镁合金表面氨基酸插层水滑石环氧涂层自修复性能研究

摘要

用于抑制金属腐蚀的涂层在使用过程中不可避免的会产生微裂纹，引发金属的腐蚀，使涂层失去防护效果，严重缩短了涂层的使用寿命。通过添加含有腐蚀抑制剂的纳米容器到涂层中实现具有自修复功能的环氧涂层可以有效地解决这个问题，使涂层达到长效的防护。本文采用环境友好型氨基酸作为抑制剂，使用共沉淀法将其插层到镁铝水滑石层间，制成具有可控释放功能的纳米容器。制得的纳米容器被添加到涂层中探究其自修复性能。 本文的研究主要包含以下几个方面: 采用共沉淀法将甲硫氨酸插层到镁铝水滑石层间，将其在0.35％NaCl溶液中释放，并通过相应技术进行表征。结果表明，甲硫氨酸被插层到水滑石层间，并能被电解质溶液中的氯离子交换出来。将制备的甲硫氨酸插层水滑石纳米容器分别在在中性、碱性和酸性条件下搅拌释放，所得的提取溶液浸渍镁合金探究其释放溶液的耐蚀效果。将制备的甲硫氨酸插层水滑石纳米容器添加到环氧涂层中，在3.5％NaCl溶液中浸泡并进行相应测试。结果表明，添加有甲硫氨酸插层的水滑石纳米容器的环氧涂层在浸渍85天后低频阻抗值维持在211MΩ·cm2，表明其良好的自修复性能。结合动电位极化、EIS测量和表面形貌图，提出甲硫氨酸插层水滑石纳米容器的耐蚀机理。 采用共沉淀法制备半胱氨酸插层水滑石纳米容器，并对其进行释放实验，探究半胱氨酸插层水滑石纳米容器在0.35％NaCl溶液中的释放过程。浸渍在半胱氨酸插层水滑石纳米容器提取溶液中的镁合金的低频阻抗值在浸渍24小时后达到最大值，这归因于半胱氨酸插层水滑石纳米容器较快的自主修复性能。将制备的纳米容器添加到环氧涂层中在3.5％NaCl溶液中浸泡并进行相应测试。涂层在浸渍65天后涂层的低频阻抗值达到695MΩ·cm2。 采用共沉淀法将组氨酸插层到水滑石层间，并通过释放实验结合相应技术证实了组氨酸插层到水滑石层间并能被电解质溶液中的氯离子通过离子交换的方式置换出来。研究了浸渍在组氨酸插层水滑石纳米容器提取溶液中的镁合金片的耐蚀情况，并进行EIS测试。将制备的纳米容器添加到环氧涂层中，对其自修复性能进行研究。结果表明，添加有组氨酸插层水滑石纳米容器的环氧涂层具有良好的主动腐蚀防护性能，在浸渍75天后的低频阻抗值仍维持在较高的水平。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1镁及镁合金的概述

1．2镁合金的腐蚀

1．2．1镁合金的腐蚀原因

1．2．2镁合金的腐蚀类型

1．2．3镁合金的腐蚀机理

1．2．4镁合金的腐蚀防护

1．3环氧树脂

1．3．1环氧树脂的定义

1．3．2双酚A型环氧树脂

1．3．3环氧树脂在防腐领域的应用

1．4自修复涂层

1．4．1自修复涂层的分类

1．4．2本征型自修复涂层

1．4．3外援型自修复涂层

1．5氨基酸

1．5．1氨基酸的性质

1．5．2氨基酸在腐蚀防护领域的应用

1．6水滑石

1．6．1水滑石的发展

1．6．2水滑石的结构

1．6．3水滑石的应用

1．7选题的意义和目的

1．8论文研究的主要内容

第2章实验材料及表征方法

2．1实验试剂与仪器

2．1．1实验试剂

2．1．2实验仪器

2．2实验材料

2．3实验表征方法

2．3．5电化学测试(EIS)

第3章镁合金表面甲硫氨酸插层镁铝水滑石环氧涂层自修复性能研究

3．1引言

3．2实验方法

3．2．1甲硫氨酸插层镁铝水滑石的制备

3．2．2碳酸根插层镁铝水滑石的制备

3．2．3水滑石纳米容器释放后提取溶液的制备

3．2．4环氧树脂涂料的制备

3．2．5镁合金表面常规预处理

3．2．6镁合金表面环氧树脂涂层的制备

3．3结果与讨论

3．3．1水滑石的结构表征

3．3．2甲硫氨酸插层水滑石纳米容器的腐蚀防护性能

3．3．3甲硫氨酸插层水滑石纳米容器的耐腐蚀机理

3．4本章小结

第4章镁合金表面半胱氨酸插层镁铝水滑石环氧涂层自修复性能研究

4．1引言

4．2实验方法

4．2．1半胱氨酸插层镁铝水滑石的制备

4．2．2水滑石纳米容器释放后提取溶液的制备

4．2．3环氧树脂涂料的制备

4．2．4镁合金表面常规预处理

4．2．5镁合金表面环氧树脂涂层的制备

4．3结果与讨论

4．3．1水滑石的结构表征

4．3．2半胱氨酸插层水滑石纳米容器的腐蚀防护性能

4．3．3半胱氨酸插层水滑石纳米容器的耐腐蚀机理

4．4本章小结

第5章镁合金表面组氨酸插层镁铝水滑石环氧涂层自修复性能研究

5．1引言

5．2实验方法

5．2．1组氨酸插层镁铝水滑石的制备

5．2．2水滑石纳米容器释放后提取溶液的制备

5．2．3环氧树脂涂料的制备

5．2．4镁合金表面常规预处理

5．2．5镁合金表面环氧树脂涂层的制备

5．3结果与讨论

5．3．1水滑石的结构表征

5．3．2组氨酸插层水滑石纳米容器的腐蚀防护性能

5．3．3组氨酸插层水滑石纳米容器的耐腐蚀机理

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文和科研成果

致谢