基于改性氧化石墨烯的金属防腐涂料的制备与研究
发布时间：2021-09-05 16:49
伴随着金属的广泛使用,其自身的腐蚀问题成为了一个亟待解决的环节。一般解决的办法有混入不活泼元素,加入缓蚀剂,以及涂层隔膜法等。这其中涂层阻隔法的应用最广,抗蚀效果也最好,因此本文主要研究的内容即是制备一种防腐性能优异的金属涂料。具体的过程如下:首先我们以环氧树脂E44作为基体树脂,挑选了三款室温型固化剂,分别是低分子聚酰胺、乙二胺、甲基环戊二胺,接着我们通过计算得出了其理论添加量,并在此基础上,根据单因素试验法对固化剂进行了优选,同时确定了树脂和固化剂的最佳比例,这里主要以漆膜的机械性能为评判标准,电化学性能作为辅助。最终我们选择的固化剂是低分子聚酰胺651,环氧树脂与其的最佳配比为10:3.5。做好了基础工作,我们便针对如何提升漆膜的性能做研究。考虑到氧化石墨烯拥有很好的阻隔屏蔽性能,已有研究也表明其对漆膜的防腐性能有极大的促进作用,但其自身易团聚的特性以及与树脂的不相容性,这在某种程度上限制了功能,因此我们通过Hummers法自制了氧化石墨烯,尝试了一种新的改性方法,即在IPTMS的作用下,使得纳米二氧化钛与氧化石墨烯实现接枝作用。并对自制的氧化石墨烯和改性后的TiO2-GO进行了...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１双酚Ａ型环氧树脂分子结构丨７｜??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ?ｅｐｏｘｙ??
１２］。不过由于氯化??橡胶固含量较低，实际制备的漆膜厚度有限，若要达到漆膜厚度要求，就必须增??加刷涂次数，便会极大影响生产效率；加上在其生产过程中会使用到ＣＣ１３或ｅｃｕ，??这两种物质都是很强的污染源，受限于近几年颁布的绿色环保政策，使得氯化橡??胶涂料在整个防腐涂料市场中所占的比例大幅下降，仅为２％－３％。??Ｃｌ＼?，ＣＩ??Ｃｌ?ＣＨ—ＣＨ?Ｃｌ??＼ｙ?＼?／??Ｈ３Ｃ?—?Ｃ?ＣＨ??，’〒?ＣＨ???－Ｃｌ?ＣＨ３?／?＼?』ｎ??Ｃｌ?Ｃｌ??图１－３氯化橡胶分子结构［ｎ］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ?ｒｕｂｂｅｒ??Ａ．Ｓａｋｈｒｉ等［１３］分别向氯化橡胶中加入磷酸锌和聚苯胺，制备了两种耐腐蚀??的涂料，并将其涂覆在碳钢上对比它们的性能进行了对比，最终两种涂料都表??现出较原有氯化橡胶更出色的防腐性能。??Ｐ．?Ｒ．?ＳＥＲＥ等［１４］用氯化橡胶涂料研宄了碳钢表面结构和粗糙度对漆膜附着??力和防腐性能的影响。??１．３．?３无机防腐涂料??无机防腐涂料常搭配锌粉一起使用，按成膜物质不同可以分为溶剂型和水性??两类。前者主要成分为硅酸乙酯，在成膜过程中，硅酸乙酯中的烷氧基会吸收空??气中的湿气，发生水解反应，形成硅氧烷聚合物．反应过程如下；后者则是以硅酸??盐为主要基料，通常以碱金属的钾盐、钠盐最为常川丨１５．?１６］。??９??
