超疏水性聚苯胺微_纳米结构的制备及防腐性能研究

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1、‘：１０７０８论文分类号：２学校代码学号：１５０８０５１纖浼蚤＃孩大ｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文＇ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ超疏水性聚苯胺微／纳米结构的制备及防腐：一二氟＝三零：｜论文答辩曰期：２０１８年５月，｜｜｜｜｜｜■ｍＩｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｕ＾——■■＿■—■Ｓ＾＾ＢＳＢ：ＢＢＳ申请工学硕士学位论文论文题目：超疏水性聚苯胺微/纳米结构的制备及防腐性能

2、研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：严涛导师：费贵强教授王海花教授2018年5月PreparationofSuperhydrophobicPolyanilineMicro/nanoStructureandItsCorrosionResistanceAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceB

3、yTaoYanSupervisor:Prof.GuiqiangFeiProf.HaihuaWangMay2018超疏水性聚苯胺微/纳米结构的制备及防腐性能研究摘要本文将超疏水性与聚苯胺本身具有的防腐特性相结合，制备出一系列具有超疏水性能的聚苯胺，采用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、能谱仪（EDS）和静态水接触角测量仪对所得样品的结构、形貌、元素组成以及浸润性进行了表征与测试。以环氧树脂E-44为基体树脂，在3.5%NaCl电解质溶液中

4、通过电化学工作站研究了产物疏水性与防腐蚀性能的关系，并进一步利用盐雾机对漆膜样板的耐盐雾性进行了测试。主要研究内容如下：（1）以过硫酸铵（APS）为引发剂，在0.1mol/L樟脑磺酸（CSA）溶液中，采用化学氧化聚合法合成了樟脑磺酸掺杂的聚苯胺（PANI-CSA），然后经氨水对其脱掺杂后又制备了本征态聚苯胺（PANI-EB）。SEM结果显示，产物PANI-CSA呈现表面粗糙的无定型态结构，存在一定的团聚现象，静态水接触角（CA）为73.4°，表现为亲水性；PANI-EB样品表面相对光滑，呈现出结构较为致密的块状聚集态，CA等于125.8°，表现为疏

5、水性；电化学工作站与盐雾机测试的结果显示，表现为疏水性的PANI-EB的耐腐蚀性较好，其对应工作电极的腐蚀电位（Ecorr）为-0.50962V，阻抗值为3.44×10Ω·cm，相比于空白电极防腐效率可达88.93%，有较好的延缓金属腐蚀的能力。（2）分别以疏水链段长度不同的十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂作为掺杂剂，APS作为引发剂，采用一步化学氧化聚合法制备了超疏水性聚苯胺。FT-IR、UV-Vis、XRD和EDS测试结果表明，两种表面活性剂成功掺杂于聚苯胺分子链上，并且使其分子链的规整度增大，结晶能力有所提

6、高；所得产物PANI-SDS-3（SDS用量为0.009mol）和PANI-CTAB-3（CTAB用量为0.003mol）的静态水接触角最大，分别为153.7°和158.3°，均显示为超疏水性。SEM结果显示，相比于未经表面活性剂改性的聚苯胺（PANI），PANI-SDS-3和PANI-CTAB-3呈现出比较均一的棒状结构，表面有纳米级小凸起，粗糙度较大。电化学性能的测试结果表明，PANI-SDS-3与PANI-CTAB-3的Ecorr均有不同程度的正移，阻抗值和容抗弧的半径都比IPANI有所增大，其中疏水性最好的PANI-CTAB-3的Ecorr

7、为-0.349V，72阻抗值为1.51×10Ω·cm，容抗弧的半径最大，防腐效率高达96.89%。盐雾测试结果也证明了表面活性剂掺杂后的聚苯胺防腐性能有所提升，并且PANI-CTAB-3防腐效果稍强于PANI-SDS-3。但随着时间的推移，PANI-CTAB-3的防腐蚀能力有所降低。（3）以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）作为亲水单体，丙烯酸六氟丁酯（F6BA）作为疏水单体，采用经典自由基乳液聚合法自制了一种具有强疏水链段的共聚物表面活性剂（CPS），然后将其作为一步化学氧化聚合法制备聚苯胺过程中的掺杂剂，采取控制变量法研究了合成CPS时亲

8、水单体与疏水单体的比例和掺杂剂的添加量对聚苯胺的掺杂效果。FT-IR测试结果表明，成功合成了CPS，并且进一步在聚苯胺上进