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铝合金表面均三嗪二硫醇和硅烷纳米复合薄膜的制备及性能研究

作　者: 王茜
导　师: 王芳
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 化学生物学
关键词: 铝合金 6-N,N-二丁基胺-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇单盐电化学聚合硅烷化处理纳米复合薄膜
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

均三嗪二硫醇类聚合薄膜与金属基底结合牢固、具有均匀致密、耐腐蚀等特性,在金属防护方面有着良好应用前景。其次均三嗪二硫醇类化合物作为无害硫化剂,可有效避免传统处理方法中铬酸盐对环境的不友好。自从Mori K首先通过电化学技术制备均三嗪二硫醇类化合物薄膜以来,尚未有对该类聚合薄膜进一步修饰改性的报道。铝合金具有质轻、成本低、导电性强,易回收等特点,广泛应用于电子及航天工业领域。其广泛的应用性能及合金化导致耐腐蚀性能显著下降。因此,研究和开发无毒、环境友好同时耐腐蚀性能良好的金属预处理工艺具有重要的意义。本论文通过自主开发的“有机复合成膜技术”,成功的在铝合金表面制备了均三嗪二硫醇及硅烷纳米复合薄膜:首先通过电化学方法,在铝合金表面制备6-N,N-二丁基胺-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇单盐(DBN)的纳米聚合薄膜(PDB),然后采用自组装技术对铝合金表面PDB膜进行十六烷基三甲氧基硅烷化处理,最终形成疏水/耐蚀性的高分子纳米复合薄膜(CPDB)。实验结果如下:(1)通过对红外光谱及循环伏安曲线的分析,选择了铝合金表面电化学制备纳米聚合薄膜(PDB)的最佳支持电解质与最佳沉积电位;测试结果表明只有在亚硝酸钠作为支持电解质、沉积电位为3.8 V时,在AA5052表面形成均匀致密、且耐蚀性良好的PDB纳米聚合薄膜。(2)通过循环伏安法解释了DBN在AA5052表面的反应及PDB的生长过程,同时分析了CPDB膜的最佳制备条件及形成机理。借助X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪对铝合金表面薄膜的特性进行了表征。结果表明,PDB膜形成后AA5052表面的接触角从未镀膜的89.9°上升到124.3°,CPDB膜形成后接触角达135.8°;SEM和XPS测试表明“有机复合成膜技术”可以有效地在AA5052表面获得均匀致密的CPDB高分子纳米复合薄膜。(3)通过盐水浸泡实验和极化曲线测试分析了高分子纳米聚合薄膜(CPDB)对铝合金的防腐蚀保护效率,结果表明,CPDB膜对铝合金基底的保护效率可高达94.3%,明显优于单一的PDB膜(77.5%)。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-28
  1.1 铝合金的性质与应用  10
  1.2 铝合金的腐蚀  10-11
    1.2.1 铝合金的腐蚀性  10
    1.2.2 铝合金的腐蚀类型及形态  10-11
  1.3 常规铝合金表面防护处理技术  11-12
    1.3.1 铬酸盐钝化技术  12
    1.3.2 磷酸盐转化膜技术  12
    1.3.3 阳极氧化技术  12
  1.4 新型防护技术Ⅰ—硅烷化处理技术（Silanization）  12-16
    1.4.1 硅烷化处理与防腐蚀机理  12-13
    1.4.2 硅烷化处理的研究进展  13-15
    1.4.3 硅烷膜制备的影响因素  15-16
  1.5 新型防护技术Ⅱ—电化学辅助沉积技术  16-22
    1.5.1 硅烷膜的电化学制备  17
    1.5.2 TDTs 纳米聚合薄膜的电化学制备  17-22
  1.6 膜的表征  22-24
    1.6.1 电化学方法表征  22-23
    1.6.2 元素与结构分析  23-24
    1.6.3 膜的浸润性  24
  1.7 本论文的研究内容及研究目的  24-26
    1.7.1 本论文的研究内容  24-25
    1.7.2 本论文的研究目的  25-26
  1.8 研究方案与技术路线  26-28
    1.8.1 研究方案及技术路线  26
    1.8.2 纳米薄膜的表征方法  26-28
第二章 Step1—PDB 纳米聚合薄膜的制备  28-36
  2.1 实验部分  28-31
    2.1.1 实验试剂与材料  28-29
    2.1.2 实验仪器及设备  29
    2.1.3 实验部分  29-30
    2.1.4 测试与表征  30-31
  2.2 实验结果与讨论  31-35
    2.2.1 支持电解质的选择  31-32
    2.2.2 最佳沉积电位的确定  32-33
    2.2.3 不同沉积电位下的循环伏安图及极化曲线分析  33-35
  2.3 本章小结  35-36
第三章 Step2—CPDB 高分子纳米复合薄膜的制备  36-43
  3.1 实验部分  36-37
    3.1.1 实验试剂及材料  36
    3.1.2 实验仪器及设备  36
    3.1.3 实验方法  36-37
    3.1.4 测试与表征  37
  3.2 实验结果与分析  37-42
    3.2.1 HDTMS 溶液水解时间的确定  37-38
    3.2.2 溶液浓度及组装时间的确定  38-41
    3.2.3 固化温度对硅烷化处理的影响  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章 CPDB 高分子纳米复合薄膜的成膜机理及性能测试  43-51
  4.1 实验部分  43
    4.1.1 实验试剂及材料  43
    4.1.2 测试与表征  43
  4.2 CPDB 高分子纳米复合薄膜的成膜机理  43-47
  4.3 复合膜的表征及性能测试  47-50
    4.3.1 复合膜的表征  47-48
    4.3.2 复合膜的性能测试  48-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章结论与展望  51-53
  5.1 结论  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
作者简介  58

铝合金表面均三嗪二硫醇和硅烷纳米复合薄膜的制备及性能研究

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