不銹鋼多巴胺復(fù)合膜的制備及抗蝕性能的研究.pdf

1、金屬腐蝕現(xiàn)象十分常見,它遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,凡使用到材料的地方都存在著不同程度的腐蝕。不銹鋼是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中使用最廣泛的金屬之一,然而它的“不銹”是相對(duì)的,在一定條件下也會(huì)生銹,尤其是在海水等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中,給生產(chǎn)、生活帶來嚴(yán)重的損失。不銹鋼的腐蝕與防護(hù)是腐蝕科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)函待解決的重要課題。對(duì)不銹鋼基體進(jìn)行表面改性,制備理想的環(huán)境友好型膜層是一項(xiàng)非常有意義的工作。
　　 受自然界生物粘附現(xiàn)象的啟發(fā),本論文選擇多巴胺作為

2、研究對(duì)象,利用溶液浸泡法在不銹鋼表面制備聚多巴胺膜,并探討了制備溫度對(duì)聚多巴胺膜的影響,通過掃描電鏡(SEM)、能譜測(cè)試(EDS)、表面反射紅外光譜(SR-FTIR)、紫外可見吸收光譜(UV-VIS)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)等檢測(cè)手段進(jìn)行了系統(tǒng)的分析表征和性能測(cè)試。此外,借助Gaussian98軟件進(jìn)行模擬計(jì)算以探討反應(yīng)機(jī)理。SEM分析表明了24℃和34℃下兩種聚多巴胺膜的形貌相似,均為顆粒球狀隨機(jī)分布在基體表面。EDS和SR-FTIR

3、圖譜也證明了它們的存在性與相似性。UV-VIS分析結(jié)果推測(cè)不銹鋼表面聚多巴胺膜顏色的不同是膜厚引起的。
　　 借助Gaussian98軟件,通過計(jì)算分析聚合反應(yīng)過程中重要中間體結(jié)構(gòu)模型的LUMO能級(jí)、HOMO-LUMO能級(jí)差等探討了多巴胺的聚合反應(yīng)機(jī)理,多巴胺分子易于發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化生成5,6-二羥基吲哚,進(jìn)一步形成二聚體三聚體結(jié)構(gòu),一維線性生長(zhǎng)比較困難,而二維生長(zhǎng)更為容易。并對(duì)比計(jì)算紅外光譜與實(shí)驗(yàn)紅外光譜,論證所提出的機(jī)理。同時(shí)

4、,分子軌道計(jì)算結(jié)果表明了反應(yīng)電荷主要集中在酚氧原子位置,據(jù)此分析了可能的界面反應(yīng)機(jī)理。此外,利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)考察了不銹鋼聚多巴胺膜的抗蝕性能,結(jié)果表明在模擬海水即3.5％NaCl溶液中聚多巴胺膜具有強(qiáng)的界面吸附力、優(yōu)良的抗腐蝕性能及良好的中長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而且34℃下的聚多巴胺膜性能更優(yōu)。
　　 為了更好的促進(jìn)膜層對(duì)不銹鋼基體的保護(hù)作用,在前期工作的基礎(chǔ)上,我們首次設(shè)計(jì)制備了6-氨基己醇/聚多巴胺復(fù)合膜,即將6-氨基己醇通過自組

5、裝技術(shù)成功地嫁接到聚多巴胺膜修飾的不銹鋼基體上。金相顯微鏡、掃描電鏡及能譜測(cè)試都證實(shí)了復(fù)合膜的成功制備。動(dòng)電位極化曲線和電化學(xué)阻抗譜表明了6-氨基己醇/聚多巴胺復(fù)合膜極大的提高了不銹鋼的耐腐蝕性能,其緩蝕效率高達(dá)99％。鑒于此方法簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、無毒、無污染等特點(diǎn),是一種有效的環(huán)境友好型提高耐蝕性能的表面改性方法。此外,為了使所制備的聚多巴胺復(fù)合膜有著更廣泛的應(yīng)用前景,我們進(jìn)行了探索性實(shí)驗(yàn),成功的原位制備了原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)