模板法制备多形貌聚吡咯及其复合材料防腐性能研究

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1、１论文分类号：２学校代码：０７０８学号：１５０８０３９ｍ＾ＡＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳ丨ＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＴ硕士学位论文Ｔ＇ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ模板法制备多形貌聚吡咯及其复合材料防腐性能研宄丨：：ｙ温桓：麵￣＾：ｉＷＩ冗■高分子化学与物理ｉ仑撤眺２０＿４＠５论文答辩日期：誦年５月Ｉ？学位授予单位．陕西科技大学；；申请理学硕士学位论文论文题目：模板法制备多形貌

2、聚吡咯及其复合材料防腐性能研究学科门类：理学一级学科：化学培养单位：化学与化工学院硕士生：温桓导师：沈一丁教授王海花教授2018年5月TemplateMethodtoPreparePolypyrroleandtheAnticorrosionPropertyofitsCompositesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMastero

3、fScienceByHuanWenSupervisor:Prof.YidingShenProf.HaihuaWangMay2018模板法制备多形貌聚吡咯及其复合材料防腐性能研究摘要聚吡咯(PPy)具有合成方法简单，环境稳定性好等特点，已成为当前最有希望获得工业应用的聚合物材料之一。但本征态的聚吡咯电导性能极差，且其分子链的刚性降低了其在溶剂中的溶解性能，阻碍了其在各个领域的应用。目前研究多采用对PPy进行掺杂或使用其他聚合物对其改性以提高其电导率和溶解性能，从而改善其加工性能，扩大应用领域。本文首先采用化学氧

4、化法，以吡咯(Py)为单体，三氧化铁(FeCl3)为氧化剂，不同阴、阳离子表面活性剂（对甲苯磺酸(PTSA)、对甲苯磺酸钠(TSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、甲基橙(MO)、十二烷基二苯醚二磺酸钠(2A1)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)）及自制的双子表面活性剂N,N'-双(十六烷基二甲基)-1、2-二溴化-乙二铵盐(GS16-2-16)为软模板和掺杂剂，制备了系列不同形貌的掺杂态PPy。分别讨论了表面活性剂含量和类型对PPy形貌及性能的影响。测试结果表明：表面活性剂的种类

5、及含量显著影响了PPy的形貌及电导率。以TSA作为软模板和掺杂剂制备出的长片状TSA-PPy具有较高的热稳定性及规整的分子取向，电导率可达13.6S/cm。聚乙烯醇(PVA)具有优异的水分散性、良好的成膜性等性能，常作为基体材料应用于对聚合物的改性研究。为了进一步改善TSA-PPy的水分散性能，分别以PVA作为聚合物稳定剂及分散剂，FeCl3为氧化剂，TSA为掺杂剂，通过原位聚合的方法制备系列聚乙烯醇/聚吡咯(PVA/PPy)分散体，显著提高了PPy在水中的分散性能，之后将制备好的分散液与水性环氧树脂(EP)

6、进行物理共混，从而制备出系列水性PVA/PPy/EP防腐涂料。通过FTIR、TEM、SEM、XRD等检测手段，研究了不同Py用量对PVA/PPy结构，形貌及分子取向等性能的影响。通过电化学测试研究了Py用量对其防腐性能的影响。测试结果表明：PVA/PPy-40%/EP涂层阻抗值在低频区最大，可达821.038×10Ω·cm。PVA/PPy-40%的加入使腐蚀电位从纯EP的-0.59V增加至PVA/PPy-40%/EP复合涂料的-0.36V。I磷酸盐具有一定的耐水性，机械强度及金属缓释性能，常作为金属缓蚀剂应用

7、于防腐涂料的制备过程。为了进一步提高复合涂料防腐性能，使用磷酸化聚乙烯醇(P-PVA)代替PVA合成系列P-PVA/PPy分散液，之后与EP复配制备P-PVA/PPy/EP防腐涂料。探究磷酸化程度对P-PVA/PPy性能影响。性能测试及表征结果表明，P-PVA中的磷酸酯基团一方面破坏了PVA分子链中的-OH的有序性排列，从而降低了其分子间的氢键作用，逐步提高了复合材料的耐水性能，P-PVA-8.0%/PPy-40%的吸水率仅有3.4%。另一方面，磷酸酯基团可与马口铁板表面形成一层以FeHPO4和Fe3(PO4

8、)2为主要成分的钝化膜，从而和PPy钝化膜产生协同效应，减缓了小分子对金属表面的腐蚀，进一步提高了水性EP的防腐性能。经由电化学测试得出，P-PVA-8.0%/PPy-40%/EP涂层在低频区的阻抗值可达927.262×10Ω·cm，腐蚀电位为-0.31V，表现出优异的防腐性能，可应用于金属防护领域。关键词：聚吡咯，掺杂改性，聚乙烯醇，水性环氧树脂，防腐性能IITemplateMethodtoPre