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聚苯胺与石墨烯在防腐涂料中的应用
王耀文
【摘要】：近些年来，随着我国经济的迅速发展，大量钢铁被用于交通、建筑、机械、能源、化工、基础设施、铁路和海洋开发等领域，由此带来的钢铁腐蚀也越来越严重，因此人们对防腐涂料的性能要求也越来越高，传统的有机防腐涂料已经无法满足需求。 为了改善传统防腐涂料存在的孔洞和缺陷，提高涂料的防腐性能，本文分别以聚苯胺、石墨烯和它们的混合物作为填料，填充到环氧树脂涂料中，通过涂膜厚度测试、附着力测试、浸泡实验测试、塔菲尔极化曲线测试等表征手段来探究涂层的防腐性能。 采用原位聚合法制备了纤维状的聚苯胺，并将聚苯胺作为防腐填料添加到环氧树脂涂料中，采用刷涂工艺制备出1%~5%不同含量聚苯胺涂层，通过涂膜厚度测试、附着力测试、浸泡实验测试、塔菲尔极化曲线等表征手段来探究涂层的防腐性能，结果表明聚苯胺的加入能显著提高涂料的防腐性能，随着聚苯胺含量的提高，涂料的防腐性能先提高，后降低，存在一最佳值，经过探索最佳含量为3%。聚苯胺的加入不仅增强了涂层的附着力和致密度，而且由于聚苯胺具有导电性和易氧化还原等特性，因此还同时具有电化学防腐作用。 采用还原氧化石墨法制备了石墨烯，并将石墨烯作为防腐填料加入到环氧树脂涂料中，制备出0.5%~2%不同含量石墨烯防腐涂层，研究表明，石墨烯的加入有效提高了涂层的防腐性能，随着石墨烯含量的增加，涂料的防腐性能先提高，后降低，存在一最佳值，石墨烯含量为1%的涂层防腐效果最好。石墨烯良好的防腐性能主要来自于其优良的导电性、独特的二维片层结构，以及其表面疏水等特性。 将聚苯胺和石墨烯按不同比例（1：9、2：8、3：7）混合后添加到环氧树脂涂料中来研究混合物涂层的防腐性能，并研究两种防腐填料之间的协同作用，在三种比例中，当聚苯胺与石墨烯的比例为1：9时效果最好。
【关键词】：防腐涂料 纳米材料 聚苯胺 石墨烯
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ630.4
【目录】：
摘要5-6
ABSTRACT6-10
第1章 绪论10-20
1.1 船舶腐蚀与防护10-17
1.1.1 海洋防腐的目的10
1.1.2 影响船舶腐蚀的因素及腐蚀特点10-12
1.1.3 船舶表面防护12-15
1.1.4 填料的类型与作用15-17
1.2 本论文的研究背景和内容17-20
1.2.1 论文的研究背景17-18
1.2.2 论文的研究内容18-20
第2章 实验仪器材料及测试方法20-26
2.1 前言20
2.2 实验主要试剂与原料20
2.3 实验主要仪器和设备20-21
2.4 测试表征方法21-25
2.4.1 涂料厚度的测定21
2.4.2 涂料附着力的测定21-22
2.4.3 浸泡实验测试22-24
2.4.4 扫描电子显微镜测试（SEM）24
2.4.5 塔菲尔极化曲线（Tafel plot）24
2.4.6 拉曼光谱分析（Raman）24
2.4.7 X 射线衍射（XRD）24
2.4.8 紫外光谱分析（UV-vis）24-25
2.4.9 傅立叶变换红外光谱（FTIR）25
2.4.10 开路电位曲线测试（OCP）25
2.5 本章小结25-26
第3章 聚苯胺防腐涂料的制备及性能研究26-37
3.1 前言26-27
3.2 聚苯胺涂料的制备27-28
3.2.1 聚苯胺的制备27-28
3.2.2 聚苯防腐胺涂料的制备28
3.3 结果与讨论28-35
3.3.1 聚苯胺微观结构表征与形貌分析28-31
3.3.2 聚苯胺涂层性能测试31-35
3.4 聚苯胺的防腐机理探究35-37
3.5 本章小结37
第4章 石墨烯防腐涂料的制备及性能研究37-50
4.1 前言37-39
4.2 石墨烯防腐涂料制备方法39-40
4.2.1 石墨烯的制备39
4.2.2 石墨烯防腐涂料的制备39-40
4.3 结果与讨论40-47
4.3.1 石墨烯微观结构表征与形貌分析40-41
4.3.2 石墨烯涂层性能测试41-47
4.4 石墨烯涂料的防腐机理探究47-48
4.5 本章小结48-50
第5章 聚苯胺与石墨烯混合涂料的制备及研究50-55
5.1 前言50
5.2 聚苯胺与石墨烯混合防腐涂料的制备50
5.3 聚苯胺与石墨烯混合防腐涂料的性能测试50-54
5.3.1 涂膜厚度的测试50-51
5.3.2 涂膜附着力的测试51
5.3.3 浸泡实验测试51-53
5.3.4 塔菲尔极化曲线测试53-54
5.4 本章小结54-55
结论55-56
参考文献56-63
致谢63
