石墨烯与聚苯胺改性提高富镁底漆耐蚀性的研究

摘要

镁合金是一种密度低、刚度强度性能优异的金属材料，随着轻便化、节能化的思想深入人心，越来越多的行业开始使用镁合金来替代传统钢铁、铝合金材料来降低产品整体重量。但镁合金极易腐蚀，这一缺陷严重拘束了它的应用推广。有机涂层是合金保护最有效的手段之一。前人针对于镁、铝合金研发出了富镁底漆，利用阴极保护原理增强了其保护性能。
　　然而富镁底漆的主要成分镁粉相对于镁合金更加活泼，遇到腐蚀介质后会迅速反应，大大限制了富镁底漆的阴极保护时间。为了延长富镁底漆的阴极保护时间，提高漆层屏蔽性能，本文采用添加掺杂态聚苯胺、石墨烯、氧化石墨烯等物质对富镁底漆进行改性，并使用马丘测试、极化曲线测试、交流阻抗测试、傅立叶红外光谱测试等方法研究改性漆层的性能并探究作用机理。得出结论如下:
　　1、相对于盐酸、樟脑磺酸或氢氟酸掺杂的聚苯胺，磺基水杨酸掺杂所得的物质可以为富镁底漆提供最优的改性效果。以含镁粉50％的富镁底漆作为改性对象，聚苯胺添加量较少时（相对于镁粉质量的0.1％或0.5％），可以有效延长漆层的保护时间，提高漆层性能。这可能是因为聚苯胺使合金及镁粉表面生成了一层钝化膜，使得阴极反应速率下降，提高了屏蔽性能。添加量较多时（3％和5％），反而会降低漆层的保护性能。
　　2、以含镁粉50％的富镁底漆作为改性对象，在富镁底漆中以适量石墨烯替代等量镁粉（石墨烯与镁粉质量比为2∶48）可以使漆层屏蔽性能得到提升，漆层孔隙减少，石墨烯作为导电颗粒加入漆层，使漆层中的孤立镁粉减少，镁粉利用率提高，所以阴极保护时间增长。石墨烯的替代量过少(1∶49)时，石墨烯会作为杂质降低漆层屏蔽性能，替代量过多(4∶46)时，会使漆层中的环氧粒子无法包覆所有颜料粒子，从而也降低了屏蔽性能。
　　3、以含镁粉50％的富镁底漆作为改性对象，在富镁底漆中以少量氧化石墨烯替代等量镁粉（石墨烯与镁粉质量比为1∶49），可以发现富镁底漆的屏蔽性能得到了提高，并且漆层的附着力也得到了增强。这可能是因为氧化石墨烯上的含氧官能团与环氧粒子形成作用键，提高了漆层交联密度，并且填充了漆层中的孔隙，使漆层致密性及屏蔽性能增强。而替代量过多（石墨烯与镁粉质量比为2∶48和4∶46）时会降低漆层性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 镁与镁合金概述

1．2 镁的腐蚀电化学行为

1．2．1 镁的表面膜

1．2．2 碱化与滞后效应

1．2．3 镁及其合金腐蚀的电化学理论与负差异效应

1．2．4 镁合金的电偶腐蚀

1．3 镁合金的腐蚀防护技术

1．3．1 金属镀层

1．3．2 氢化物膜层

1．3．3 缓蚀剂

1．3．4 化学转化膜

1．3．5 阳极氧化

1．3．6 微弧氧化

1．3．7 表面调制

1．3．8 有机涂层

1．4 富镁底漆的研究进展

1．5 本论文的研究内容及意义

1．5．1 本论文的研究内容

1．5．2 本论文的研究意义

第二章 实验材料与实验方法

2．1 实验材料

2．2 试样制备

2．3 测试方法

2．3．2 马丘测试

2．3．3 划叉浸泡测试

2．3．4 电化学交流阻抗测试

2．3．5 开路电位

2．3．7 极化曲线测试

2．3．8 傅立叶红外光谱测试

2．3．9 扫描电镜观察

第三章 掺杂态聚苯胺对富镁底漆改性研究

3．1 引言

3．2 掺杂聚苯胺的种类选择

3．2．1 Machu测试

3．3 掺杂态聚苯胺作为填料对富镁底漆的影响探究

3．3．1 粘接力测试

3．3．2 Machu测试

3．4 掺杂态聚苯胺作为缓蚀成分对富镁底漆的影响探究

3．4．1 附着力测试

3．4．2 Machu测试

3．4．3 开路电位测试

3．5 聚苯胺缓蚀机理研究

3．5．1 极化曲线测试与维氏硬度测试

3．5．2 X射线能谱仪测试

3．5．3 傅立叶红外测试

3．6 本章结论

第四章 石墨烯对富镁底漆改性研究

4．1 引言

4．2 石墨烯对富镁底漆的影响探究

4．2．1 Machu测试

4．2．2 划叉浸泡测试

4．2．3 粘接力测试

4．2．4 电化学交流阻抗测试

4．2．5 开路电位与极化曲线测试

4．2．6 X射线衍射测试

4．3 本章结论

第五章 氧化石墨烯对富镁底漆改性研究

5．1 引言

5．2．1 Machu测试

5．2．2 粘接力测试

5．2．3 电化学交流阻抗测试

5．2．4 开路电位测试

5．2．5 傅立叶红外测试与X射线衍射测试

5．3 本章结论

第六章 其他改性物质对富镁底漆的作用研究

6．1 碳酸锂和硝酸镁共混物对富镁底漆的缓蚀影响

6．2 聚吡咯对富镁底漆的缓蚀影响

6．3 其他改性实验

6．4 本章小结

第七章 总结论

参考文献

致谢

研究成果及发表学术文章

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