本文關(guān)鍵詞：苯胺共聚及其復(fù)合研究

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【摘要】：近年來(lái)聚苯胺作為新興導(dǎo)電高分子材料以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉和超強(qiáng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)。尤其在金屬腐蝕與防護(hù)方面,聚苯胺作為綠色無(wú)毒的防腐填料成為該領(lǐng)域中最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域。大量文獻(xiàn)報(bào)道,聚苯胺防腐性能強(qiáng)烈依賴于其電化學(xué)性質(zhì),只有具備足夠的氧化-還原活性才能發(fā)揮其長(zhǎng)效防腐能力。由于聚苯胺(PANI)獨(dú)特的質(zhì)子酸摻雜機(jī)制,其在高pH值環(huán)境中會(huì)發(fā)生去質(zhì)子化過(guò)程,導(dǎo)致失去導(dǎo)電性和電化學(xué)活性,故普通PAN1只有在酸性介質(zhì)中(pH4)才具有電化學(xué)氧化-還原活性,這成為PANI在防腐應(yīng)用中的一大障礙。本文從這三方面入手,就提高PANI在高pH值溶液中電化學(xué)活性的方法進(jìn)行系統(tǒng)研究,重點(diǎn)研究了高分子酸摻雜、自摻雜和石墨烯摻雜PANI的制備方法、化學(xué)結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特性以及提高電化學(xué)活性的作用機(jī)制；同時(shí)也進(jìn)一步研究了其在防腐涂層中的應(yīng)用。1、基于大分子酸摻雜機(jī)制,利用溶液聚合法合成了丙烯酸酯接枝環(huán)氧(A-g-EP)大分子酸,再進(jìn)行原位化學(xué)氧化聚合制備丙烯酸酯接枝環(huán)氧-聚苯胺(PANI-A-g-EP)復(fù)合物。采用用紅外光譜(FTIR)、紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)、差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析(TGA)、表面電阻測(cè)試、電化學(xué)測(cè)試等手段對(duì)復(fù)合物樹(shù)脂性能進(jìn)行了表征,結(jié)果表明復(fù)合物具有雙極化子和獨(dú)特的自交聯(lián)結(jié)構(gòu),丙烯酸酯接枝環(huán)氧中的羧基基團(tuán)能實(shí)現(xiàn)對(duì)聚苯胺的高分子酸摻雜；復(fù)合物中聚苯胺的量對(duì)其導(dǎo)電性有較為顯著的影響。復(fù)合物中聚苯胺的分子量低,電化學(xué)防腐性能未達(dá)到預(yù)期效果,但具有較好的抗靜電性能。2、基于質(zhì)子酸摻雜機(jī)制,向聚合體系中引入5-氨基水楊酸,制備苯胺、5-氨基水楊酸共聚物(PAASA),利用聚合物鏈上可電離的負(fù)電性功能基團(tuán)直接摻雜聚合物,實(shí)現(xiàn)共聚物的自摻雜。采用紅外光譜(FTIR)、紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)、X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、鹽霧試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試等手段對(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)與防腐性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明共聚物的產(chǎn)率、電導(dǎo)率、形貌受共聚單體的摩爾比影響。當(dāng)共聚比例(nAni:nASA)為16：1時(shí),共聚物呈均一的納米纖維狀,且在pH為7.0的介質(zhì)中任然具有一對(duì)氧化-還原峰,電化學(xué)活性得到了提高。3、基于電荷轉(zhuǎn)移摻雜機(jī)制,在苯胺、5-氨基水楊酸共聚的基礎(chǔ)上引入氧化石墨烯,一步溶液法制備苯胺、5-氨基水楊酸共聚物與石墨烯的復(fù)合物(GPA)。通過(guò)紅外光譜(FTIR)拉曼光譜(Raman)X-謝線衍射(XRD)、熱重分析(TGA)、透射電鏡(TEM)、電化學(xué)測(cè)試等測(cè)試手段對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,氧化石墨烯可以被共聚單體苯胺與5-氨基水楊酸還原且共聚物纖維均勻的負(fù)載在石墨烯表面；當(dāng)共聚物PAASA與氧化石墨烯質(zhì)量比為8：1時(shí),GPA復(fù)合材料電化學(xué)活性最高,在pH 7的電解質(zhì)中有兩對(duì)明顯的氧化-還原峰,電化學(xué)活性得到了極大地提高。以1.5%的GPA8復(fù)合物填充水性丙烯酸接枝環(huán)氧氨基烤漆(EMA/A)得到的涂層在3.5%的NaCl溶液中浸泡8天以后,涂層的腐蝕電流降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí),涂層防腐性能優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：聚苯胺 苯胺共聚5-氨基水楊酸 氧化石墨烯 丙烯酸酯接枝環(huán)氧 電化學(xué)測(cè)試 鹽霧測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631;TQ637
