功能酸掺杂聚苯胺材料的制备及性能研究

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1、ResearchonPreparationandPropertiesofPolyanilineMaterialsDopedwithFunctionalAcid4DissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeof’MasterofEngineeringScienceByYangXianSupervisor：Prof．MaXinqi；Dr．YangXiaogangJune，2014关于学位论文独创声明和学

2、术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料．与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：粒墨20l&年芰R

3、日日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的

4、作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：栖亟201够年上月／o日学位论文指导教师签名：垂缝201中年／-月pEl摘要聚苯胺拥有众多优良的特性以及良好的防腐蚀性能，一直以来是人们的研究热点。本文采用直接混

5、合氧化法在不同的酸体系制备出聚苯胺纳米材料，通过扫描电镜、红外光谱仪和紫外可见光谱仪对其形貌及结构进行表征，并对其溶解性和电导率进行测定，研究了掺杂酸的分子结构及官能团对聚苯胺纳米材料的形貌、结构及性能产生的影响；采用氨水溶液作为解掺杂剂，对聚苯胺进行了解掺杂条件的研究，以提高聚苯胺纳米材料的防腐性能为目的，筛选出一系列优良的掺杂功能酸，对解掺杂态聚苯胺进行二次掺杂；将功能酸掺杂的聚苯胺材料与环氧树脂复合制备成聚苯胺防腐涂层，通过电化学测试技术研究了不同聚苯胺材料在3．5％NaCI溶液中对低碳钢的防腐性能，并对其防腐机理进行了分析。主要的研究结果如下：(1)采用直

6、接混合氧化法分别在硫酸、盐酸、磷酸和对甲苯磺酸、磺基水杨酸、樟脑磺酸、十二烷基苯磺酸体系中制各出了聚苯胺材料。形貌分析结果表明：在不同酸体系中可以制备出形貌不同的聚苯胺纳米材料，其中，在硫酸和盐酸体系中制备的聚苯胺纤维长度较长、表面也较为光滑；磺基水杨酸掺杂的聚苯胺电导率较高，为O．5S／cm，磷酸掺杂的聚苯胺电导率较低，仅为5．6×10～S／cm。(2)在丙二酸、丁二酸、节果酸和酒石酸溶液中制备出聚苯胺纳米纤维，形貌及性能研究表明，多元羧酸的分子结构和极性基团对聚苯胺产物的形貌及性能均有一定的影响：多元羧酸分子链长度增加时，得到的聚苯胺纳米纤维的直径、长度都有所

7、增加，溶解性也得到提高，但电导率和产率降低；分子结构中存在侧链羟基时，由于羟基具有共轭效应，得到的聚苯胺纳米纤维长度有了较大的提升，电导率明显提高，溶解性却略有下降。酒石酸掺杂的聚苯胺纳米纤维形貌较好，纤维直径约100nin，长度达到几个微米，其产率和电导率也较高，分别为102％和2．13x10-2S／cm；丁二酸掺杂的聚苯胺在Ⅳ．甲基吡咯烷酮中的溶解性较好，室温下其溶解度为0．57g。(3)对聚苯胺进行了解掺杂条件的研究，得出了较佳的解掺杂条件：氨水浓度为0．0025mol／L，解掺杂时间为30min。解掺杂前后的形貌分析表明，解掺杂对聚苯胺纳米结构无明显影响。

8、选用磷酸、樟脑磺酸、酒石酸、磺基水杨酸和对甲苯磺酸分别对解掺杂态聚苯胺进行了二次掺杂，红外和紫外光谱分析表明，对甲苯磺酸、磺基水杨酸和酒石酸二次掺杂的效果较为明显。(4)将磷酸、对甲苯磺酸、酒石酸一次和二次掺杂态聚苯胺制成聚苯胺／环氧树脂复合涂层。对涂层开路电位及电化学阻抗谱的分析得出，不同功能酸掺杂的聚苯胺都具有一定的防腐蚀能力。酒石酸二次掺杂聚苯胺涂层的开路电位较高，浸泡初始为O．012v，并随着浸泡缓慢下降，浸泡120天后为．0．326V。浸泡初期由于腐蚀介质不断渗入涂层，各涂层的阻抗值剧烈下降，功能酸二次掺杂态聚苯胺涂层阻抗在浸泡22天后趋于稳定，并且阻抗

9、值较高，而