一类超疏水--自修复水滑石防腐涂层的制备与性能研究

摘要

层状双氢氧化物是近年来受到颇多关注的一类纳米功能材料，其层板成分的可调变性、层间阴离子的可交换性和酸碱性赋予这种材料广泛的应用潜能。本文研究了具有表面超疏水-底层自修复性能的水滑石体系的制备方法和表面分析，并研究了该涂层体系对AZ31B Mg基底耐腐蚀性能的影响。 采用共沉淀和水热合成的方法在AZ31B Mg基底表面制备了缓蚀剂插层水滑石MgAl-LDH。本文选用了两种不同的缓蚀剂阴离子MoO42-、WO42-，成功制得MgAl-LDH-MoO42-/WO42-涂层，并实现了缓蚀剂在含有CO32-、Cl-的腐蚀性阴离子的溶液中了可控释放;通过与不含缓蚀剂的MgAl-LDH-NO3-涂层对比，证明了缓蚀剂-LDH涂层的自修复作用，以及对基底耐腐蚀性能的提升。 LDH层板上由于存在大量羟基而亲水，这种性质增加了涂层与腐蚀介质的接触面积，对涂层的防腐性能有不利影响。为推迟涂层被水渗透时间，延长涂层寿命，同时防止层间的缓蚀剂提前释放，本文在LDH表面构筑了疏水表面。由于LDH涂层特殊的微-纳米多级结构为超疏水表面提供了必要条件，采用直接在表面接枝低表面能的氟硅烷的方式得到了单层的超疏水-缓蚀剂LDH涂层。考虑到纳米涂层的物理阻隔性能较弱，设计了具有“三明治”结构的LDH涂层，一方面增加了涂层总体厚度、提升了涂层的物理阻隔性能，另一方面也保证了底层LDH封装的缓蚀剂在制备过程中不提前释放。为此本文选取PVA作为封孔材料涂覆于MgAl-LDH-WO42-涂层表面，在PVA上用尿素水解法生长一层LDH，经过表面处理得到了表面超疏水、底部封装缓蚀剂的LDH-PVA-LDH复合涂层。 文中对上述涂层每一层的耐腐蚀性能和超疏水特性进行了表征:使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等手段表征LDH的形貌、构造和腐蚀行为，采用直观的光学照片记录涂层样品在3.5wt％NaCl中的腐蚀程度，使用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等表征涂层的耐腐蚀性能，用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)监测缓蚀剂-LDH在腐蚀介质中的释放情况，通过接触角仪监测涂层表面的疏水性能变化。结果表明缓蚀剂-LDH涂层对镁合金的耐腐蚀性能有明显提升，制得的超疏水表面与水静接触角均在153°以上，且耐腐蚀性能与疏水改性前相比有所提升。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1腐蚀背景

1．2镁合金的表面防护概述

1．2．1化学转化膜处理

1．2．2覆盖防腐涂层

1．3层状双氢氧化物(LDH)

1．3．1概述

1．3．2 LDH的性质及应用

1．3．3 LDH的制备方法

1．3．4 LDH涂层的制备方法

1．3．5层状双氢氧化物作为防腐材料的应用

1．4材料的超疏水特性及其在防腐领域的应用

1．4．1概述

1．4．2超疏水在防腐领域的应用

1．5本课题的研究意义和内容

1．5．1研究意义

1．5．2研究内容

2共沉淀和水热合成MgAl-LDH-MoO42-／WO42-涂层及其防腐性能研究

2．1实验部分

2．1．1实验用品及仪器

2．1．2制各缓蚀剂插层LDH的方法

2．2样品表征

2．3结果讨论

2．3．1关于实验条件的说明

2．3．2 MgAl-LDH-MoO42-涂层的表面分析

2．3．3 MgAl-LDH-WO42-涂层的表面分析

2．3．4 MgAl-LDH-NO3-涂层的表面分析

2．3．5 LDH涂层的耐腐蚀性能

2．3．6 LDH涂层在AZ31B Mg基底上可能的腐蚀机理

2．4小结

3层状双氢氧化物超疏水表层的构筑方法及性能研究

3．1实验部分

3．1．2 MgAl-LDH-MoO42-／WO42-涂层的表面疏水改性方法

3．2样品表征

3．3结果讨论

3．3．1 PFDTMS表面改性前后涂层的疏水性能表征

3．3．2超疏水表面的形貌分析

3．3．3水滑石防腐体系的耐腐蚀性能

3．4小结

4结论、创新点与展望

4．1结论

4．2创新点

4．3展望

致谢

参考文献

附录