【摘 要】
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在国民经济迅速发展的今天,海洋资源的开发与利用对发展沿海地区经济具有重大的战略意义,但是海洋环境下存在的金属腐蚀现象日益严重,传统的金属材料防腐手段面临着严峻挑战,所以采取合适的绿色环保型防腐手段,减缓金属在海洋环境下的腐蚀具有重大意义。科学研究证明,超疏水表面防腐技术在金属表面防腐工作方面具有广泛的应用前景,受到海洋贻贝分泌多巴胺所具有的超强粘附能力的启发,本文主要利用聚多巴胺功能修饰的方法在块
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在国民经济迅速发展的今天,海洋资源的开发与利用对发展沿海地区经济具有重大的战略意义,但是海洋环境下存在的金属腐蚀现象日益严重,传统的金属材料防腐手段面临着严峻挑战,所以采取合适的绿色环保型防腐手段,减缓金属在海洋环境下的腐蚀具有重大意义。科学研究证明,超疏水表面防腐技术在金属表面防腐工作方面具有广泛的应用前景,受到海洋贻贝分泌多巴胺所具有的超强粘附能力的启发,本文主要利用聚多巴胺功能修饰的方法在块状金属锌材料与超级铁素体不锈钢B44660表面成功构建超疏水结构并研究其在海洋环境下的耐腐蚀性能。实验首先对聚多巴胺薄膜形成过程中:粗糙度,温度等实验条件进行变量优化,并结合一种紫外臭氧处理技术的新方法,提高其薄膜与基体之间的结合力,为材料表面低表面能物质修饰提供稳定基础。本文主要利用多巴胺自聚合反应及与低表面能物质间加成反应的结合方法构建材料表面的超疏水结构,实验中选用了两种低表面能物质修饰十八胺(ODA)和1H,1H,2H,2H-perfluorodecanethiol(PFDT),按照最优化条件,成功构建稳定的超疏水结构,并进行两种超疏水聚多巴胺薄膜优异性的比较与选择。其次,为考量材料表面超疏水结构的耐腐蚀性能,分别对在锌和超铁B44660表面构建的两种聚巴胺复合薄膜从电化学腐蚀行为(极化曲线和阻抗谱)分析,普通浸泡实验,微观形貌分析,抗海洋生物附着污损实验,加入腐蚀抑制剂和水雾凝聚等方法实验,结合接触角测量综合分析。结果表明:锌材料表面Zn/PDA/PFDT与Zn/PDA/ODA复合薄膜结构稳定存在,可达到超疏水状态,超级铁素体不锈钢B44660表面Fe/PDA/PFDT和Fe/PDA/ODA两种复合薄膜结构稳定存在,但Fe/PDA/PFDT达到超疏水状态,而Fe/PDA/ODA并未达到超疏水状态。而且两种金属基表面利用PFDT这一低表面能修饰物质修饰所得到的超疏水薄膜的疏水性与耐腐蚀性能均优于ODA,同时,在PFDT/乙醇溶液里分别加入不同浓度的维生素E抑制剂((+)-α-Tocopherol)均可提高金属基/PDA/PFDT在3.5wt.%Na Cl水溶液的耐腐蚀性能。通过腐蚀性机理分析可知,其优异的耐腐蚀性是由于材料表面超疏水结构存在“微纳米空气谷”结构。其原理为:在其微纳米结构和低表面能物质修饰的共同作用下,材料表面固液接触界面截留了一层“空气谷”,这层“空气谷”极大地阻碍隔离了强腐蚀性氯离子在溶液与固体界面间的扩散和迁移,腐蚀介质一般不会穿透这层“空气谷”与金属基体接触进行反应,才使其具有良好的耐腐蚀性作用。本论文的研究可以为提高金属材料在海洋环境下的耐腐蚀性能提供参考,为海洋防腐工作提供科学依据。
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