二维纳米片/导电聚合物有机复合涂层的制备及防腐性能的研究

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:adamadama
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有机涂层是应对腐蚀最为有效的防护策略之一,然而,在溶剂蒸发过程中涂层内部会残留大量微孔,这些微孔的存在使外部介质易渗透到金属基体中,从而降低抗蚀性能。近年来,独特片层结构的二维纳米材料具有优异的物理阻隔性能,既可以防止腐蚀介质的渗透,又可以填充有机涂层中的微孔、针孔等缺陷。另外,为了增强抗蚀性能,在涂层中加入导电高分子也是常用的有效方法。结合物理防腐和电化学防腐机理,本文将导电聚合物与二维纳米片进行插层反应,再将其添加到有机基体中制备了防腐性能优异的涂层。主要内容如下:(1)通过聚苯胺(PANI)与二维Ti3C2Tx进行插层反应制成了MXene@PANI复合物,再将MXene@PANI添加到聚氨酯(PU)基体中,得到了MXene@PANI/PU防护涂层。结果表明,MXene@PANI 1:1涂层附着力和硬度最大,分别为5.9 MPa、76 HA;断裂拉伸强度最大,为3.43 MPa。浸入3.5 wt%NaCl溶液60天后MXene@PANI 1:1涂层表面无明显腐蚀现象,腐蚀电位为-0.300 V,腐蚀电流为3.709×10-9 A·cm-2,阻抗模量值为1.93×10~8Ω·cm~2,均优于纯PU(-0.729 V,5.263×10-6A·cm-2,6.07×10~3Ω·cm~2)。耐腐蚀性能的提高归因于两点:MXene改善了PANI的电化学活性,提高了PANI的电化学防腐蚀性能;Ti3C2Tx纳米片可作为二维屏障,抑制腐蚀性介质进入涂层内部,提高了其长效防护性能。(2)通过苯胺四聚体(TA)与层状双金属氢氧化物(LDH)进行插层反应制成了TA@LDH复合物,再将TA@LDH添加到PU基体中,得到了TA@LDH/PU防护涂层。结果表明,TA@LDH的加入,提高了PU的力学性能,TA@LDH/PU涂层附着力最高为0级,硬度为6 H;拉伸强度为0.6 MPa。浸入3.5 wt%NaCl溶液72 h后,TA@LDH/PU涂层腐蚀电位为-0.594 V,腐蚀电流为2.273×10-7A·cm-2,阻抗模量值为3.56×10~7Ω·cm~2;本项工作说明通过合理掺杂TA@LDH对PU基体进行调节,是提高材料防腐性能的有效手段。(3)通过聚吡咯(PPy)与LDH进行插层反应制成了PPy@LDH复合物,再将PPy@LDH添加到环氧树脂(EP)基体中,得到了PPy@LDH/EP防护涂层。结果表明,PPy@LDH的加入,提高了EP的力学性能,PPy@LDH/EP涂层附着力最高为0级,硬度为6 H;PPy@LDH 1:6时的拉伸强度最大,为87 MPa。浸入3.5 wt%NaCl溶液72 h后,PPy@LDH/EP涂层腐蚀电位为-0.376 V,腐蚀电流为5.834×10-9A·cm-2,阻抗模量值为5.67×10~6Ω·cm~2,均优于纯EP(-0.793 V,9.471×10-6 A·cm-2,3.51×10~3Ω·cm~2);本项工作说明通过合理掺杂PPy@LDH对EP基体进行调节,是提高材料防腐性能的有效手段。
其他文献
随着传统化石燃料的不断枯竭和环境污染情况的不断恶化,绿色新能源的开发和利用迫在眉睫。锌-空气电池因其理论能量密度大、稳定性高、安全等特点而倍受青睐。但是,传统贵金属Pt基阴极氧还原反应催化剂因价格昂贵和抗甲醇性能低,约束了锌-空气电池的大规模商业化应用。开发低成本和高效能的非贵金属阴极催化剂有助于提高电池使用性能,成为解决这一瓶颈问题的关键。金属酞菁具有仿生活化氧分子功能,在催化阴极氧还原反应领域
学位
高性能室温磷光(RTP)材料,特别是具有肉眼可捕获的超长寿命室温磷光(URTP)材料,已被广泛地应用于信息加密、分子开关、延时照明和生物成像等领域。室温磷光碳点(RTP CDs)材料因其具有丰富的表面官能团、优异的光学性能和低廉的制备成本,表现出巨大的优势。然而,大多数RTP CDs的寿命(数百毫秒)和延迟时间(肉眼可见仅几秒)相对较短。目前大多数RTP CDs的制备过程为两步法:通过混合各种不同