山东大学硕士学位论文??Ｓｉ（ＯＥｔ）４?＋?２ｘＨ２０?Ｓｉ〇２ｘ（〇Ｅｔ）４（ｉ－Ｘ）?＋?４ｘＥｔＯＨ??（式?１－１）??据美国ＮＡＳＡ调查表明，在所有富锌涂料中，水性无机富锌涂料防腐性能??是最优异的，它在海洋大气条件下的使用期限至少为２５ａ。此外，且其价格低??廉，无毒环保，成膜性好，因此具有极佳的应用前景。??ＡＫＢＡＲＩＮＥＺＨＡＤ?Ｅ等［１７］通过向娃酸乙酯中力口入聚苯胺和膨润土的纳米复??合物，制得的涂料防腐性能非常出色。??ＬＩ?Ｓ?Ｘ等［１８］以无机富锌硅酸钾为底料，讨论了三种不同的有机蒙脱土对漆??膜防腐性能的影响。??１．４氧化石墨稀与纳米二氧化钦??１．４．１氧化石墨烯??氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，尽管氧化过程在一定程度上破坏了石墨烯??的高度共轭结构，但是整体上仍保留了原有的二维片层结构，片层厚度为约］ｎｍ，??略大于石墨层间距〇．３４ｎｍ，这主要是因为其端面接枝了有机基团，包括羟基、羧??基、环氧基等，以及吸附了部分水分子所导致的。所谓结构决定性由此我们??可以得知，氧化石墨烯继承了石墨烯的诸多特性，包括优异的力学、热学性能等，??同时相比石墨烯，又具备了更多的反应活性［１９－２１：］。??ｍ（）ｒ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＯＨ??〇?ＴｖＳ＾Ｖ－ｃｏｏｈ??丨丨。义丫??ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??图１－４氧化石墨烯结构??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯胺复合材料对金属防腐性能综述[J]. 段加超,李吉焱. 世界有色金属. 2018(12)
[2]浅谈金属的腐蚀原理和保护措施[J]. 王纪云. 中外企业家. 2018(23)
[3]影响金属材料耐蚀性因素的研究和探讨[J]. 王亚健. 科技风. 2018(20)
[4]聚苯胺的发展及其防腐性能研究[J]. 许颖蕊,李丽华,张金生,刘宁,王晶. 当代化工. 2017(11)
[5]氯化橡胶结构、重防腐涂料应用及绿色发展趋势[J]. 张昱超,罗睿轶,黄帅宇,王洁萌,李文卓. 涂料技术与文摘. 2017(07)
[6]金属腐蚀严重,水性环氧防腐涂料成趋势[J]. 叶春波. 石油化工腐蚀与防护. 2017(01)
[7]氯化橡胶涂料市场前景分析[J]. 刘潇. 化学工业. 2016(06)
[8]防腐涂料的研究进展[J]. 刘永超,赵雄燕,王鑫,耿耀宗. 化工新型材料. 2016(04)
[9]KH560改性纳米二氧化钛对环氧涂层性能影响[J]. 何毅,陈春林,钟菲,范毅,徐中浩. 材料科学与工艺. 2014(06)
[10]环氧树脂基粉质漆作为钢件的底漆[J]. Josef Kraus. 现代制造. 2013 (32)
博士论文
[1]氧化石墨烯的功能化及其衍生物、复合物的制备与性能研究[D]. 陈建丽.吉林大学 2013
硕士论文
[1]颜填料的改性和水性环氧防腐涂料的制备与性能研究[D]. 赵剑媛.北京化工大学 2018
[2]纳米二氧化钛在金属防护涂料中应用研究[D]. 解双英.北京化工大学 2011
本文编号：3385723
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１双酚Ａ型环氧树脂分子结构丨７｜??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ?ｅｐｏｘｙ??
１２］。不过由于氯化??橡胶固含量较低，实际制备的漆膜厚度有限，若要达到漆膜厚度要求，就必须增??加刷涂次数，便会极大影响生产效率；加上在其生产过程中会使用到ＣＣ１３或ｅｃｕ，??这两种物质都是很强的污染源，受限于近几年颁布的绿色环保政策，使得氯化橡??胶涂料在整个防腐涂料市场中所占的比例大幅下降，仅为２％－３％。??Ｃｌ＼?，ＣＩ??Ｃｌ?ＣＨ—ＣＨ?Ｃｌ??＼ｙ?＼?／??Ｈ３Ｃ?—?Ｃ?ＣＨ??，’〒?ＣＨ???－Ｃｌ?ＣＨ３?／?＼?』ｎ??Ｃｌ?Ｃｌ??图１－３氯化橡胶分子结构［ｎ］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ?ｒｕｂｂｅｒ??Ａ．Ｓａｋｈｒｉ等［１３］分别向氯化橡胶中加入磷酸锌和聚苯胺，制备了两种耐腐蚀??的涂料，并将其涂覆在碳钢上对比它们的性能进行了对比，最终两种涂料都表??现出较原有氯化橡胶更出色的防腐性能。??Ｐ．?Ｒ．?ＳＥＲＥ等［１４］用氯化橡胶涂料研宄了碳钢表面结构和粗糙度对漆膜附着??力和防腐性能的影响。??１．３．?３无机防腐涂料??无机防腐涂料常搭配锌粉一起使用，按成膜物质不同可以分为溶剂型和水性??两类。前者主要成分为硅酸乙酯，在成膜过程中，硅酸乙酯中的烷氧基会吸收空??气中的湿气，发生水解反应，形成硅氧烷聚合物．反应过程如下；后者则是以硅酸??盐为主要基料，通常以碱金属的钾盐、钠盐最为常川丨１５．?１６］。??９??
