聚苯胺、聚吡咯的掺杂改性及导电性与防腐性能的研究

论文摘要

本论文采用紫外可见光光谱、红外光谱、扫描电镜以及曲线法等检测手段进行检测;围绕高分子掺杂改性,着重考察了聚苯胺、聚吡咯和掺杂聚吡咯的合成以及对它们对金属镁电极的防腐性能的研究,并对其防腐机理做了探索性的考察。主要内容如下:首先考察了掺杂聚苯胺的防腐性能,结果表明掺杂聚苯胺可以对金属起到一定程度的防腐性能,是因为含有掺杂聚苯胺的膜层与金属之间有一层氧化膜生成,起到保护金属的作用,但其较小电性限制了它的应用。其次考察了聚吡咯性能的研究,结果表明聚吡咯虽然具有比聚苯胺有较高的导电率,且与环氧树脂作用可以起到一定的防腐蚀性能,由于聚吡咯的导电性较小,且难溶解,限制了它的应用。再次考察了掺杂聚吡咯的导电性和防腐性能。以对甲苯磺酸为掺杂剂,三氯化铁为氧化剂,化学氧化毗咯制备了对甲苯磺酸掺杂聚吡咯。考察了掺杂剂与氧化剂的用量对掺杂聚吡咯电导率的影响,得到了较高电导率亚微米级的聚毗咯的优化条件,用UV、IR和SEM对其结构和形貌进行了表征,结果表明,对甲苯磺酸∶吡咯∶三氯化铁物质的量比为0.75∶1∶0.5时,合成的聚吡咯的形貌规则,电导率达42.7 S·cm-1。以聚吡咯为功能成分,环氧树脂为成膜物质,得到一种功能膜,旋涂于金属镁表面,采用极化曲线和开路电位考察了含有聚吡咯的膜层对金属镁的防腐蚀性能。结果表明,含有聚吡咯的膜层对金属镁有很好的防腐蚀性能,腐蚀电流为0.0981 A,腐蚀电位为-0.88V,在膜层与金属镁之间形成了一层钝化膜。最后,为了得到既具有导电性由有防腐蚀性的膜层,本实验采用掺杂的聚吡咯为功能材料与环氧树脂混合,采用极化曲线研究,得到了含有质量分数0.01%掺杂态聚吡咯在多羟基树脂（FS-2060A、FS-3070和FS-4365A）的配合下防腐效果较好,含有质量分数为0.55%本征态聚吡咯与环氧树脂搭配防腐效果最佳,并通过曲线初步探究了其可能的防腐机理,在膜层与金属镁之间形成了一层钝化膜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚苯胺
• 1.2.1 聚苯胺简介
• 1.2.2 导电聚苯胺的合成
• 1.2.3 导电聚苯胺的掺杂
• 1.2.4 导电聚苯胺的防腐机理
• 1.2.5 导电聚苯胺防腐涂料特性
• 1.3 聚吡咯
• 1.3.1 简介
• 1.3.2 合成机理
• 1.3.3 聚吡咯的掺杂
• 1.3.3.1 掺杂改性
• 1.3.3.2 复合改性
• 1.3.3.3 取代改性
• 1.3.3.4 共聚改性
• 1.3.3.5 制备纳米聚吡咯
• 1.3.4 聚吡咯的掺杂及导电原理
• 1.3.5 防腐机理
• 1.4 导电聚合物的发展趋势
• 1.4.1 开发本征型导电涂料
• 1.4.2 研究和开发纳米导电涂料
• 1.5 本课题的研究内容和意义
• 1.5.1 本文研究的内容
• 1.5.2 研究意义
• 第二章 本征态聚苯胺及对甲苯磺酸掺杂聚苯胺对金属镁防腐蚀性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 工艺流程
• 2.2.3 样品的制备
• 2.2.4 表征与测试
• 2.2.5 聚苯胺/羟基丙烯酸树脂涂料的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 紫外-可见光光谱
• 2.3.2 红外光谱
• 2.3.3 电导率
• 2.3.4 掺杂聚苯胺膜层的电子扫描显微镜
• 2.3.5 开路电位时效分析
• 2.3.6 Tafel极化曲线测试
• 2.4 本章结论
• 第三章 本征态聚吡咯的合成及其性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 工艺流程
• 3.2.3 本征态聚吡咯的制备
• 3.2.4 本征态聚吡咯膜层的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 本征态聚吡咯结构的确认
• 2.3.2 Tafel极化曲线测试
• 3.3.3 扫描电镜图
• 3.3.4 开路电位
• 3.4 本章结论
• 第四章 对甲苯磺酸掺杂聚吡咯的合成及表征以及极化曲线研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 工艺流程
• 4.2.3 电极的制备
• 4.2.4 聚合物膜的制备
• 4.2.5 聚吡咯的结构表征与性能检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 电导率的测定
• 4.3.2 掺杂聚吡咯的UV光谱
• 4.3.3 红外光谱解析
• 4.3.4 掺杂剂用量对聚吡咯电导率的影响
• 4.3.5 氧化剂用量对聚吡咯的电导率的影响
• 4.3.6 掺杂聚吡咯的IR光谱
• 4.3.7 掺杂聚吡咯的电子扫描显微镜图
• 4.3.8 Tafel极化曲线测试
• 4.3.9 聚吡咯膜层对金属镁的Tafel曲线
• 4.3.10 聚吡咯膜层对金属镁的开路电位
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间主要研究成果