改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及防腐性能

发布时间：2023-06-03 10:26

　　近年来,金属腐蚀现象日益严重,聚苯胺(PANI)由于众多优点,被广泛应用于防腐涂料中。然而由于PANI分子链刚性强,使得其溶解性和可加工性存在缺陷。氧化石墨烯(GO)表面含有众多的含氧官能团,使得聚合物分子链吸附到GO表面后,所得复合材料在水中的分散性得到提高。因此,将PANI与GO制备成形成复合材料成为改善聚苯胺溶解性与可加工性的有效方法之一。本文采用阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和双子表面活性剂(GS)对GO进行改性,制得系列改性GO,并以改性GO和苯胺(An)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,制得了CTAB改性氧化石墨烯/聚苯胺(CTGO/PANI)复合材料和GS改性氧化石墨烯/聚苯胺(GSGO/PANI)复合材料,最后以CTGO/PANI和GSGO/PANI复合材料为填料,以水性醇酸树脂(WAR)为基体制得环保型复合防腐涂料。具体研究内容如下:(1)采用Hummers法制备GO,并以CTAB和GS为改性剂对GO进行改性,采用Hummers法制备了改性GO。采用红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对改性GO的结构进行分析。结果表明,CTAB和GS成...

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 石墨烯概述
        1.2.1 石墨烯的结构
        1.2.2 石墨烯的性质
        1.2.3 石墨烯的制备方法
    1.3 氧化石墨烯概述
        1.3.1 氧化石墨烯的结构和特征
        1.3.2 氧化石墨烯的制备方法
        1.3.3 氧化石墨烯的功能化改性
    1.4 聚苯胺概述
        1.4.1 聚苯胺的结构
        1.4.2 聚苯胺的合成方法
    1.5 氧化石墨烯/聚合物复合材料
        1.5.1 氧化石墨烯/聚合物复合材料概述及制备方法
        1.5.2 氧化石墨烯/聚合物复合材料在防腐涂料中的研究进展
    1.6 论文的选题意义及研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究内容
2 氧化石墨烯的改性及表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 双子表面活性剂的制备
        2.2.4 氧化石墨烯的制备
        2.2.5 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性氧化石墨烯的制备
        2.2.6 双子表面活性剂(GS)改性氧化石墨烯的制备
    2.3 测试仪器与结构表征
        2.3.1 红外光谱(FTIR)测试
        2.3.2 X射线衍射(XRD)测试
        2.3.3 拉曼光谱(Laman)分析
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.5 场发射扫描电镜(SEM)分析
        2.3.6 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.3.7 原子力显微镜(AFM)分析
        2.3.8 热重分析
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 改性氧化石墨烯的红外谱图分析
        2.4.2 改性氧化石墨烯的X射线衍射分析
        2.4.3 改性氧化石墨烯的拉曼光谱分析
        2.4.4 改性氧化石墨烯的X光电子衍射分析
        2.4.5 不同比例GO/CTAB与GO的扫描电镜图
        2.4.6 不同比例GO/GS与GO的扫描电镜图
        2.4.7 改性氧化石墨烯的透射电镜图分析
        2.4.8 改性氧化石墨烯的原子力显微镜分析
        2.4.9 改性氧化石墨烯的热重分析
    2.5 小结
3 改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要原料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 聚苯胺(PANI)的制备
        3.2.4 CTAB改性氧化石墨烯/聚苯胺(CTGO/PANI)复合材料的制备
        3.2.5 GS改性氧化石墨烯/聚苯胺(GSGO/PANI)复合材料的制备
    3.3 测试仪器与结构表征
        3.3.1 红外光谱(FTIR)测试
        3.3.2 X射线衍射(XRD)测试
        3.3.3 紫外光谱图(UV-Vis)分析
        3.3.4 场发射扫描电镜(SEM)分析
        3.3.5 透射电子显微镜(TEM)分析
        3.3.6 复合材料分散稳定性的分析
        3.3.7 热重分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 不同比例聚苯胺的红外光谱分析
        3.4.2 不同比例聚苯胺的扫描电镜图
        3.4.3 反应时间对聚苯胺形貌的影响
        3.4.4 不同比例聚苯胺对分散液稳定性的影响
        3.4.5 反应时间对聚苯胺分散液稳定性的影响
        3.4.6 聚苯胺复合材料的红外谱图分析
        3.4.7 聚苯胺复合材料的X射线衍射图分析
        3.4.8 聚苯胺复合材料的紫外可见光谱图分析
        3.4.9 CTGO/PANI复合材料的扫描电镜图分析
        3.4.10 GSGO/PANI复合材料的扫描电镜图分析
        3.4.11 聚苯胺复合材料的透射电镜图分析
        3.4.12 聚苯胺复合材料的热重分析
        3.4.13 不同比例复合材料的水分散稳定性分析
        3.4.14 聚苯胺复合材料静置不同时间的分散液图片
    3.5 小结
4 改性氧化石墨烯/聚苯胺/水性醇酸树脂涂料的防腐性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 水性醇酸树脂(WAR)的制备
        4.2.4 CTAB改性氧化石墨烯/聚苯胺/水性醇酸树脂复合乳液的制备
        4.2.5 GS改性氧化石墨烯/聚苯胺/水性醇酸树脂复合乳液的制备
        4.2.6 胶膜的制备
        4.2.7 涂层的制备
    4.3 测试仪器与表征
        4.3.1 涂层附着力测试
        4.3.2 涂层硬度测试
        4.3.3 胶膜的耐水性测试
        4.3.4 涂层的耐盐雾测试
        4.3.5 胶膜的扫描电镜测试
        4.3.6 涂层的电化学性能测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 涂层的力学性能分析
        4.4.2 胶膜的耐水性分析
        4.4.3 胶膜的扫描电镜分析
        4.4.4 涂层的耐盐雾性分析
        4.4.5 CTGO/PANI/WAR涂层的电化学性能分析
        4.4.6 CTGO/PANI/WAR-2涂层随腐蚀时间变化的电化学分析
        4.4.7 GSGO/PANI/WAR涂层的电化学性能分析
        4.4.8 GSGO/PANI/WAR-2涂层随腐蚀时间变化的电化学分析
    4.5 防腐机理探讨
    4.6 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 本文创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录



本文编号：3829160