山东大学硕士学位论文??Ｓｉ（ＯＥｔ）４?＋?２ｘＨ２０?Ｓｉ〇２ｘ（〇Ｅｔ）４（ｉ－Ｘ）?＋?４ｘＥｔＯＨ??（式?１－１）??据美国ＮＡＳＡ调查表明，在所有富锌涂料中，水性无机富锌涂料防腐性能??是最优异的，它在海洋大气条件下的使用期限至少为２５ａ。此外，且其价格低??廉，无毒环保，成膜性好，因此具有极佳的应用前景。??ＡＫＢＡＲＩＮＥＺＨＡＤ?Ｅ等［１７］通过向娃酸乙酯中力口入聚苯胺和膨润土的纳米复??合物，制得的涂料防腐性能非常出色。??ＬＩ?Ｓ?Ｘ等［１８］以无机富锌硅酸钾为底料，讨论了三种不同的有机蒙脱土对漆??膜防腐性能的影响。??１．４氧化石墨稀与纳米二氧化钦??１．４．１氧化石墨烯??氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，尽管氧化过程在一定程度上破坏了石墨烯??的高度共轭结构，但是整体上仍保留了原有的二维片层结构，片层厚度为约］ｎｍ，??略大于石墨层间距〇．３４ｎｍ，这主要是因为其端面接枝了有机基团，包括羟基、羧??基、环氧基等，以及吸附了部分水分子所导致的。所谓结构决定性由此我们??可以得知，氧化石墨烯继承了石墨烯的诸多特性，包括优异的力学、热学性能等，??同时相比石墨烯，又具备了更多的反应活性［１９－２１：］。??ｍ（）ｒ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＯＨ??〇?ＴｖＳ＾Ｖ－ｃｏｏｈ??丨丨。义丫??ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??图１－４氧化石墨烯结构??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯胺复合材料对金属防腐性能综述[J]. 段加超,李吉焱. 世界有色金属. 2018(12)
[2]浅谈金属的腐蚀原理和保护措施[J]. 王纪云. 中外企业家. 2018(23)
[3]影响金属材料耐蚀性因素的研究和探讨[J]. 王亚健. 科技风. 2018(20)
[4]聚苯胺的发展及其防腐性能研究[J]. 许颖蕊,李丽华,张金生,刘宁,王晶. 当代化工. 2017(11)
[5]氯化橡胶结构、重防腐涂料应用及绿色发展趋势[J]. 张昱超,罗睿轶,黄帅宇,王洁萌,李文卓. 涂料技术与文摘. 2017(07)
[6]金属腐蚀严重,水性环氧防腐涂料成趋势[J]. 叶春波. 石油化工腐蚀与防护. 2017(01)
[7]氯化橡胶涂料市场前景分析[J]. 刘潇. 化学工业. 2016(06)
[8]防腐涂料的研究进展[J]. 刘永超,赵雄燕,王鑫,耿耀宗. 化工新型材料. 2016(04)
[9]KH560改性纳米二氧化钛对环氧涂层性能影响[J]. 何毅,陈春林,钟菲,范毅,徐中浩. 材料科学与工艺. 2014(06)
[10]环氧树脂基粉质漆作为钢件的底漆[J]. Josef Kraus. 现代制造. 2013 (32)
博士论文
[1]氧化石墨烯的功能化及其衍生物、复合物的制备与性能研究[D]. 陈建丽.吉林大学 2013
硕士论文
[1]颜填料的改性和水性环氧防腐涂料的制备与性能研究[D]. 赵剑媛.北京化工大学 2018
[2]纳米二氧化钛在金属防护涂料中应用研究[D]. 解双英.北京化工大学 2011
本文编号：3385723
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