納米TiO2-PPy自修復(fù)微膠囊的制備及其對硅烷膜耐蝕性的影響.pdf

1、硅烷化處理是以有機(jī)硅烷單體為主要原料，在基體表面形成以硅氧鍵結(jié)合的有機(jī)硅薄膜的表面處理技術(shù)，具有環(huán)保、節(jié)能、低排放等突出優(yōu)點(diǎn)，但單一的硅烷膜薄，密度低，耐蝕性不高，尤其是不能像含六價(jià)鉻鈍化一樣具備自修復(fù)功能，影響了其耐蝕性和應(yīng)用。本文通過制備具有核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)導(dǎo)電高分子包覆二氧化鈦納米膠束，與硅烷形成復(fù)合轉(zhuǎn)化膜，將自修復(fù)機(jī)制引入硅烷轉(zhuǎn)化膜層，使硅烷膜遭到損傷、破裂時(shí)，觸發(fā)該機(jī)制并達(dá)到自修復(fù)的目的，提高膜層耐蝕性，并探討其防腐蝕機(jī)理。

2、r>　　通過設(shè)置不同硅烷溶液配比、水解時(shí)間和固化溫度，利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了γ-AEAPS膜的最佳工藝參數(shù)，通過電化學(xué)Tafel曲線、電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究了膜層耐腐蝕性能及防腐機(jī)理。結(jié)果顯示，水醇比、水解時(shí)間、固化溫度對γ-AEAPS硅烷膜耐蝕性影響顯著，在水醇比1/4、水解4h、固化溫度為60~100℃的正交優(yōu)化條件下，低碳鋼表面形成的硅烷膜層阻抗值可達(dá)2000Ω.cm2，主要通過物理屏蔽作用阻礙電子在電解質(zhì)溶液和金屬界面間的擴(kuò)散和

3、遷移，硅烷膜與金屬基體間形成的SiOFe界面結(jié)合層改變了鋼鐵基體表面狀態(tài)，陰極抑制作用增強(qiáng)，腐蝕電位正移，提高了硅烷膜層的耐蝕性。γ-AEAPS硅烷膜在3.5％氯化鈉介質(zhì)中浸泡0.25h，電化學(xué)阻抗值減少了60％，對鋼鐵基體防護(hù)作用較弱。
　　在超聲波輔助作用下，采用原位氧化聚合法制備了聚吡咯包覆納米二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微膠囊，利用掃描電鏡（SEM）研究了微膠囊形貌，通過紅外光譜分析（FT-IR）和 X射線衍射分析（XRD）研究

4、了微膠囊結(jié)構(gòu)，分析了不同乳化劑及其濃度對聚吡咯包覆納米二氧化鈦微膠囊結(jié)構(gòu)、粒徑、形貌的影響，提出了微膠囊形成機(jī)制。結(jié)果表明，PPy-TiO2微膠囊的制備與乳化劑種類有密切關(guān)系，陰離子型表面活性劑更有利于聚吡咯在二氧化鈦顆粒表面包覆，形成包覆完整的復(fù)合微膠囊。SDBS分散作用顯著，微膠囊團(tuán)聚微弱，油酸鈉由于長鏈結(jié)構(gòu)在乳化過程中的氧化交聯(lián)，導(dǎo)致膠束間相互連接，復(fù)合微膠囊團(tuán)聚為熔巖狀塊體。吡咯單體以納米二氧化鈦為核心，聚合形成具有納米晶結(jié)構(gòu)的

5、聚吡咯囊壁，形成球形、粒徑均一、直徑約為100nm的PPy-TiO2復(fù)合納米微膠囊。聚吡咯包覆微膠囊顆粒的形成是由于陰離子表面活性劑在二氧化鈦粉體表面的靜電吸附，形成了有機(jī)修飾層，在有效抑制自身團(tuán)聚的同時(shí)，促進(jìn)吡咯單體在其表面的包覆聚合。
　　將PPy粉體及PPy-TiO2微膠囊摻雜于γ-AEAPS硅烷溶膠中，在低碳鋼表面制備出γ-AEAPS硅烷膜包埋 PPy及 PPy-TiO2微膠囊復(fù)合涂層，采用 EIS、電路擬合對復(fù)合膜層進(jìn)行

6、表征和分析，研究復(fù)合膜層耐蝕性及自修復(fù)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PPy及 PPy-TiO2微膠囊納米顆粒加入γ-AEAPS硅烷膠體中形成復(fù)合硅烷膜層，顯著提高其耐蝕性， PPy添加量為0.3696g/mL時(shí)，浸泡初期 PPy/γ-AEAPS膜的阻抗值達(dá)到8200Ω.cm2，約為γ-AEAPS膜阻抗的4倍，PPy-TiO2微膠囊添加量為0.4767g/ mL時(shí)，浸泡初期 PPy-TiO2微膠囊復(fù)合硅烷膜阻抗為3600Ω.cm2。PPy及 PPy

7、-TiO2微膠囊納米顆粒主要通過填充作用增加硅烷膜層致密性及 PPy在金屬基體表面形成鈍化膜雙重作用，提高復(fù)合膜層耐蝕性，浸泡初期屏蔽起主要作用，浸泡中后期鈍化膜起主要作用， PPy及 PPy-TiO2微膠囊顆粒大小及均勻度對膜層耐蝕性影響顯著，PPy-TiO2微膠囊的團(tuán)聚導(dǎo)致其初期耐蝕性低于PPy復(fù)合膜層。PPy-TiO2微膠囊的核殼結(jié)構(gòu)賦予 PPy-TiO2微膠囊復(fù)合硅烷膜層自修復(fù)功能，隨著復(fù)合膜層腐蝕，微膠囊開始破裂，釋出的TiO