有机插层改高岭土聚(2,3-二甲基苯胺)纳米复合物的制备及其性能研究.pdfVIP

Preparation and properties study of organically intercalated kaolinite/poly(2,3- dimethylaniline) nanocomposites A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Master ’s Degree of Science By Yin Hui Supervised by prof. Ma Li Specialty: Chemistry College of Chemistry and Chemical Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May 2014 中文摘要 摘 要 聚苯胺(PANI)是近年来研究非常广泛的新型金属防腐材料，但由于PANI 分子 链骨架刚性强，分子间作用力大，使其溶解及加工性能不理想，限制了具体应用。 2,3-二甲基苯胺(2,3-DMA)作为苯胺主要衍生物之一，苯环上引入两个-CH3 可以有 效地降低聚合物分子链的强度，使分子间作用力减弱，同时-CH3 的引入可以阻止 苯环取代位置可能发生的副反应，使形成大分子共轭体系，提高PANI 溶解性。因 此，其聚合物聚(2,3-二甲基苯胺)(P(2,3-DMA))在防腐方面有更为广泛的应用前景。 高岭土晶胞由SiO 四面体和Al[O (OH) ]八面体通过层与层共同的 O 原子结 4 3 4 合而成，是典型的1:1 型二八面体层状硅酸盐粘土。在聚合物中加入具有层或片状 结构的纳米粘土，粘土粒子与聚合物间有效地复合可以显著减弱聚合物分子链间 的相互作用，使聚合物的结晶度降低，其导电性、气体阻隔性及物质分散性得到 改善，达到提高复合物耐热、力学及界面稳定性的目的。将高岭土引入到聚合物 中，形成的聚合物/粘土纳米复合物可以有效地延长O2 等腐蚀剂渗透涂层的路径和 时间，降低腐蚀剂对涂层的渗透作用。因此将P(2,3-DMA)和高岭土复合，制备具 有优异耐腐蚀性能的材料是很有必要的。 本文首次采用原位聚合法制备了插层-剥离型的P(2,3-DMA)/有机高岭土(POK) 纳米复合物。通过优化条件，探讨了氧化剂用量、磷酸浓度、反应时间以及反应 温度对POK 防腐性能的影响。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X 射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、热重-差热(TGA-DTA)分别对POK 的结构及稳定性进行了 表征，在3.5%NaCl 中研究了含有POK 的环氧树脂涂层对金属的腐蚀保护作用。 同时，采用了乳液体系制备了 P(2,3-DMA)/层状硅酸盐(PLS)纳米复合物，研究了 含有PLS 的涂层对冷轧钢的腐蚀保护性能。 结果表明：当POK 中mP(2,3-DMA)/mOKL= 5:95 ，nAPS/n2,3-DMA=2:1 ，nH3PO4/n2,3-DMA= 2.5 ，T=30℃，t=10h 时，POK 的电化学性能及产率达到最佳值。XRD 、FTIR 表明： 本实验成功合成了POK 纳米复合物，复合物体系中层状粘土被彻底剥离。SEM 表 明：被剥离为片状的硅酸盐粒子有效地分散在P(2,3-DMA) 中。与P(2,3-DMA)相比， 聚合物中引入有机粘土可以显著地增加其耐腐蚀及热稳定性，分散在P(2,3-DMA) 中的片状硅酸盐粒子能够有效地增加腐蚀剂对涂层的扩散路径，延长涂层渗透时 间