埃洛石-缓蚀剂担载材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-14 10:03

  本文关键词：埃洛石-缓蚀剂担载材料的制备及其性能研究

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【摘要】：目前,防止金属腐蚀的最主要的方法是缓蚀剂法和在金属表面形成保护层。但两种方法皆有不足,前者不能防止金属在流动的腐蚀介质中的腐蚀,后者不能保证破裂的保护层对金属表面的防腐效果。埃洛石作为天然的粘土矿,因其特殊的结构及丰富的储量,已被广泛应用于缓释、吸附、复合等材料的制备。本研究以埃洛石材料作为载体,通过酸碱刻蚀改性提高埃洛石材料的附载能力,采用超声、循环真空和连续搅拌的方法优化担载材料的制备方法,提高担载材料的担载量,研究不同缓蚀剂对应的最佳担载材料,并初步探索研究了缓蚀机理。首先通过对粘土矿埃洛石进行不同条件下的酸碱刻蚀改性,探索埃洛石的结晶结构和形态结构受酸碱刻蚀的影响,考察埃洛石耐酸碱的强度,为其作为载体提供一定的理论基础。(1)埃洛石主要存在块状和管状两种结构。(2)酸碱刻蚀管状埃洛石均可去除内表面的氧化铝层,增加孔径及孔容,且随着浓度的增大,刻蚀的程度越大。选择2-巯基苯并咪唑和2-巯基苯并噻唑两种缓蚀剂与改性后埃洛石纳米管,通过真空、超声、搅拌的方式进行担载制备担载材料,寻求一种简单高效的制备方法。(1)同种材料的装载,装载量从高到低的装载方式为超声1h、循环真空3h、连续搅拌24h。且最终担载平衡需要超声2h。(2)不同预处理方式的埃洛石的担载量:J-HNTsS-HNTsO-HNTs。(3)当最终担载量不受溶剂影响时,如缓蚀剂MBI,选择乙醇作为溶剂。当溶剂影响担载量,如缓蚀剂MBT,选择丙酮作为溶剂。(4)担载分为三个周期,前期是各种情况基本相同;中期是各种情况分离,并快速担载;后期是各情况明显分离,并保持平稳。(5)担载动力学符合准二级动力学模型,相关系数均高于0.99。依据最佳担载方法制备每种缓蚀剂的Y-J-HNTs、Y-S-HNTs、B-J-HNTs、B-S-HNTs四种担载材料,探究其在腐蚀介质中的释放规律。(1)块状的埃洛石中缓蚀剂的释放量远小于管状的埃洛石。(2)缓蚀剂从担载材料中释放的趋势主要分为两个阶段:前期是快速释放,后期是平稳释放趋于平衡。(3)缓蚀剂的释放规律为酸刻蚀型碱刻蚀型,乙醇型丙酮型。(4)综合担载量和释放百分数的分析,选择MBT-B-J-HNTs做为缓蚀剂MBT型的最佳担载材料,MBI-B-J-HNTs做为MBI型的最佳担载材料。根据担载和释放规律的研究,分析缓蚀剂与埃洛石纳米管的担载共分为三类:一是内外表面的化学吸附,二是内外表面的物理吸附,三是纳米管内的物理填充。释放过程中,前期释放是物理填充的缓蚀剂,后期是物理化学吸附的缓释剂。以担载材料作为缓释防腐材料,铝合金、镀锌铁板和纯铜片为金属基底,采用动电位极化曲线测试了担载材料对金属基底的防腐效果。结果表明,担载材料可以起到一定的防腐效果。
【关键词】：埃洛石 缓蚀剂 防腐性能 担载材料 担载量 释放量
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略词14-15
• 第一章 绪论15-29
• 1.1 金属腐蚀的危害15-16
• 1.2 金属腐蚀的机理16-17
• 1.2.1 金属腐蚀的分类16-17
• 1.2.2 金属腐蚀的发生17
• 1.3 金属腐蚀的防护方法17-19
• 1.3.1 改善金属的本质或腐蚀环境17
• 1.3.2 形成保护层17-18
• 1.3.3 电化学保护18
• 1.3.4 缓蚀剂法18-19
• 1.4 缓蚀剂简介19-25
• 1.4.1 缓蚀剂的分类19-20
• 1.4.2 缓蚀剂的作用机理20-24
• 1.4.2.1 电化学机理21-22
• 1.4.2.2 物理化学机理22-24
• 1.4.2.3 缓蚀剂在金属表面的酸碱理论24
• 1.4.3 缓蚀剂的研究方法24-25
• 1.5 粘土矿埃洛石简介25-27
• 1.5.1 埃洛石纳米管与碳纳米管的比较25-26
• 1.5.2 埃洛石纳米管的应用26-27
• 1.6 本文研究目的和研究方案27-29
• 第二章 实验部分29-33
• 2.1 实验设备及原料29-30
• 2.1.1 主要实验药品29
• 2.1.2 主要实验仪器29-30
• 2.2 实验方案流程30-31
• 2.2.1 担载材料的制备流程30
• 2.2.2 分析测试流程30-31
• 2.3 测试与表征技术31-33
• 2.3.1 扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）31
• 2.3.2 透射电子显微镜（TEM）31
• 2.3.3 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）31
• 2.3.4 比表面积和孔径分析（BET-BJH）31-32
• 2.3.5 紫外-分光光度计（UV-vis）32
• 2.3.6 电化学测试32-33
• 第三章 埃洛石的改性及其微观结构33-42
• 3.1 引言33-34
• 3.2 实验部分34
• 3.2.1 实验原料及设备34
• 3.2.2 材料制备34
• 3.2.3 材料的表征34
• 3.3 结果与讨论34-41
• 3.3.1 埃洛石的微观结构34-37
• 3.3.2 红外光谱（FT-IR）表征37-39
• 3.3.3 比表面积和孔径分析39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 缓蚀剂在粘土矿埃洛石上的担载42-53
• 4.1 引言42-43
• 4.2 实验部分43-46
• 4.2.1 实验原料及设备43-44
• 4.2.2 担载材料的制备44
• 4.2.3 担载量的测定44-46
• 4.3 结果与讨论46-51
• 4.3.1 装载方式对担载量的影响46-47
• 4.3.2 埃洛石的预处理方式对担载量的影响47-48
• 4.3.3 溶剂对担载量的影响48-49
• 4.3.4 吸附方式的研究49-51
• 4.3.5 吸附机理的研究51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 担载材料在模拟海水中的释放53-62
• 5.1 引言53-54
• 5.2 实验部分54-55
• 5.2.1 实验原料及设备54
• 5.2.2 释放规律的研究54
• 5.2.3 基板的预处理54-55
• 5.2.4 复合材料耐蚀性的初步研究55
• 5.3 结果与讨论55-61
• 5.3.1 缓蚀剂的释放规律研究55-57
• 5.3.2 缓蚀剂与埃洛石释放的机理研究57-58
• 5.3.3 担载材料的实际应用分析58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72

【参考文献】

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本文编号：540608