聚吡咯及其复合材料的制备与防腐性能研究

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1、国内图书分类号：TB324密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文聚吡咯及其复合材料的制备与防腐性能研究年级二〇一五级姓名张玲玲申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师胡书春副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TB324U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDIESONPREPARATIONANDANTICORROSIVEPERFORMANCEOFPPyANDITSCOMPOSITESGrade:2015Candidate:

2、LinglingZhangAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsscienceandEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.ShuchunHuMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着钢铁材料在现代建筑与工业领域的广泛应用，其腐蚀问题已成为一个备受关注的热点问题，国际社会每年都因钢铁腐蚀而造成巨大的经济损失。目前，随着对钢铁腐蚀防护研究工作的开展，国际上已报道了越来越多的钢铁腐蚀防护技术，例如热镀锌、施用铬酸

3、盐等无机涂层以及添加缓蚀剂等技术。但这些技术都存在一些较为突出的局限性。基于以上情况，目前很有必要开展一些新的钢铁腐蚀防护技术的研发工作。近年来，随着导电高分子研究工作的推进，越来越多的研究者将目光聚集在导电高分子在金属防腐方面的应用，而聚吡咯由于其无毒且易获得等特点而备受研究者们的青睐。本文主要研究导电高分子聚吡咯及其复合物对Q235钢的腐蚀防护性能，主要的工作如下：（1）在冰浴磁力搅拌的条件下，电解液为0.1MPy单体和0.1M掺杂剂，掺杂剂分别是（十二烷基苯磺酸钠（SDBS），对甲苯磺酸（PTSA），氨基磺酸（SA），植

4、酸（PA），草酸（OA）），采用电化学恒电位沉积的方法，在Q235钢表面，制备了不同掺杂剂掺杂的聚吡咯薄膜，在3.5%的氯化钠溶液中测试了其对Q235钢的腐蚀防护性能，结果表明SDBS掺杂的聚吡咯薄膜SDBS-PPy/Q235防腐性能最好，其腐蚀电流密度为4.34-2μAcm，腐蚀率仅为0.050mm/y，是Q235裸钢的1/25。在此基础上，研究了不同浓度SDBS对掺杂聚吡咯薄膜防腐性能的影响，探讨了浓度变化对防腐性能的影响机制，得到了最佳的掺杂浓度，为0.10M。（2）在确定了最佳掺杂剂及浓度的基础上，分别电化学制备了Si

5、O2-PPy及ZnO-PPy复合材料。系统地研究了不同系列样品形貌、组成、亲疏水性及对Q235钢的防腐性能差异。SEM结果表明，TEOS为原料制备的SiO2-PPy复合材料的颗粒致密度最高，堆砌最致密。水接触角测试表明其疏水性最好，水接触角为95°，电化学测试结果表明，其开路电位，动电位极化曲线，交流阻抗谱都表明其优异的防腐性能。以乙酸锌为原料制备的ZnO-PPy复合材料的颗粒致密度最高，堆砌最致密。水接触角测试表明其疏水性最好，水接触角为126.3°，电化学测试结果表明，其开路电位，动电位极化曲线，交流阻抗谱都表明其优异的防

6、腐性能。（3）聚吡咯无机粒子复合材料在防腐方面的性能较单一聚吡咯材料有明显的提升，但在长时间的防腐过程中由于附着力的欠缺，因此长效防护效果不理想。因此，将聚西南交通大学硕士研究生学位论文第II页吡咯无机粒子复合材料与环氧树脂进行复合，并在3.5%的氯化钠溶液中进行了20天+-的盐雾试验，以及在1mol/L的H溶液及1mol/L的OH中进行30天的浸泡试验，结果表明：与环氧树脂复合之后的样品防腐性能较裸样均有明显的提高，在20天的盐雾+试验之后，裸样表面形成较明显的腐蚀坑，且腐蚀坑深度为185μm，在1mol/L的H-中，裸样的

7、腐蚀坑深度为230μm，1mol/L的OH进行30天的浸泡试验，裸样的腐蚀坑深度为150μm，而所制备的系列样品防腐性能有明显的提升。关键词：聚吡咯；Q235钢；电化学；环氧树脂；腐蚀防护西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractWiththelarge-scaleapplicationofsteelmaterialsinmodernconstructionandindustrialfields,thecorrosionproblemhasbecomeahotissueastheinternationalcomm

8、unitysuffersfromhugeeconomiclosseseveryyearbecauseofsteelcorrosion.Atpresent,withtheresearchprogressofsteelcorrosionprotection,moreandmore