第五章 负载纳米银石墨烯增效有机硅溶胶凝胶涂层防腐防污性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 负载纳米银石墨烯的制备
        5.2.2 载银石墨烯/有机硅溶胶-凝胶复合涂层的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 载银石墨烯的表征
            5.3.1.1 载银石墨烯的结构分析
            5.3.1.2 载银石墨烯的形貌分析
            5.3.1.3 纳米银在石墨烯表面负载机制
            5.3.1.4 载银石墨烯的分散稳定性
        5.3.2 复合涂层的表征
            5.3.2.1 复合涂层的结构分析
            5.3.2.2 复合涂层的形貌分析
            5.3.2.3 复合涂层的疏水性能分析
        5.3.3 复合涂层的耐腐蚀性能研究
        5.3.4 复合涂层的防污性能研究
            5.3.4.1 抗菌实验
            5.3.4.2 抗藻类贴附实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
作者在攻读硕士学位期间申请的国家发明专利
作者在攻读硕士学位期间参与的项目
作者在攻读硕士学位期间参加的学术交流
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]纳米银的制备及其应用研究进展[J]. 郭荣辉,王灿,彭灵慧,向诚.  成都纺织高等专科学校学报. 2016(04)
[3]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰.  化学学报. 2016(10)
[4]金属表面纳米化及其对材料性能影响的研究进展[J]. 何柏林,熊磊.  兵器材料科学与工程. 2016(02)
[5]有机硅低表面能海洋防污涂料研究进展[J]. 秦瑞瑞,胡生祥,宫祥怡.  有机硅材料. 2015(01)
[6]纳米银-氧化石墨烯复合材料抗菌性能研究进展[J]. 钟涛,杨娟,周亚洲,郑思辉.  材料导报. 2014(S1)
[7]纳米SiO2/改性丙烯酸树脂低表面能防污涂料[J]. 史洪微,刘福春,韩恩厚,郝庆辉,邱再明.  中国材料进展. 2014(02)
[8]海洋工程结构与船舶的腐蚀防护——现状与趋势[J]. 韩恩厚,陈建敏,宿彦京,刘敏.  中国材料进展. 2014(02)
[9]奇妙的海洋生物[J]. 陈重威.  今日中学生. 2009(31)
[10]有机硅改性聚氨酯的合成及其防腐性能研究[J]. 王金伟,陈磊,陶然,李文波.  中国涂料. 2006(11)

博士论文
[1]纳米材料尺寸依赖的生物学效应及应用研究[D]. 张欢.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
[2]海洋环境下铜镍合金的微生物附着腐蚀与防护研究[D]. 尹兵.中国海洋大学 2012

硕士论文
[1]多功能有机/石墨烯复合涂层的制备与性能研究[D]. 邱诗惠.宁波大学 2018
[2]新型纳米复合海洋防腐防污涂料的制备及性能研究[D]. 岳鑫.天津大学 2014
[3]金属纳米材料作为过氧化物模拟酶及其应用研究[D]. 陈昱瑾.西南大学 2013



本文编号：3697880