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 前言9-28
• 1.1 聚苯胺概述9-13
• 1.1.1 聚苯胺的發(fā)展史9
• 1.1.2 聚苯胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)9-10
• 1.1.3 聚苯胺的聚合機(jī)理及合成方法10-13
• 1.1.4 聚苯胺的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)13
• 1.2 聚苯胺的改性13-17
• 1.2.1 聚苯胺的摻雜改性14-15
• 1.2.2 聚苯胺的共聚改性15-17
• 1.2.3 聚苯胺的復(fù)合改性17
• 1.3 聚苯胺應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文的研究背景及研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.5 參考文獻(xiàn)20-28
• 第二章 丙烯酸酯接枝環(huán)氧-聚苯胺復(fù)合物的合成及性能研究28-43
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器29-30
• 2.2.2 丙烯酸酯接枝環(huán)氧樹(shù)脂的合成30-31
• 2.2.3 丙烯酸酯接枝環(huán)氧-聚苯胺復(fù)合物的合成31
• 2.2.4 性能測(cè)試及表征31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)表征(FT-IR)32-33
• 2.3.2 紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)33-34
• 2.3.3 PANI-A-g-EP復(fù)合物溶液狀態(tài)34
• 2.3.4 差示掃描量熱分析34-35
• 2.3.5 熱穩(wěn)定性分析(TGA)35-36
• 2.3.6 導(dǎo)電性能表征(表面電阻)36-37
• 2.3.7 電化學(xué)阻抗以及電活性表征37-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 2.5 參考文獻(xiàn)41-43
• 第三章 寬pH范圍下電活性苯胺共聚物納米纖維的合成及性能研究43-65
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 3.2.1 主要原料及儀器44
• 3.2.2 苯胺、5-氨基水楊酸電活性共聚物納米纖維的合成44-45
• 3.2.3 PAASA填充水性環(huán)氧改性丙烯酸酯氨基烤漆(EMA/A)45
• 3.2.4 表征方法45-46
• 3.3 結(jié)果與討論46-59
• 3.3.1 ANI/ASA共聚物納米纖維的合成46
• 3.3.2 共聚物組成及共聚單體活性46-47
• 3.3.3 PAASA共聚物的紫外-可見(jiàn)光譜47-49
• 3.3.4 PAASA共聚物的紅外光譜(FT-IR)49-50
• 3.3.5 X射線光電子能譜表征(XPS)50-53
• 3.3.6 XRD表征53-54
• 3.3.7 共聚物形貌表征54-56
• 3.3.8 循環(huán)伏安測(cè)試56-57
• 3.3.9 電導(dǎo)率測(cè)試57-58
• 3.3.10 電子順磁共振波普表征(ESR)58-59
• 3.4 防腐應(yīng)用測(cè)試59-61
• 3.5 結(jié)論61-62
• 3.6 參考文獻(xiàn)62-65
• 第四章 一步法制備石墨烯-苯胺共聚物復(fù)合材料及性能研究65-80
• 4.1 引言65-66
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分66-70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器66-67
• 4.2.2 一步溶液法制備石墨烯-苯胺-5-氨基水楊酸復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)67-68
• 4.2.3 石墨烯-苯胺-5-氨基水楊酸共聚物復(fù)合材料的合成68-69
• 4.2.4 性能測(cè)試及表征69-70
• 4.3 結(jié)果與討論70-76
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)表征(FT-IR)70-71
• 4.3.2 XRD表征71-72
• 4.3.3 拉曼表征(Raman)72-73
• 4.3.4 熱重分析73-74
• 4.3.5 形貌表征74-75
• 4.3.6 循環(huán)伏安測(cè)試75-76
• 4.3.7 Tafel極化曲線測(cè)試76
• 4.4 結(jié)論76-78
• 4.5 參考文獻(xiàn)78-80
• 結(jié)論80-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士期間取得的成果及參加的學(xué)術(shù)會(huì)議82-83

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本文編號(hào)：678689