烷基咪唑啉季铵盐类离子液体在金属表面前处理工艺中的应用

发布时间：2017-10-23 05:14

  本文关键词：烷基咪唑啉季铵盐类离子液体在金属表面前处理工艺中的应用

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【摘要】：离子液体由于其稳定性、可设计性等优点而被广泛应用于有机合成、分离提纯、催化反应和电化学等领域,咪唑啉及其衍生物作为缓蚀剂添加在酸性介质中抑制或阻止金属材料的腐蚀表现出优良的性能,金属表面前处理技术是金属防护技术、金属涂层技术的基础。本文以月桂酸、三乙烯四胺、羟乙基乙二胺和溴乙烷、氯化苄为原料合成了两种烷基咪唑啉季铵盐离子液体,通过红外光谱和核磁共振氢谱对中间体和目标产物进行结构表征,以离子液体水溶液对Q215钢片进行浸渍处理,通过塔菲尔测试和交流阻抗法测试离子液体水溶液作为金属表面前处理剂的适宜处理时间和浓度。为检测两种离子液体处理剂在腐蚀介质中的稳定性,用电化学法获得的最佳浸渍时间和浓度的前处理剂处理金属,并通过扫描电子显微镜观察两种离子液体浸泡的金属表面形貌在腐蚀介质中随时间的变化,以H2ZrF6为对比处理剂,比较两种类型处理剂对金属在腐蚀介质中表面形貌的影响。以中性盐雾试验检测两种离子液体与金属表面的附着力,以H2ZrF6为添加剂考察其对离子液体与金属、漆膜之间附着力和抗腐蚀能力的影响。塔菲尔测试结果表明在相同的溶液浓度下,两种离子液体浸渍过的基材腐蚀电流密度较未经处理的基材的有所减小,离子液体1和2分别在浸渍基材20min和25min时所得腐蚀电流密度最小,但相同浸渍时间下,离子液体2所处理基材腐蚀电流密度均小于离子液体1;在对应的最佳处理时间内,随着两种处理剂溶液浓度的增加,离子液体1和2分别在2.0g/L和4.0g/L浓度下使基材表面极化电阻最大,浓度的进一步增加没有使基材极化电阻进一步增加甚至有所减小,因此作为前处理剂,离子液体1的最佳条件为20min、2.0g/L,离子液体2的最佳条件为25min、4.0g/L。通过扫描电子显微镜观察被不同处理剂处理的金属表面形貌在腐蚀环境中的变化情况。在开始的时间里,两种离子液体处理的金属表面除了被吸附的保护膜外没有观察到明显被腐蚀的点,而H2ZrF6则由于自身的酸性在最初对金属产生了点腐蚀。但随着基材在腐蚀介质中时间的延长,两种离子液体处理的金属表面逐渐出现保护膜被破坏、金属被腐蚀的点,直到金属置于腐蚀介质中30min后,经两离子液体处理的金属表面已经出现严重的大面积金属腐蚀,但此时H2ZrF6处理的金属表面并未较最初的时间有明显的变化。对两离子液体处理的金属进行喷漆处理后进行盐雾试验测试,并将H2ZrF6添加到两离子液体溶液中考察其对提高两种前处理剂在金属表面的附着力的作用。96h后,未经处理的样板表面出现中等程度的腐蚀,两种离子液体处理的金属在试样表面出现轻微腐蚀,当H2ZrF6被添加入离子液体后,金属被腐蚀程度又有所减小。
【关键词】：咪唑啉 离子液体 电化学 金属表面前处理剂
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 咪唑啉季铵盐离子液体概述10-13
• 1.1.1 离子液体的研究进展10-12
• 1.1.1.1 离子液体概述10
• 1.1.1.2 离子液体分类及发展10-11
• 1.1.1.3 离子液体的合成方法11
• 1.1.1.4 离子液体的应用11-12
• 1.1.2 咪唑啉类化合物的合成及应用12-13
• 1.2 金属表面前处理剂13-16
• 1.2.1 磷化处理13-14
• 1.2.2 铬酸盐钝化处理14-15
• 1.2.3 硅烷处理技术15-16
• 1.2.4 锆盐处理技术16
• 1.3 金属表面前处理剂的研究方法16-19
• 1.3.1 电化学方法16-18
• 1.3.1.1 极化曲线法16-17
• 1.3.1.2 交流阻抗法17-18
• 1.3.2 扫描电子显微镜法18
• 1.3.3 盐雾实验法18-19
• 1.4 本课题研究目标、意义和主要研究内容19-21
• 1.4.1 研究目标和意义19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 实验部分21-27
• 2.1 实验仪器及药品21-22
• 2.1.1 实验仪器21
• 2.1.2 实验药品21-22
• 2.2 离子液体的合成22-24
• 2.2.1 中间体咪唑啉的合成22-23
• 2.2.1.1 咪唑啉的合成路线22
• 2.2.1.2 咪唑啉的合成步骤22-23
• 2.2.2 季铵盐离子液体的合成23-24
• 2.2.2.1 季铵盐离子液体的合成路线23
• 2.2.2.2 季铵盐离子液体的合成步骤23-24
• 2.3 产物的结构表征24
• 2.3.1 红外光谱表征24
• 2.3.2 核磁共振氢谱表征24
• 2.4 离子液体前处理后金属电化学性能测试24-25
• 2.5 离子液体作为前处理剂的表面性能测试25-27
• 第三章 结果与讨论27-38
• 3.1 咪唑啉和离子液体结构表征27-31
• 3.1.1 红外光谱表征27-29
• 3.1.1.1 1-（N-乙氨基）乙氨基2月桂基咪唑啉及其离子液体的红外光谱27-28
• 3.1.1.2 1-（N-羟乙基）2月桂基咪唑啉及其离子液体的红外光谱图28-29
• 3.1.2 核磁共振氢谱表征29-31
• 3.1.2.1 氯化 1-（N-乙氨基）乙氨基1苄基2月桂基咪唑啉的核磁共振氢谱图29-30
• 3.1.2.2 溴化 1-（N-羟乙基）-2-月桂基-3-乙基咪唑啉的核磁共振氢谱图30-31
• 3.2 电化学性能测试31-34
• 3.2.1 不同处理时间下金属表面极化曲线图31-32
• 3.2.2 产物不同浓度下金属表面交流阻抗谱图32-34
• 3.3 前处理后金属表面性能测试34-38
• 3.3.1 扫描电子显微镜下被处理金属表面形貌34-36
• 3.3.2 盐雾实验结果36-38
• 第四章 结论38-40
• 参考文献40-43
• 致谢43-44
• 附录44

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本文编号：1081742