学位
电磁波防护材料已经广泛应用于国防、医疗等众多领域。二维层状金属碳化物(MXene)作为一种新型二维材料,有着独特的层状结构、良好的导电性、众多表面官能团和缺陷,在储能材料、吸附材料,还有吸波材料方面,都有非常多应用。在吸波材料方面,独特的结构和特性使其应用广泛,但由于高的电导性会导致阻抗匹配较差,限制了电磁波的吸收性能。本文将MXene(Ti3C2Tx)作为研究目标,通过掺杂、煅烧、磁化、复合等手
学位
水凝胶生物支架由于含水量高、溶胀快、粘弹性可控以及良好的生物相容性等优势,在组织工程学领域中常被用于模拟细胞外基质(ECM)。目前,水凝胶的性能对间充质干细胞(MSC)分化的影响的研究人员仍主要停留在二维平面层次。并且未有研究提出利用同一基质材料体系,调节其结构性能。并且考察水凝胶机械强度对间充质干细胞分化行为的影响。基于此,本研究采用明胶作为水凝胶基体,通过修饰相应的官能团,构筑不同交联方式的明
学位
二维(2D)电极应用于钾离子电池(PIBs)具有能量密度高、容量大的优点。然而,充放电过程中大尺寸K+引起的体积变化显著以及电极界面扩散动力学缓慢的问题阻碍了其电化学性能的提高。基于此,本论文以二维层状过渡金属硫化物MoS2电极为研究对象,通过引入导电基体MXene以及缺陷工程修饰策略实现二维复合电极的界面离子缺陷调控,从而进一步调节二维MoS2基电极的储钾性能。论文中不仅详细研究了制备的电极材料
学位
氢能作为一种理想的二次能源,已被纳入我国新能源战略布局中,尤其是近年来我国氢能发展步入快车道,正迎来由示范应用到规模化应用的关键阶段。水裂解技术作为一种理想的可持续制氢技术,可以实现绿色制氢,解决能源匮乏和环境污染问题。但其析氧反应(OER)动力学迟缓,涉及四电子转移过程,且需要高过电位才能发生反应,严重制约了电解水过程的能量转换效率。因此,如何制备出高效、低过电势的OER催化剂以达到最佳的水氧化
学位
随着工业迅速发展,人民的生活质量得到了极大的提升,但也给环境带来了日益严峻的挑战。工业源挥发性有机化合物(VOCs)作为一类重要的空气污染物,是形成光化学烟雾、灰霾等大气污染的重要前体物,会对人体健康造成严重的危害。VOCs的高效治理对于提高空气质量至关重要,对其消减技术的研发是当前环境领域的研究热点。在众多VOCs控制技术中,催化燃烧法由于成本低廉、操作简便、净化效果好等优点而被广泛应用。随着该
学位
HgI2具有较大的原子序数,较大的禁带宽度(2.13 e V),高的能量分辨能力、高的X、γ射线的探测效率和出色的空间分辨率等优点,是优异的室温核辐射探测器和医学成像的材料。同时其光电线性吸收系数大,是典型的二维范德华层状材料,在光电子和发光领域具有潜在应用价值。由于其化学稳定性差、化学活性强易挥发和其发光具有温度依赖性等限制了其进一步的应用。通过有机杂化改性得到的有机-无机杂化材料不仅保持原无机
学位
钛合金因其高比强度、耐高温等优点成为目前航空航天发动机提高推重比的首选材料。但由于钛合金硬度低、耐磨性差且亲氧势能比较高,容易与氧气发生反应进而影响发动机性能,这在很大程度上限制了钛合金在航空航天领域的深度应用。基于上述问题,本文在TC11钛合金表面通过微弧氧化技术制备掺杂稀土氧化物颗粒的氧化物层,并以此为基采用复合磁控溅射制备高熵合金薄膜,以期获得耐磨性及高温抗氧化性能优异的复合涂层,提升其钛合
学位
锌锰电池作为一种便携的储能装置,在人们的日常生活中无处不在。但其作为一次电池,不可避免的会在使用过程中产生大量废旧电池,不当的处置会对环境造成严重的污染,危害人体健康。目前一些常用的电池回收方法存在污染严重、成本高等问题。为了更好的利用废旧锌锰电池,将其电极材料用作催化剂处理有机废水,实现资源化利用。将回收的正极材料用作催化剂与单过硫酸盐(PMS)构成高级氧化体系对有机废水进行降解处理;将回收的负
学位