功能酸二次掺杂聚苯胺的制备及防腐性能研究

发布时间：2017-09-16 08:31

  本文关键词：功能酸二次掺杂聚苯胺的制备及防腐性能研究

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【摘要】：聚苯胺具有良好的导电性和独特的掺杂-解掺杂特性,其独有的抗划伤和抗点蚀性能使其在金属防腐领域拥有巨大的发展前景。本论文主要利用直接混合法在不同的酸体系中制备聚苯胺纳米纤维,通过扫描电镜、红外光谱仪和紫外光谱仪对其形貌及结构进行表征分析,探索反应酸体系与聚苯胺纳米材料形貌、性能之间的关系；用不同解掺杂剂对掺杂态聚苯胺进行解掺杂,研究不同解掺杂剂对其形貌和结构的影响；筛选具有防腐功能性官能团的酸体系对本征态聚苯胺进行二次掺杂,得到同时具有良好形貌和防腐官能团的二次掺杂态聚苯胺材料；利用电化学测试技术对聚苯胺薄膜在天然海水体系的防腐蚀性能和防腐时效性进行研究分析,探索其防腐保护机理。主要研究结果如下：1.直接混合法是一种简便高效的聚合方法,不同酸体系中可制备出形貌不同的聚苯胺产物,酒石酸体系下可制备高品质的纤维长径比大于硫酸体系的聚苯胺产物,其直径在80-120 nm之间,长度达到几个微米并组成致密的网状结构。对酒石酸体系不同条件下制备聚苯胺产物的形貌进行分析,得到该体系下的最佳制备条件为：酒石酸浓度0.1 mol/L、温度20℃、反应时间24 h。2.氨水是一种理想的解掺杂剂,解掺杂聚苯胺对产物形貌影响较小,而碳酸氢钠和氢氧化钠则会对形貌产生破坏。二次掺杂可以为本征态聚苯胺引入全新的官能团,经过单宁酸和钼酸二次掺杂后的聚苯胺较本征态聚苯胺的原有形貌明显改善,得到了纤维长度和比例都明显变大的二次掺杂态产物。3.涂覆聚苯胺薄膜的电极开路电位相比于裸钢发生负移,腐蚀速度普遍降低,说明不同聚苯胺产物都具有一定的防腐效果,对腐蚀时的阴极反应起作用。酒石酸一次掺杂聚苯胺的防腐蚀效率为59.27%,单宁酸二次掺杂聚苯胺薄膜的防腐蚀效率达到63.43%,钼酸二次掺杂聚苯胺的防腐蚀效率达到了74.23%,表明二次掺杂聚苯胺比一次掺杂态具有更好的防腐蚀效果,经防腐官能团二次掺杂的聚苯胺比普通二次掺杂的具有更好的防腐保护性能。4.酒石酸-EB-单宁酸聚苯胺薄膜能长时间高效率的保护金属,其防腐蚀效率最高可达86.02%,浸泡7天后仍然保持在78.84%。相同条件下酒石酸一次聚苯胺防腐蚀效率最高仅为68.97%,浸泡7天后为59.70%,酒石酸二次掺杂聚苯胺防腐蚀效率最高为74.51%,浸泡7天后为69.41%,硫酸-EB-单宁酸聚苯胺防腐蚀效率最高为76.70%,浸泡7天后为63.76%。
【关键词】：聚苯胺 掺杂 功能酸 电化学测试 防腐蚀性能
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ342;TG174.23
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 绪论10-27
• 1.1 金属腐蚀与防护10-15
• 1.1.1 金属腐蚀与防护的意义10-12
• 1.1.2 海洋环境金属防腐控制方法12-13
• 1.1.3 金属腐蚀的评价方法13-15
• 1.2 聚苯胺的结构、性质与应用15-22
• 1.2.1 导电聚合物的发展与性质15-17
• 1.2.2 聚苯胺的分子结构17-18
• 1.2.3 聚苯胺的合成方法18-19
• 1.2.4 聚苯胺的基本性质19-20
• 1.2.5 聚苯胺的应用领域20-22
• 1.3 聚苯胺的防腐性能与机理22-25
• 1.3.1 聚苯胺的防腐作用22-23
• 1.3.2 聚苯胺的防腐机理23-25
• 1.4 本论文的研究目的与研究内容25-27
• 2. 直接混合法制备一次掺杂态聚苯胺的研究27-44
• 2.1 实验试剂及仪器27-28
• 2.1.1 实验试剂27-28
• 2.1.2 实验仪器28
• 2.2 实验内容28-30
• 2.2.1 掺杂态聚苯胺的制备28-29
• 2.2.2 反应条件影响聚苯胺形貌的探究29
• 2.2.3 聚苯胺产物的表征29-30
• 2.3 实验结果与讨论30-42
• 2.3.1 反应过程30-33
• 2.3.2 不同酸体系聚苯胺产物的形貌与产率33-34
• 2.3.3 聚苯胺产物的红外-紫外光谱图34-38
• 2.3.4 制备聚苯胺的最佳优化条件38-42
• 2.4 本章小结42-44
• 3. 解掺杂与二次掺杂聚苯胺的制备及表征44-58
• 3.1 实验试剂及仪器44-45
• 3.1.1 实验试剂44-45
• 3.1.2 实验仪器45
• 3.2 实验内容45-46
• 3.2.1 掺杂态聚苯胺的制备45
• 3.2.2 聚苯胺的解掺杂45
• 3.2.3 聚苯胺的二次掺杂45-46
• 3.2.4 聚苯胺产物的表征46
• 3.3 实验结果与讨论46-57
• 3.3.1 解掺杂剂对聚苯胺产物的影响46-48
• 3.3.2 解掺杂-二次掺杂过程对聚苯胺形貌的影响48-51
• 3.3.3 聚苯胺产物的红外-紫外光谱图51-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4. 海水体系功能酸二次掺杂聚苯胺的防腐性能研究58-78
• 4.1 实验试剂及仪器58-59
• 4.1.1 实验试剂58-59
• 4.1.2 实验仪器59
• 4.2 实验内容59-61
• 4.2.1 工作电极的制备59
• 4.2.2 待测聚苯胺的选取59-60
• 4.2.3 聚苯胺薄膜的制备60
• 4.2.4 防腐蚀性能测试60-61
• 4.3 实验结果与讨论61-77
• 4.3.1 覆膜前后的自腐蚀电位61-62
• 4.3.2 一次掺杂态聚苯胺的防腐蚀性能62-64
• 4.3.3 二次掺杂态聚苯胺的防腐蚀性能64-67
• 4.3.4 聚苯胺薄膜的防腐时效性测试67-76
• 4.3.5 聚苯胺对金属的防腐保护机理76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5. 结论与展望78-80
• 5.1 主要结论78-79
• 5.2 对今后工作的建议和展望79-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-87
• 攻读学位期间发表的学术论文目录87-88

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本文编号：861974