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环氧导电防腐涂料的研究

作　者: 倪楠楠
导　师: 贾梦秋
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 铜粉聚苯胺玻璃鳞片核-壳结构纤维涂料
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电力系统的接地极在土壤中易发生电化学腐蚀而遭到破坏,而目前最常用的方法采用镀锌钢无法从根本上解决其腐蚀问题,开发兼具耐蚀性和导电功能的涂料为解决接地材料的腐蚀问题提供了新途径。本论文首先研究了环氧-铜导电涂料的基础配方,针对铜粉易氧化的问题,通过正交试验研究出涂层中铜粉的抗氧化配方；探讨了玻璃鳞片、聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料对涂层的防腐抗渗性能和导电性能的影响。结果表明,在环氧-铜导电涂料中添加聚苯胺包覆玻璃鳞片的复合材料,可提高涂料的防腐性能,同时涂料具有较好的导电性能,具有较好的应用前景。1采用油酸或磷酸三丁酯、DB-580和BTA等表面活性剂、硅烷偶联剂和缓蚀剂,通过正交试验确定了环氧-铜导电涂层铜粉抗氧化配方,以此配方制备出的涂层导电性能稳定,初始电导率提高到66S/cm,铜粉氧化速度大大降低,两个月后涂层导电率仍保持在46S/cm。EIS测试结果表明环氧一铜导电涂层在初始阶段具有较好的抗渗性能,随着浸泡时间延长,涂层明显被破坏,抗渗耐蚀性能下降明显。2在导电涂层中添加玻璃鳞片可明显提高涂层的防腐抗渗性能,阻抗值提高了两个数量级,但同时会较大幅度地降低涂层的导电性能,电导率由从66S/cm逐渐降低到1.4×10-7S/cm。3采用溶液聚合和乳液聚合两种方法制备出聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料。通过正交试验优化了溶液聚合和乳液聚合的工艺条件。实验表明,乳液聚合制备的复合材料电导率高达的2.281S/cm,明显高于溶液聚合法制备复合材料的1.890 S/cm。通过XRD、SEM、FTIR等测试手段对两种方法制备的复合材料的结构、微观形貌进行表征。不同的合成方法得到的复合材料的结晶度有较大差别,其中乳液聚合法制备的复合材料结晶度明显较高。乳液聚合反应体系中聚苯胺在玻璃鳞片表面生长为较长纤维,因此具有较高电导率,而溶液聚合体系中聚苯胺呈现颗粒状包覆在玻璃鳞片表面。结构分析表明,导电复合物中聚苯胺富集于玻璃鳞片的表面,使得复合物呈现出与聚苯胺相近的表面性质和较高的.电导率。4以乳液方法制备的聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料为辅助填料制备环氧-铜导电防腐涂料,其耐蚀性能和导电性能均明显优于添加玻璃鳞片的环氧-铜导电涂层。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-16
第一章文献综述  16-33
  1.1 前言  16
  1.2 导电涂料国内外发展概况  16-17
  1.3 影响导电涂料的导电性能的因素  17-23
    1.3.1 导电涂料导电机理  17-18
    1.3.2 导电填料  18-21
    1.3.3 基体树脂  21
    1.3.4 固化剂  21-22
    1.3.5 溶剂和助剂  22-23
    1.3.6 其他  23
  1.4 导电高分子(聚苯胺)包覆改性的研究  23-25
    1.4.1 溶胶—凝胶法  24
    1.4.2 反向微乳液法  24
    1.4.3 插层聚合法  24
    1.4.4 模板聚合法  24-25
  1.5 导电涂料的应用  25-26
    1.5.1 在电子电路工业中的应用  25
    1.5.2 充当电极  25
    1.5.3 电磁波屏蔽涂料  25
    1.5.4 加热涂料  25-26
    1.5.5 抗静电  26
    1.5.6 在海洋防污涂料中的应用  26
  1.6 防腐颜料和填料  26-30
    1.6.1 颜填料用量及比例确定  26-28
    1.6.2 玻璃鳞片  28-29
    1.6.3 着色颜料  29-30
    1.6.4 体质颜料  30
  1.7 前人在本课题研究领域里的成果简介  30-33
第二章实验部分  33-40
  2.1 实验目的  33
  2.2 实验内容  33
  2.3 实验原料  33-34
  2.4 实验仪器及设备  34-35
  2.5 实验方法  35-40
    2.5.1 导电涂料的制备  35
    2.5.2 涂层性能测试试验基材及处理  35-36
    2.5.3 涂层性能测试  36-37
    2.5.4 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料的制备  37
    2.5.5 SEM形貌分析  37-38
    2.5.6 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料X射线衍射谱分析(XRD)  38
    2.5.7 红外光谱分析测试  38
    2.5.8 涂层的交流阻抗测试  38-40
第三章铜系环氧导电涂料研究与耐蚀性评价  40-50
  3.1 引言  40
  3.2 电解铜粉用量的确定  40-42
  3.3 环氧-铜系导电涂料中铜粉抗氧化性能改进实验  42-48
    3.3.1 抗氧化试剂的筛选  42-44
    3.3.2 铜粉抗氧化正交试验  44-47
    3.3.3 铜系涂层添加抗氧化配方后电导率的变化  47-48
    3.3.4 环氧-铜涂层的SEM表征及抗氧化机理分析  48
  3.4 环氧铜涂层交流阻抗测试与分析  48-49
  3.5 小结  49-50
第四章玻璃鳞片对环氧导电涂层性能的影响  50-56
  4.1 引言  50
  4.2 玻璃鳞片的种类选择  50-51
  4.3 玻璃鳞片的片径选择  51-52
  4.4 偶联剂的选择  52
  4.5 玻璃鳞片含量对环氧导电涂层机械物理性能的影响  52-53
  4.6 玻璃鳞片对环氧导电涂层导电性能的影响  53-54
  4.7 玻璃鳞片对环氧导电涂层抗渗防腐性能的影响  54-55
  4.8 小结  55-56
第五章聚苯胺包覆玻璃鳞片的制备与应用  56-70
  5.1 引言  56
  5.2 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料的制备工艺研究  56-60
    5.2.1 溶液聚合制备复合材料的工艺研究  56-58
    5.2.2 乳液聚合制备复合材料的工艺研究  58-59
    5.2.3 两种方法制备复合材料的工艺表  59-60
  5.3 复合材料的XRD分析  60-62
  5.4 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料的红外分析  62-63
  5.5 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料的微观形貌表征  63-64
  5.6 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合材料表面接触角的测定  64-65
  5.7 复合材料环氧导电涂料的制备及性能评价  65-69
    5.7.1 复合材料用量对涂层抗渗耐蚀性的影响  65-67
    5.7.2 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合物用量对涂层导电性的影响  67
    5.7.3 聚苯胺包覆玻璃鳞片复合物用量对涂层机械性能的影响  67-68
    5.7.4 铜系环氧防腐导电涂层的物理化学性能  68-69
    5.7.5 涂层的SEM表征  69
  5.8 小结  69-70
第6章结论  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
研究成果及发表的学术论文  76-77
作者和导师简介  77-78
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  78-79

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