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不锈钢表面聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯/水性环氧复合涂层的制备与防护性能研究

中国腐蚀与防护学报 2022年第1期42卷 156-162页

作者：李建永代殿宇钱程刁书磊刘金山路通鑫孙勇肖凤娟石家庄市易达恒联路桥材料有限公司石家庄050000 石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北省交通工程与环境协同发展新材料重点实验室石家庄050043

在氧化石墨烯纳米片(GO)改性的基础上,于非盐酸介质中采用原位共聚法合成了聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯复合材料(PANI-F/CTGO),将其作为防腐增效组分引入到水性环氧聚合物乳液(WEP)中构建复合涂料。采用电化学方法和盐雾实验研究了... 详细信息

在氧化石墨烯纳米片(GO)改性的基础上,于非盐酸介质中采用原位共聚法合成了聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯复合材料(PANI-F/CTGO),将其作为防腐增效组分引入到水性环氧聚合物乳液(WEP)中构建复合涂料。采用电化学方法和盐雾实验研究了涂料在加速腐蚀条件下对不锈钢的腐蚀防护作用,对腐蚀产物结构进行了分析。复合材料中PANI-F与CTGO的化学键接提高了PANI-F/CTGO在环氧乳液中的分散性和相容性。非盐酸介质条件下制备的PANI纳米纤维没有腐蚀介质盐酸的引入,在涂层中能发挥出更好的耐蚀性;PANI-F/CTGO/WEP涂层具有较高的开路电位(OCP)值和阻抗模,耐盐雾时间达到720 h,显示了优异的防腐性能,这主要是PANI-F/CTGO的主动钝化与物理阻隔协同作用的结果。

关键词：非盐酸法原位聚合 PANI纳米纤维改性GO纳米片水性环氧复合涂层协同作用

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磷烯复合水性环氧复合涂层的防腐蚀性能及其增强机理

磷烯复合水性环氧复合涂层的防腐蚀性能及其增强机理

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：谢于辉徐涛谭悦扬谢德龙昆明理工大学化学工程学院

二维片状纳米材料具有独特的片层结构,在增强涂层防腐蚀性能方面具有独特优势,可以有效提升复合涂层抵御腐蚀介质渗透的能力。磷烯（BPNS）作为一种新型二维片状纳米材料,已被广泛应用于能源储存、催化及检测等领域。其中,基于BPNS开发... 详细信息

二维片状纳米材料具有独特的片层结构,在增强涂层防腐蚀性能方面具有独特优势,可以有效提升复合涂层抵御腐蚀介质渗透的能力。磷烯（BPNS）作为一种新型二维片状纳米材料,已被广泛应用于能源储存、催化及检测等领域。其中,基于BPNS开发功能性聚合物复合材料也吸引了众多学者的研究兴趣。但是,关于磷烯在复合防腐蚀涂层中的应用研究尚缺乏相关报道。本文从块状黑磷出发,首先通过电化学插层-超声辅助剥离,制备少层磷烯。随后,将少层磷烯引入水性环氧树脂（WEP）聚合物,混合均匀后涂覆于预处理铁片基材表面,干燥养护后在铁片基材表面形成复合防腐蚀涂层。从涂层的截面SEM图片（如图1所示）中可以看到,添加少量的磷烯（0.2%）,有助于形成均匀、致密的复合涂层,减少水性环氧涂层因固有成膜机理导致的微孔缺陷。而较大添加量（0.4%和0.8%）时,会导致磷烯在涂层中的团聚,产生微观结构缺陷。涂层的电化学阻抗谱测试如图2所示,可以看到添加BPNS后,复合涂层的阻抗要比纯WEP的大,且0.2%BPNS/WEP复合涂层的阻抗要比纯WEP的提升2个数量级,说明复合涂层的防腐蚀性能得到显著提升。但是,添加过量BPNS（0.4%）,对复合涂层的防腐蚀性能不利。盐雾箱腐蚀测试也表明,0.2%BPNS/WEP复合涂层表现出优异的耐盐雾腐蚀性能。之后,结合SEM和XPS对腐蚀测试后的铁片基材表面形貌和组分进行分析,进一步证明BPNS有助于增强复合涂层防腐蚀性能。且在腐蚀产物中发现有P元素,说明磷烯片层在复合涂层中可能发生了部分降解,并形成具有较强金属离子螯合能力的磷氧化合物,从而在基材表面形成不溶性的沉淀,进一步提升涂层的综合防腐蚀性能。综上,本文的研究为开拓BPNS在复合防腐蚀涂层中的应用奠定了基础。

