聚苯胺纳米结构的制备及其防腐性能的研究

论文摘要

从纳米结构自组装和聚苯胺的刚性分子链出发,本文分别采用界面聚合法和直接混合反应法制备了一维聚苯胺纳米结构,探讨了产物结构及形成机理,并对其防腐蚀性能和机理进行了研究。主要研究结果如下:1.直接混合反应法是一种有效的制备聚苯胺纳米结构的方法,其产率高于界面聚合法。不同掺杂酸对产物结构和产率存在较大影响。2.在硫酸体系中,采用直接混合反应法合成了聚苯胺纳米纤维,其直径约为60-100 nm,长度达到几个微米,导电率为6.0 S/cm。综合考虑产物形貌、导电率和产率的最优合成条件为:硫酸浓度1 mol/L,苯胺与过硫酸铵配比0.8,反应时间16 h。3.在醋酸体系中,采用直接混合反应法可合成出纳米纤维和纳米管,反应物配比是产物形貌和产率的主要影响因素。在醋酸浓度为1 mol/L,苯胺浓度为0.2 mol/L,过硫酸铵浓度为0.1 mol/L,反应时间为24 h的条件下,可以制备得到螺旋状聚苯胺纳米纤维。4.电化学测试技术研究表明,直接混合反应法合成的聚苯胺纳米纤维具有比常规聚苯胺更好的防腐蚀性能;在3.5%NaCl溶液中,掺杂态聚苯胺产物的防腐蚀性能优于解掺杂态聚苯胺产物。聚苯胺在低碳钢表面钝化形成的氧化膜与纯聚苯胺涂层均具有一定防腐时效性,但防护时间较短。要获得更长期的防腐效果,需开发聚苯胺与常规涂层的混合体系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属材料的腐蚀与防护
• 1.2.1 金属材料的腐蚀类型
• 1.2.2 海洋腐蚀环境
• 1.2.3 海洋腐蚀的防护措施
• 1.2.4 有机涂层的腐蚀防护
• 1.3 聚苯胺纳米结构
• 1.3.1 导电聚合物
• 1.3.2 聚苯胺的分子结构
• 1.3.3 聚苯胺的合成方法
• 1.3.4 聚苯胺纳米结构的合成方法
• 1.3.5 聚苯胺的基本性质
• 1.3.6 聚苯胺纳米结构的应用
• 1.4 聚苯胺与金属腐蚀防护
• 1.4.1 聚苯胺的防腐蚀性能
• 1.4.2 聚苯胺的防腐蚀机理
• 1.4.3 常用的腐蚀评价方法
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 “无模板”法制备聚苯胺纳米结构的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 常规化学氧化法
• 2.3.2 界面氧化聚合法与直接混合反应法对产物形貌的影响
• 2.3.3 合成方法对产率的影响
• 2.3.4 直接混合反应中纤维生长机理分析
• 2.3.5 无酸条件下直接混合反应制备聚苯胺纤维
• 2.4 本章小结
• 第三章 硫酸体系中直接混合反应法制备聚苯胺纳米纤维的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 产物形貌及聚苯胺纳米纤维的形成机理
• 3.3.2 聚苯胺纳米纤维的结构表征
• 3.3.3 反应物配比对产物的影响
• 3.3.4 反应体系酸度对产物的影响
• 3.3.5 反应时间对产物的影响
• 3.3.6 反应温度对产物的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 醋酸体系中合成聚苯胺纳米结构的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 正交试验设计合成聚苯胺纳米结构
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.3.3 小结
• 4.4 醋酸体系中螺旋状聚苯胺纳米纤维的合成
• 4.4.1 螺旋状聚苯胺纳米纤维的合成方法
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 聚苯胺纳米结构防腐性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂及材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 失重试验分析
• 5.3.2 聚苯胺钝化的氧化膜的防腐性能研究
• 5.3.3 纯聚苯胺涂层的防腐性能研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点及意义
• 6.3 对今后工作的建议和展望
• 参考文献
• 博士期间发表的文章
• 致谢