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氯化钠在聚苯胺—环氧树脂复合材料膜中的渗透研究

作　者: 韩健
导　师: 王纪孝
学　校: 天津大学
专　业: 膜科学与技术
关键词: 聚苯胺 环氧树脂 复合材料膜 氯化钠 离子渗透
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


聚苯胺制备成本低,易合成,具有可逆的氧化还原性,掺杂机制独特,化学稳定性和环境稳定性好。因此,聚苯胺的应用范围越来越广。目前,聚苯胺在传质方面的应用已经扩展到水的分离、气体分离、质子交换膜燃料电池以及金属防腐等领域。本文以环氧树脂作为基体,在其中加入不同含量的不同微观形貌的聚苯胺纳米材料,制备聚苯胺-环氧树脂复合材料膜。使用扫描电子显微镜对复合材料膜进行了表面和断面表征,利用紫外/可见吸收光光谱对复合材料膜中的聚苯胺进行了表征。表面特征表明来看,聚苯胺被包裹在环氧树脂内部,膜表面无聚苯胺纳米材料;断面特征表明,大部分聚苯胺分散得比较好,但是有部分团聚。聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的紫外/可见吸收光谱表明,含有球状、片状聚苯胺材料的膜紫外吸收光谱明显区别于含有线状聚苯胺的膜。在金属电化学腐蚀领域Clˉ离子的存在能够加速金属的腐蚀,但Clˉ离子的透过不易检测。本文采用实验室自制渗透装置,以3.5wt%的氯化钠溶液在聚苯胺-环氧树脂复合材料膜中的渗透行为为研究内容,对复合材料膜进行渗透实验。通过测试透过一侧电导率值的变化来研究氯化钠在膜中的渗透。实验中引用氯化钠在膜内渗透的扩散系数计算公式,对比聚苯胺的百分含量以及形貌对于扩散系数的影响。采用t为20小时的测定数据,计算氯化钠在膜中的扩散系数。添加了聚苯胺纳米材料的复合材料膜对氯化钠的扩散系数降低一个数量级。本文的研究结果为聚苯胺与环氧树脂复合材料膜的制备提供了基础数据,也为研究聚苯胺防腐涂料的防腐机理提供了新思路。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 文献综述  7-21
  1.1 导电聚合物概述  7-12
    1.1.1 导电聚合物的结构  7-8
    1.1.2 导电聚合物的分类及导电机理  8-9
    1.1.3 导电聚合物的掺杂  9-10
    1.1.4 导电聚合物的合成  10-11
    1.1.5 导电聚合物的应用以及前景  11-12
  1.2 聚苯胺  12-16
    1.2.1 聚苯胺的分子结构与掺杂  12
    1.2.2 聚苯胺的分子结构  12-13
    1.2.3 聚苯胺的掺杂  13-14
    1.2.4 聚苯胺纳米材料的制备  14-16
  1.3 聚苯胺材料的应用  16-19
    1.3.1 在液体分离膜中的应用  16-17
    1.3.2 在气体分离中的应用  17-18
    1.3.3 在金属防腐中的应用  18-19
    1.3.4 聚苯胺在质子交换膜燃料电池中的应用  19
  1.4 本文研究的内容以及意义  19-21
第二章 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的制备与表征  21-38
  2.1 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的制备  21-27
    2.1.1 基体树脂的选择  21-22
    2.1.2 固化剂的选择  22
    2.1.3 溶剂的选择  22-23
    2.1.4 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的制备  23-24
    2.1.5 试剂及设备  24-25
    2.1.6 聚苯胺纳米材料的形貌表征  25-27
  2.2 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的形貌表征  27-35
    2.2.1 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的表面表征  27-28
    2.2.2 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的断面表征  28-35
  2.3 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜的紫外表征  35-37
    2.3.1 不同含量线状聚苯胺的复合材料膜的紫外表征  35-36
    2.3.2 不同形貌聚苯胺的复合材料膜的紫外表征  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章 氯化钠溶液在复合材料膜中渗透性能的研究  38-46
  3.1 所用仪器及药品  38
  3.2 氯化钠溶液在复合材料膜中扩散性能的测试  38-39
  3.3 聚苯胺-环氧树脂复合材料膜中氯化钠的扩散系数计算  39-45
    3.3.1 氯化钠在膜中扩散系数计算公式的推导  39-41
    3.3.2 电导率与浓度的关系公式的确定  41-42
    3.3.3 氯化钠在膜内扩散系数的计算  42-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 结论与展望  46-47
  4.1 结论  46
  4.2 展望  46-47
参考文献  47-53
发表论文和科研情况说明  53-54
致谢  54

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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