关键词：磷烯水性环氧复合涂层防腐蚀

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木质素及其TiO2纳米复合材料在水性环氧防腐涂层中的应用

木质素及其TiO2纳米复合材料在水性环氧防腐涂层中的应用

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作者：冯娉娴广州大学

学位级别：硕士

木质素是一类芳香性的多官能团生物质,在绿色功能纳米材料领域具有广阔的应用前景。水性环氧树脂（WEP）具有高交联密度、出色的力学性能和附着力等优点,成为水性防腐涂料中的理想候选者,然而其存在阻隔性能不理想和稳定性差等问题。利... 详细信息

木质素是一类芳香性的多官能团生物质,在绿色功能纳米材料领域具有广阔的应用前景。水性环氧树脂（WEP）具有高交联密度、出色的力学性能和附着力等优点,成为水性防腐涂料中的理想候选者,然而其存在阻隔性能不理想和稳定性差等问题。利用木质素掺杂改善WEP涂层的阻隔性能和使用稳定性,不仅可以实现木质素的高值化利用,还为发展高性能的绿色涂料开辟一条新路径。要实现木质素在WEP涂层中的高值化利用,亟需解决其界面相容性差、难分散这一关键科学问题。本文首先对木质素磺酸钠（LS）进行化学改性得到分散性良好、结构规整的季铵化木质素（QLS）纳米材料,进一步利用其与TiO2之间的强静电吸附作用,成功制备了结构规整的QLS/TiO2纳米复合颗粒。分别将所制备的QLS纳米颗粒和QLS/TiO2纳米复合颗粒用于WEP的掺杂改性,制备了防腐性能和使用稳定性优异的WEP复合涂层。研究了复合涂层内部界面作用调控机制和防护作用机理,揭示了性能与微结构之间的内在构效关系,具体研究内容与结果如下:（1）利用季铵化试剂3-氯-2-甲基羟丙基氯化铵对LS进行化学修饰改性,成功制备了分散性良好、结构规整的纳米级季铵化木质素,将其作为绿色的生物质缓蚀剂。结果显示,LS可以有效降低碳钢（型号Q235）在高浓度盐介质中的腐蚀速率,然而其长效性不理想。经化学修饰改性后QLS的缓蚀性能显著提升,长效性得到明显改善。这主要归因于金属表面在溶液中显正电性,可通过静电吸附作用与木质素中的负电基团（磺酸根、苯环等）结合。同时金属表面部分吸附腐蚀性离子,Cl-通过桥梁作用可吸附QLS中的正电基团（季铵根）,从而更有利于金属表面形成稳定的保护膜。（2）将LS与QLS纳米颗粒分别与WEP掺杂改性,制得LS/WEP复合涂层和QLS/WEP复合涂层。结果显示,LS与WEP间存在明显的相界面分离,且分散性差、聚集严重,复合涂层内部出现大量孔洞和缺陷。此外,由于LS分子结构中含有大量极性官能团,增加了复合涂层的亲水性,导致LS/WEP复合涂层的防护性能不理想。季铵化改性后的QLS与WEP具有良好的界面相容性,在复合体系中分散性良好,QLS/WEP复合涂层的防腐性和使用长效性显著改善,近两个月的高盐介质浸泡后仍保持2.29×10～6·cm2的低频阻抗模量(|Z|10 m Hz),比纯WEP高出两个数量级。此外,QLS赋予了复合涂层良好的抗紫外、抗老化性能,经常温强紫外线照射老化后,QLS/WEP复合涂层的|Z|10 m Hz比纯WEP提高了一个数量级。（3）利用QLS的分子结构特性,基于分子间的静电作用原位络合金属离子,通过一步简单的水热法成功制备了结构规整的纳米级（平均粒径小于50 nm）QLS/TiO2复合材料。将其用于掺杂改性WEP涂层,制备了一种高性能的QLS/TiO2/WEP复合涂层。结果显示,QLS/TiO2复合颗粒在WEP中具有良好的界面相容性和分散性,显著改善了WEP复合涂层的防腐性能和耐候性能。QLS/TiO2/WEP复合涂层在三种酸碱度不同的腐蚀性介质（HCl、Na Cl和Na OH）中均表现出优异的耐腐蚀性,在酸性介质中化学稳定性最佳,其|Z|10 m Hz相较于纯WEP提升了三个数量级。此外,QLS/TiO2纳米复合颗粒具有协同增强紫外吸收作用,QLS/TiO2/WEP复合涂层表现出更出色的抗紫外老化性能。

关键词：木质素磺酸钠木质素/TiO2复合颗粒水性环氧复合涂层金属防腐

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