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聚苯胺因其具有環(huán)境穩(wěn)定性好、獨特的摻雜機(jī)制、優(yōu)異的電化學(xué)性能等優(yōu)點，成為具有廣闊的應(yīng)用前景的導(dǎo)電高分子材料之一。聚苯胺(PANI)是近年來研究非常廣泛的新型金屬防腐材料，但由于其分子鏈骨架剛性強，分子間作用力大，導(dǎo)致其熔融加工性能差，極大限制了其實際應(yīng)用前景。聚2,3-二甲基苯胺(2,3-DMA)作為苯胺主要衍生物之一，在PANI苯環(huán)上引入取代基，可有效地降低聚合物分子鏈間剛性，減小分子間作用力，提高PANI在常見溶劑的溶解性。此外，也能夠避免取代基位置副反應(yīng)的發(fā)生，從而對形成大分子共軛體系提供了有利條件。因此，聚2,3-二甲基苯胺在金屬材料防腐方面有更為廣泛的應(yīng)用前景。
由于納米尺寸效應(yīng)，超大的比表面積以及很強的界面相互作用，納米復(fù)合材料的性能往往明顯優(yōu)于相同組分的常規(guī)復(fù)合材料。凹凸棒土是一種天然納米纖維結(jié)構(gòu)的礦物粘土。在聚合物中加入納米粘土，可以顯著減弱聚合物分子鏈間的相互作用，使聚合物的結(jié)晶度降低，提高納米復(fù)合物耐熱、力學(xué)及界面穩(wěn)定性。將納米凹凸棒土引入到聚合物中，形成的納米復(fù)合物能夠有效提高涂層的致密性，延長腐蝕介質(zhì)經(jīng)過涂層路徑及滲透時間。在苯胺及其衍生物聚合過程加入對苯二胺，有利于聚合物向一維納米纖維生長。因此將P(2,3-DMA)與納米凹凸棒土復(fù)合以及對苯二胺引發(fā)2,3-DMA聚合，制備具有優(yōu)異防腐性能的材料是很有必要的。
本文首次采用原位聚合法制備P(2,3-DMA)/有機(jī)凹凸棒土(P(2,3-DMA)/APTES-ATP)納米纖維復(fù)合物。通過優(yōu)化反應(yīng)條件，探討了氧化劑濃度、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間條件對納米復(fù)合物耐腐蝕性能的影響。對采用X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重-差熱(TGA-DTA)分別對P(2,3-DMA)/APTES-ATP的結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征，在3.5％NaCl中研究了含有P(2,3-DMA)/APTES-ATP的環(huán)氧樹脂涂層對Q235鋼的防腐能力。同時，采用了乳液體系制備了P(2,3-DMA)/凹凸棒土(PAF)納米復(fù)合物，研究了含有PAF的涂層對Q235的防腐能力。此外，首次用溶液法，對苯二胺作引發(fā)劑制備了P(2,3-DMA)納米纖維，并研究了反應(yīng)體系中加入對苯二胺作引發(fā)劑，研究了含有P(2,3-DMA)納米纖維的涂層對Q235的防腐能力。
結(jié)果表明：當(dāng)mP(2,3-DMA)/mAPTES-ATP=80:20，nAPS/n2,3-DMA=2:1，nHCl/n2,3-DMA=1:1，t=10 h，T=30℃時，P(2,3-DMA)/APTES-ATP的電化學(xué)性能及產(chǎn)率達(dá)到最佳值。XRD、FTIR、SEM及TEM表明：本實驗成功制備出P(2,3-DMA)/APTES-ATP核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維復(fù)合物。與P(2,3-DMA)相比，聚合物中引入有機(jī)凹凸棒土可以顯著地增加其耐腐蝕及熱穩(wěn)定性，能夠有效提高涂層的致密性，延長腐蝕介質(zhì)經(jīng)過涂層路徑及滲透時間。不同體系制備的P(2,3-DMA)/有機(jī)凹凸棒土納米復(fù)合物對鋼板同樣具有優(yōu)異的保護(hù)性能，在金屬材料的耐腐蝕上具有潛在的應(yīng)用前景。
對苯二胺為引發(fā)劑制備的P(2,3-DMA)納米纖維與傳統(tǒng)方法制備的P(2,3-DMA)納米顆粒相比，對鋼板具有更加優(yōu)異的腐蝕保護(hù)性能。這說明，聚合物的形貌結(jié)構(gòu)也會影響到其對金屬材料的防腐能力。

    關(guān)鍵詞：
    聚(2,3-二甲基苯胺) 有機(jī)凹凸棒土 納米復(fù)合物 對苯二胺 金屬防腐材料 耐腐蝕性
    作者：
    胡海峰
    學(xué)位授予單位：
    重慶大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    化學(xué)工程與技術(shù)
    導(dǎo)師姓名：
    甘孟瑜
    學(xué)位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    TB332 TG174.46
    在線出版日期：
    2015年12月28日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）