碳基納米材料有著出眾的物理性能,被視為材料界的翹楚。氧化石墨烯的二維片層結構可以在涂層中充分的阻隔腐蝕介質的穿透;碳納米管的高長徑比可用作納米纖維對涂層增強增韌,變得更加致密,從而使涂層的耐腐蝕性能得到顯著提高。氧化石墨烯與碳納米管的高強機械性能可使得涂層的耐磨性與耐沖擊性得到加強,而他們的化學穩(wěn)定性則可以使涂層的耐化學腐蝕性能得到提升。然而,納米材料通常因為比表面能高,分子間的范德華力過大,容易團聚,難以在涂層中的分散開來,這一因素嚴重制約了納米材料在涂層中的應用。為了使得納米材料在涂層中擁有良好的分散性以及與樹脂間的相容性,則需對納米材料進行有效的改性,來解決這類問題。本文將對納米材料進行表面修飾,來制備出性能優(yōu)異的納米復合涂層,并對復合涂層的耐腐蝕性能進行研究。本論文將采用以下三種方式來對納米材料進行修飾:(1)氧化石墨烯(graphene oxide)與竣基多壁碳納米管(carboxylic multi-walled carbon nanotubes)表面有著許多的含氧官能團,先用氯化亞砜對納米材料進行酰氯化反應,然后再與3-氨基苯氧基鄰苯二甲腈反應得到表面帶有氰基官能團的納米材料GO-CN與CNTs-CN。納米材料的表面極性得到增強,在有機溶劑中的分散性得到提高,從而改善了填料與環(huán)氧樹脂間的相容性,增強了填料與樹脂間的相互作用,使環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性得到提高。(2)對氧化石墨烯進行一步法反應:先用多巴胺對氧化石墨烯進行修飾,增強氧化石墨烯的粘附性能,同時賦予其表面大量的氨基官能團,再向溶液中加入偶聯(lián)劑KH560,反應得到GO-PDA-GPS,使氧化石墨烯表面獲取大量的環(huán)氧基團。同樣對羧基多壁碳納米管進行一步法反應:采用多巴胺對羧基多壁碳納米管進行修飾,再向溶液中加入偶聯(lián)劑KH550,反應得到CNTs-PDA-APS。然后設想兩種不同的納米材料在環(huán)氧涂層固化過程中參與固化反應,形成立體的空間交聯(lián)結構。使復合涂層具有高水平的致密性與阻隔能力,進而增強涂層的耐腐蝕性能。(3)對氧化石墨烯與羧基多壁碳納米管使用超支化聚芳酰胺修飾,獲得更開闊的末端結構,以及豐富的端基官能團與活潑氫,通過氫鍵和共價鍵來提高氧化石墨烯與碳納米管的反應活性,并且,超支化的聚合物具有更高的溶解度,從這些方面來提高在環(huán)氧樹脂中的分散性與相容性。通過FT-IR,TGA,XPS等手段對三種不同方式修飾的納米材料進行結構表征,以確定納米填料的改性成功。將填料與樹脂制得復合涂層,利用斷面SEM觀察填料在樹脂中的分散情況,最后再利用電化學工作站測出復合涂層的極化曲線與交流阻抗值,探討填料的添加對涂層耐腐蝕性能的影響,結果均表明,氧化石墨烯與碳納米管的協(xié)同增強環(huán)氧復合涂層相比于純環(huán)氧涂層以及其它種類的復合涂層有著更優(yōu)秀的耐腐蝕性能。
【學位單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ637
【部分圖文】：

圖１－１碳納米管結構??

圖１－３石墨烯與氧化石墨烯結構示意圖??氧化石墨烯通常用三種方法來制備：Ｈｕｍｍｅｒｓ’］，Ｂｒｏｄｉｅ［３８］，Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ［４１］法，其??

圖１－５非共價鍵功能化制備Ａｕ－ＧＯ復合物??
【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 宋盛菊;楊法杰;褚庭亮;王海旺;魏新芳;許衛(wèi)紅;;環(huán)氧樹脂增韌方法及增韌劑的研究進展[J];中國印刷與包裝研究;2013年05期

2 王少蘭;費敬銀;林西華;駱立立;;高性能耐蝕管材及超級13Cr研究進展[J];腐蝕科學與防護技術;2013年04期

3 施勇;魏益超;;多壁碳納米管的有機官能團改性研究[J];化工生產與技術;2012年05期

4 劉燕燕;吳耀國;劉凱;于秀菊;;納米二氧化鈦的制備及其在環(huán)氧樹脂改性中的應用[J];材料科學與工程學報;2011年02期

5 陳傳盛;劉天貴;陳小華;葉昌;夏靑;;碳納米管的表面修飾及其應用[J];機械工程材料;2007年11期

6 白云起;薛麗梅;劉云夫;;環(huán)氧樹脂的改性研究進展[J];化學與粘合;2007年04期

7 楊森;王少會;熊偉;周正發(fā);徐衛(wèi)兵;;無機填料的表面改性研究進展[J];現(xiàn)代塑料加工應用;2006年05期

8 王紅娟,彭峰,鄺志敏,黎志欣,朱漢財;羧基化碳納米管的酯化與酰氯化修飾研究[J];炭素技術;2004年06期

9 邊蘊靜;納米材料在涂料中的應用[J];化工新型材料;2001年07期

相關博士學位論文 前1條

1 崔偉;表面修飾碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料的界面結構與性能[D];華中科技大學;2011年

相關碩士學位論文 前1條

1 高新春;多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及其力學性能研究[D];北京化工大學;2006年

本文編號：2893524