导电聚合物对金属腐蚀防护的机理研究

发布时间：2017-03-22 03:01

  本文关键词：导电聚合物对金属腐蚀防护的机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 金属腐蚀给社会发展带来巨大的经济损失和危害,随着工业与科学技术的发展,腐蚀科学在国民经济中所占的地位越来越重要。涂层技术在金属防护工程中占有重要的地位,在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用,然而传统采用的涂层由于受自身材料性质及工艺的限制,对基体金属的腐蚀防护作用往往不理想,而且有相当一部分涂层因含铅或铬酸盐等有毒物质,在制备工艺过程中存在环境污染的危险。因此,开发新型的高耐蚀涂层材料及其绿色制备技术成为金属腐蚀与防护领域所追求的目标之一。自1985年Deberry首次提出了导电聚合物(聚苯胺)具有腐蚀防护性能,导电聚合物在腐蚀防护领域得到广泛研究,甚至已经研制了导电聚合物防腐涂料。尽管许多研究者发现导电聚合物可以有效降低金属的腐蚀速度,但也有的研究者得到不同的结论。由于涉及导电聚合物的制备方法多种多样、掺杂方式的不同、研究方法以及腐蚀介质的不同,所得到的结论也不一致,甚至相互矛盾,至今仍然未能得到导电聚合物对金属腐蚀防护作用的一般规律。 本文选取研究较多的导电聚合物-聚苯胺、聚吡咯-作为研究对象。首先研究具有不同氧化还原电位的导电聚合物对金属腐蚀的影响。采用循环伏安法在304不锈钢基体上合成了聚苯胺、聚吡咯,在相同聚合电位范围条件下,得到的聚吡咯膜层比较致密。通过电化学腐蚀测试方法,在3.5 wt% NaCl溶液中,发现聚苯胺、聚吡咯膜层对304不锈钢有腐蚀防护性能,其中覆有聚苯胺膜层的抗腐蚀能力优于覆有聚吡咯膜层的;氧化电位高的导电聚合物对金属的腐蚀防护性能比较优异。 其次,由于聚苯胺具有特殊的掺杂机制和氧化还原特性,验证了其不同的氧化还原状态的腐蚀防护能力。本文通过恒电位电化学方法在304不锈钢基体上合成了聚苯胺膜层。随着聚合电位的升高,聚苯胺膜层变得比较疏松;在不同恒电位条件下得到的聚苯胺具有不同的氧化还原结构;通过电化学腐蚀测试方法发现:在3.5 wt% NaCl溶液中不同恒电位条件得到的聚苯胺膜层对304不锈钢腐蚀防护性能不同,腐蚀电位均正移,腐蚀电流下降。随着聚合电位的升高,腐蚀防护能力下降。 最后,由于聚吡咯的环境稳定性好,无毒害等优点,研究了聚吡咯的不同氧化还原特性对腐蚀防护性能的影响。本文通过恒电位方法合成了聚吡咯膜层,不同恒电位条件下得到的聚吡咯具有不同的氧化还原结构。电化学腐蚀测试结果表明在3.5 wt% NaCl溶液中,不同恒电位条件下得到的聚吡咯膜层对304不锈钢均有防腐作用,对于浸泡初期,聚吡咯膜层的厚度和致密性起到抗腐蚀作用,然而浸泡时间的延长,则出现随着聚合电位的升高,防腐能力下降的趋势。
【关键词】：导电聚合物 腐蚀防护 机理研究 聚苯胺 聚吡咯
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG174
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文献综述12-29
• 1.1 金属腐蚀与防护的科学意义12-14
• 1.2 电子导电型聚合物的概述14-19
• 1.2.1 结构特征与掺杂机制15-16
• 1.2.2 导电聚合物制备方法16-17
• 1.2.3 导电聚合物的应用现状及前景17-19
• 1.3 导电聚合物在金属腐蚀防护领域中的研究19-27
• 1.3.1 导电聚合物在金属防腐领域中的研究现状19-22
• 1.3.2 导电聚合物防腐膜层的制备方法22-24
• 1.3.3 导电聚合物的腐蚀防护机理24-27
• 1.4 本论文的提出与主要研究内容27-29
• 第二章 电化学合成聚苯胺、聚吡咯及其耐蚀性能研究29-48
• 2.1 实验内容29-36
• 2.1.1 试验仪器与主要试剂29-30
• 2.1.2 金属基体及其表面预处理30-31
• 2.1.3 导电聚合物膜层的制备31
• 2.1.4 导电聚合物膜层的物理性能测试31
• 2.1.5 腐蚀性电化学测试实验原理31-36
• 2.1.6 腐蚀性能测试36
• 2.2 结果与讨论36-47
• 2.2.1 导电聚合物的制备36-38
• 2.2.2 红外分析38-39
• 2.2.3 表面形貌表征39
• 2.2.4 开路电位（OCP）分析39-40
• 2.2.5 Tafel 极化曲线分析40-42
• 2.2.6 电化学交流阻抗谱图及其等效电路42-47
• 2.3 机理探索47
• 2.4 本章小结47-48
• 第三章 不同氧化还原状态的聚苯胺腐蚀防护性能的研究48-66
• 3.1 实验内容49-51
• 3.1.1 实验药品和实验仪器49-50
• 3.1.2 不同恒电位条件下的聚苯胺膜层的合成50
• 3.1.3 导电聚合物膜层的物理测试50
• 3.1.4 腐蚀性能测试50-51
• 3.2 结果与讨论51-64
• 3.2.1 不同电位条件下的聚苯胺电化学合成51-53
• 3.2.2 聚苯胺膜的循环伏安性质的测定53-54
• 3.2.3 表面形貌表征54-55
• 3.2.4 开路电位(OCP) 分析55-56
• 3.2.5 Tafel 极化曲线分析56-57
• 3.2.6 交流阻抗谱图和等效电路分析57-64
• 3.3 机理探索64-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 恒电位法聚吡咯腐蚀防护研究66-83
• 4.1 实验方法66-69
• 4.1.1 试剂及实验仪器66-67
• 4.1.2 不同恒电位条件下聚吡咯膜层的合成67
• 4.1.3 导电聚合物膜层的物理性能测试67-68
• 4.1.4 腐蚀性能测试68-69
• 4.2 结果与讨论69-81
• 4.2.1 不同恒电位下聚吡咯膜层的合成69-70
• 4.2.2 循环伏安特性研究70-71
• 4.2.3 表面形貌表征71-72
• 4.2.4 开路电位(OCP) 分析72-73
• 4.2.5 Tafel 极化曲线分析73-75
• 4.2.6 电化学交流阻抗及其等效电路75-81
• 4.3 机理探讨81
• 4.4 本章小结81-83
• 第五章 结论83-84
• 参考文献84-90
• 致谢90-91
• 个人简历91
• 研究生期间发表的论文91

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张颖君;不同酸掺杂聚苯胺—环氧涂层对几种金属防腐性能的影响[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 黄荣;AZ31镁合金表面防腐涂层的制备及耐蚀性研究[D];中南大学;2011年

2 郭亚芳;聚3，4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）的制备及电化学性能的研究[D];天津大学;2010年

3 麻慧;颜（填）料对醇溶性无机富锌漆性能影响的研究[D];燕山大学;2011年

4 郑雪娇;富锌漆耐蚀性检测方法的研究[D];燕山大学;2012年

5 赵洪东;氧化态和掺杂聚苯胺的电沉积及防腐性能研究[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：260731