聚苯胺接枝插层改性锌铝水滑石纳米复合材料的制备与性能研究.pdf

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1、聚苯胺/接枝插层改性锌铝水滑石纳米复合材料的制备与性能研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：胡金龙指导教师：甘孟瑜教授专业：化学工程与技术学科门类：工学重庆大学化学化工学院二O一四年四月 SynthesisandPropertiesofPolyaniline/GraftedIntercalatedZnAl-LayeredDoubleHydroxideNanocompositesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofScienceBy

2、HuJinlongSupervisedbyProf.GanMengyuSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyCollegeofChemistryandChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2014 重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要聚合物/LDH纳米复合材料因其独特且优异的性能在诸多领域引起了材料学界的广泛关注。聚苯胺作为金属防腐保护材料，具有抗点蚀性能好、合成工艺简单、环境稳定性好等优点，被广泛应用于对传统无机防腐材料的复合与修饰，因此本文通过采用PANI修饰缓

3、蚀剂插层改性的ZnAl-LDH工艺来提高防腐性能。而有关聚苯胺修饰改性水滑石复合材料的合成及其在防腐性能方面的应用研究，至今尚鲜见报道。本文采用原位化学氧化接枝法成功地制备了PANI/ZnAl-LDH纳米复合材料，并且探讨了HCl与An的摩尔比、APS与An的摩尔比、ZnAl-V10O286-LDH与An的质量比以及不同反应时间对PANI/ZnAl-LDH复合材料的交流阻抗谱曲线、塔菲尔曲线及产率的影响。比较了PANI、ZnAl-V10O286-LDH与PANI/ZnAl-LDH复合材料的微观结构（包括X射线光电子能谱、红外光谱、X射线衍射光谱），微观形貌（扫描电镜显微图），热稳定性（热重

4、分析）、电化学参数及防腐性能。研究结果表明：①通过对实验条件的选择优化，得到了APTS作为表面改性剂，对插层改性的ZnAl-LDH粒子进行表面有机改性的最适宜条件:mAPTS/mLDH=5%，pH=8.0，t=6h，T=80℃；通过比较单因素条件下的交流阻抗谱曲线、塔菲尔曲线及产率，研究发现，当mLDH/mAn=10%，nHCl/nAn=2:1，nAPS/nAn=1.5:1，t=12h时，PANI/ZnAl-LDH复合材料的阻抗值、腐蚀电位及产率均达到最优，具有较好的电化学性能，具有较好的防腐性能；②通过X射线光电子能谱、红外光谱、X射线衍射光谱对纯PANI、ZnAl-V10O286-LD

5、H与PANI/ZnAl-LDH复合材料进行的表征，比较发现改性水滑石与聚苯胺之间存在一定的相互作用力；通过扫描电子显微镜对其进行的形貌观察，显示改性水滑石颗粒被聚苯胺包覆；通过热重分析仪对其进行热稳定性分析发现，PANI/ZnAl-LDH复合材料比纯PANI具有更好的热稳定性。③通过对PANI、ZnAl-V10O286-LDH与PANI/ZnAl-LDH在一定范围内电化学参数的测试发现，ZnAl-V10O286-LDH被PANI进行修饰之后，其开路电位、腐蚀电位均有一定程度的提高；通过计算机辅助软件计算电化学参数所得的阻抗模值，结果发现，与单一PANI和ZnAl-V10O286-LDH相比

6、，PANI修饰ZnAl-V10O286-LDH复合防腐材料的阻抗模值增大了将近2个数量级。可见，PANI/AD-LDH纳米复合材料具有更好的防腐效果，为自修复涂层的研制，提供了一条可借鉴的途径。关键词：聚苯胺，水滑石，纳米复合材料，电化学性能，防腐性能I 重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTPolymer/LDHnanocompositeshavebeenfocusedmoreextensivelyinmanyfieldsduetoitsexcellentanduniqueproperties.Polyaniline(PANI)hasbeenwidelyusedincomposit

7、ingandmodifyingthetraditionalinorganicanticorrosivematerialsduetoitspittingcorrosionresistance,environmentalstability,simplesynthesisprocessandvariousapplications.Thus,inthepresentwork,PANI/ZnAl-LDHnanocomposites