聚苯胺_石墨烯水性防腐涂料及其性能研究

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1、分类号:TB310710-2015131030硕士学位论文聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料及其性能研究康佳导师姓名职称刘胜林副教授申请学位类别硕士学科专业名称材料加工工程论文提交日期2018年5月2日论文答辩日期2018年6月1日学位授予单位长安大学StudyonPolyaniline/GrapheneWater-basedAnti-corrosionCoatingsandTheirPropertiesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：KangJiaSupervisor：AssociateP

2、rof.LiuShenglinChang’anUniversity,Xi’an,China摘要户外钢结构长期暴露在空气中，容易发生电化学腐蚀。近年来，常用的防腐方法有很多，涂层防腐就是其中之一。水性防腐涂料由于其环保性、低VOC排放量等优点为钢结构防腐提供了新途径。但新型水性防腐涂料其耐蚀性不及油性涂料，为改善其耐蚀性，本论文分别添加了石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯制备水性防腐涂料，利用聚苯胺的钝化作用和阳极保护作用、石墨烯的憎水性和物理屏蔽性来提高涂层的耐蚀性。通过浸泡试验、盐雾试验、塔菲尔极化曲线等表征涂层的耐蚀性能。采用盐酸为掺杂酸，以聚乙烯基呲咯

3、烷酮为空间稳定剂，利用原位聚合法，以苯胺和石墨烯为原料，过硫酸铵为氧化剂，制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯作为防腐填料添加到水性醇酸中制备水性防腐涂料，通过扫描电镜试验（SEM）、红外光谱试验（FI-TR）、热重试验（TG）、浸泡试验、盐雾试验、塔菲尔极化曲线等表征方法得到如下结果：（1）聚苯胺/石墨烯的最佳合成工艺：反应温度为0℃，反应时间是6h，乙醇的加入量是80ml，PVP-K30:An为20%。通过扫描电镜（SEM）试验结果得知聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构，且聚苯胺/石墨烯的最大失重点在430℃

4、，热稳定性好。（2）单独加入石墨烯时，添加量为0.4%的涂层自腐蚀电流最小为0.7537μA·cm-2；单独加入聚苯胺时，添加量为0.4%的涂层自腐蚀电流最小为0.71694μA·cm-2，加入聚苯胺/石墨烯时，添加量为0.7%的涂层自腐蚀电流最小为0.43098μA·cm-2。（3）石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯的加入能够改善涂层的耐蚀性，且聚苯胺/石墨烯的改善作用最明显。当石墨烯/聚苯胺添加量为总量的0.7%时涂层耐蚀性最佳；当石墨烯的添加量为总量的0.4%时涂层耐蚀性最佳；当聚苯胺的添加量为总量的0.4%时涂层的耐蚀性最佳。本文制备的聚苯胺/石墨烯

5、防腐涂料不仅环保还具有较好的防腐性、抗划伤性、抗点蚀性，能有效改善户外钢结构的腐蚀性问题，延长使用寿命。关键词：聚苯胺，石墨烯，聚苯胺/石墨烯，水性防腐涂料iiAbstractOutdoorsteelstructuresareexposedtoairforprolongedperiodsoftimeandarepronetoelectrochemicalcorrosion.Inrecentyears,therearemanycommonlyusedanti-corrosionmethods.Coatinganti-corrosionisoneofthem

6、.Water-basedanti-corrosioncoatingsprovideanewapproachforcorrosionprotectionofsteelstructuresduetotheirenvironmentalprotectionandlowVOCemissions.However,thenewtypeofwater-basedanti-corrosioncoatinghaslowercorrosionresistancethanoil-basedpaint.Inordertoimproveitscorrosionresistance

7、,thispaperaddedgraphene,polyaniline,polyaniline/graphenetopreparewater-basedanti-corrosioncoating,makingfulluseofthepassivationandanodicprotectionofpolyaniline,hydrophobicityandphysicalshieldingofgrapheneimprovethecorrosionresistanceofcoatings.Thecorrosionresistanceofthecoatingwa

8、scharacterizedbyimmersiontest,saltsprayt