金属基体低表面能复合膜的制备及其耐蚀性能研究
金属腐蚀给社会发展带来巨大的经济损失和危害，随着工业和科学技术的发展，腐蚀科学在国民经济中所占的地位越来越重要。因此金属材料的腐蚀与防护关系到整个国计民生与经济的可持续发展。众所周知，金属腐蚀过程的开始主要发生于金属与环境的界面上，因此对金属表面进行处理就有可能减缓或者阻止金属腐蚀的发生，从而达到防腐蚀的目的。
本论文首先在铜基体上制备了正十二硫醇超疏水膜与正十二硫醇和十四酸的超疏水混合膜，同时利用扫描电镜、能谱分析、接触角测量等手段对超疏水表面进行了表征，研究发现形成的单一正十二硫醇膜为均匀而美丽的片状亚微观结构，接触角达到150°，但是加入十四酸后形成的正十二硫醇/十四酸混合膜则更为均匀而致密，接触角更大为160°。利用动电位极化曲线、电化学阻抗(EIS)研究了铜表面生成的正十二硫醇超疏水膜和正十二硫醇/十四酸混合膜的耐蚀性能，测试结果表明正十二硫醇超疏水膜对铜基体具有较好的抗腐蚀效果，而且正十二硫醇/十四酸混合膜的效果更佳，此外，还借助Gaussian(R)03程序包计算探讨了正十二硫醇与十四酸在铜表面的吸附行为，提出的竞争吸附理论很好的解释了混合膜更为致密和抗腐蚀性能更好的原因。上述膜层的缺陷是在铜基体上的吸附不稳定且较易脱落。
近年来，由海洋贻贝类生物分泌的贻贝类粘附蛋白因在较湿的环境中仍具有较强的粘绪力而引起了人们的广泛关注。在粘结的过程中起粘结作用的是儿茶酚基团，多巴胺具有儿茶酚基团，因此能够牢牢的吸附在金属基体上，另外，多巴胺包覆层的吸附仍可以允许含有巯基(-SH)和氨基(-NH2)的有机物进一步键合，这就为第二次反应提供了一个反应平台。因此针对前述缺憾，我们利用较易吸附的多巴胺膜层的包覆，从而将具有抗腐蚀性能的正十二硫醇膜稳定的吸附在铜基体上。通过X射线光电子能谱测试、扫描电镜及能谱分析均表明，多巴胺已经成功的吸附到铜基体上，并且多巴胺聚合后，通过希夫碱和加成反应从而使正十二硫醇膜吸附到多巴胺包覆的铜基体上，这个反应过程类似于硫醇与贵金属反应的自组装过程。接触角测试表明当多巴胺吸附后，铜表面显示为较强的亲水性，而正十二硫醇在包覆有多巴胺的铜基体上形成后，由于烷烃链的存在显示为较强的疏水性。采用动电位极化技术和电化学阻抗谱技术对形成的膜层进行了抗腐蚀性能测试，测试结果表明，正十二硫醇在包覆有多巴胺的铜基体上的形成有效的抑制了铜的腐蚀。同时利用稳定性测试证明了多巴胺协助形成的正十二硫醇膜相当稳定，因此能够较好的抑制海水中Cl-的侵害。
为了表明这种方法的通用性，我们以与铜不同类型的金属304不锈钢作为另一个研究对象，将正十二硫醇膜吸附到多巴胺包覆的304不锈钢基体上，X射线光电子能谱测试、原子力显微镜和接触角测试表征表明正十二硫醇确实在包覆有多巴胺的304不锈钢基体上进行了吸附，而且电化学测试（动电位极化曲线、电化学交流阻抗谱）结果表明正十二硫醇膜的吸附有效的抑制了304不锈钢的腐蚀。
中国海洋大学
硕士
材料学
陈守刚
2010
中文
TG146.11;TG174.46
2011-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）