新型聚苯胺/环氧树脂复合防腐涂料的制备及其涂覆体系防腐性能的研究

摘要

腐蚀无处不在，近年来腐蚀问题得到了广泛的关注，严重的腐蚀例如海水对船舶设备的侵蚀造成了重大的经济损失，甚至可能引发重大的事故。防腐涂料的使用是一种能够有效的减少材料表面腐蚀的举措，因此得到了广泛的研究。本文采用的聚苯胺是一种新型高分子材料，有着成本低廉、化学和热稳定性优良、合成简单、防腐蚀性强等特性。而另一主要成分环氧树脂则具有附着力强、强度高、耐化学品、耐磨等特点，本研究试图将环氧树脂优异的成膜性能和聚苯胺的防腐性能相结合，制备具有更好的防腐效果的功能涂料。本文分别制备了聚苯胺蒙脱土复合物、聚苯胺乳液和聚苯胺微乳液，并将其成功与环氧树脂共混制备防腐涂层。最后利用塔菲尔曲线和电化学阻抗谱技术评价了该涂层在碳钢上对3.5％的氯化钠溶液中的耐腐蚀性能，主要研究成果如下:
　　采用了机械研磨法成功制备了聚苯胺蒙脱土防腐涂层。塔菲尔曲线表明机械研磨法合成的复合物的腐蚀电位为-439.575mV，高于所测的作为对照的环氧涂层的腐蚀电位(-652.116mV)。其腐蚀电流为0.2538μA，远小于所测碳钢的腐蚀电流（20.24μA）。电化学阻抗谱表明其防电化学腐蚀性能优异，其浸泡在3.5％的氯化钠溶液中11天后的涂层电荷传递电阻约为27000Ω.cm2，远高于溶液法制备的聚苯胺蒙脱土防腐涂层。
　　采用乳液合成方法制备了一系列非离子型聚苯胺乳液防腐涂层。塔菲尔曲线表明AEO3/PANI涂层的腐蚀电位为-591.348mV，腐蚀电流为6.433μA。AEO9/PANI涂层的腐蚀电位为-587.186mV，腐蚀电流为0.002717μA。AEO3/AEO9/PANI涂层的腐蚀电位为-501.677mV，腐蚀电流为0.5992μA。所测涂层腐蚀电位均高于对照环氧涂层的腐蚀电位(-652.116mV)，腐蚀电流均小于对照环氧涂层的腐蚀电流（20.24μA）。电化学阻抗谱表明所测涂层在浸泡初期具有良好的防电化学腐蚀性能。
　　采用正丁醇做助乳化剂合成了聚苯胺/十二烷基苯磺酸/AEO-9复合微乳液防腐涂层。塔菲尔曲线表明AEO3/PANI涂层的腐蚀电位为-218.988mV，腐蚀电流为2.800μA。实验涂层腐蚀电位高于对照环氧涂层的腐蚀电位(-652.116mV)，其腐蚀电流小于对照环氧涂层的腐蚀电流(20.24μA)。电化学阻抗谱测试表明实验涂层随着浸泡测试的进行表现出稳定的防腐性能，其阻抗模值稳定在3000Ω.cm2。采用正丁醇做助乳化剂获得的聚苯胺/十二烷基苯磺酸/AEO-9微乳液相比非离子型聚苯胺乳液有着更小更窄的粒径分布，这一特性可能很好地保证了该微乳液的防腐性能的稳定性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 腐蚀概述

1．1．1 腐蚀的损害

1．1．2 海水钢铁腐蚀原电池的构成

1．2 防腐涂料概述

1．2．1 防腐涂料的定义和种类

1．2．2 防腐涂料的防腐机理

1．3 聚苯胺

1．3．1 导电聚合物

1．3．2 聚苯胺的结构和性质

1．3．3 聚苯胺的合成

1．3．4 聚苯胺的防腐机理

1．4 聚苯胺蒙脱土插层复合材料

1．4．1 蒙脱土的性质

1．4．2 插层复合材料的研究

1．5 乳化剂和助乳剂

1．5．1 常见乳化剂种类

1．5．2 常见助乳剂种类

1．6 涂层防腐性能电化学研究方法

1．6．1 开路电位时间曲线

1．6．2 极化曲线

1．6．3 电化学阻抗谱

1．6．4 其他电化学研究方法

1．7 本论文研究内容及思路

第2章 聚苯胺暮脱土复合物／环氧树脂涂覆体系的制备及防腐性能研究

2．1 简介

2．2 实验设计

2．3 实验内容

2．3．1 实验试剂

2．3．2 测试仪器

2．3．3 制备过程

2．4 结构表征与性能测试

2．4．1 X射线衍射图谱(XRD)

2．4．2 傅里叶交换红外光谱(FT-IR)

2．4．3 紫外可见光谱(UV-VIS)

2．4．4 形貌表征

2．4．5 热稳定性测试

2．4．6 导电性能测试

2．4．7 防腐性能测试

2．5 本章小结

第3章 非离子型聚苯胺乳液／环氧树脂涂覆体系的制备及防腐性能研究

3．1 简介

3．2 实验设计

3．3 实验内容

3．3．1 实验试剂

3．3．2 测试仪器

3．3．3 制备过程

3．4 粒径分析

3．5 防腐性能测试

3．5．1 开路电位时间曲线

3．5．2 极化曲线

3．5．3 电化学阻抗谱

3．6 本章小结

第4章 聚苯胺的徼乳液法合成及环氧共混复合涂覆体系的制备

4．1 简介

4．2 实验设计

4．3 实验内容

4．3．1 实验试剂

4．3．2 测试仪器

4．3．3 制备过程

4．4 粒径分析

4．5 防腐性能测试

4．5．1 开路电位时间曲线

4．5．2 极化曲线

4．5．3 电化学阻抗谱

4．6 本章小结

第5章 论文总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

参考文献

已发表和待发表科研成果

致谢