聚吡咯导电涂层的制备及其性能研究

以十二烷基苯磺酸(BADS)为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,化学法合成聚吡咯(PPy);并与羟基丙烯酸树脂配制成PPy导电涂层。用四探针测试仪测定不同反应条件下的PPy电导率,分析不同因素对PPy导电性的影响;运用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、电阻测试仪、紫外老化机、热分析仪、电化学工作站等对涂层进行表征。结果表明:PPy颗粒平均粒径约为1μm,且在涂层中分布均匀;20%PPy导电涂层的导电性最好,达到2.5×10^-4 S/cm;涂层经紫外加速老化720 h,导电性和附着力有所下降;涂层热稳定性较好,最终失重温度为500℃左右;PPy导电涂层的防腐蚀性优于纯树脂,5%PPy导电涂层的防腐蚀性最佳。     

钴铁氧体/聚吡咯复合材料的制备及电磁性能

首先采用溶胶-凝胶法制备钴铁氧体,再使用水热原位合成钴铁氧体(CoFe₂O₄,CFO)/聚吡咯(polypyrrole,PPy)新型复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)分析样品的相结构、扫描电子显微镜(SEM观察样品微观形貌、振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能表征样品磁性能、样品的电磁参数采用矢量网络分析仪分析,计算获得样品在(8～12)GHz频率范围内的反射损耗。结果表明:在以酒石酸为络合剂、pH=5左右、经650 ℃热处理,得到结晶度良好的尖晶石结构钴铁氧体,平均粒径为350 nm;原位聚合后得到的钴铁氧体/聚吡咯复合材料表现出良好的吸波性能,在涂层厚度1.5 mm,PPy含量为6%时,吸波性能最佳,在频率为8.66 GHz处达到-11.05 dB,小于-5 dB的频段范围为(7.49~11.43)GHz,其可作为一种轻质、宽频的雷达波吸收剂来使用。     

碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料的制备及性能研究

柔性超级电容器作为一种储能器件,具有功率密度高、充电时间短、循环寿命长、比电容高等优点,可满足可穿戴器件的需求,而柔性电极材料是决定柔性超级电容器发展的关键因素,它决定着电容器的主要性能指标。采用混纺的方法制备了碳纤维含量为20%(质量分数)的碳纤维/棉纤维混纺纱线,然后通过电化学沉积法在碳纤维/棉纤维混纺纱线上生长聚吡咯颗粒,成功制备了20%(质量分数)碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析仪和电化学工作站研究了复合材料的形貌、聚吡咯沉积情况以及复合材料的电容性能。结果表明,20%(质量分数)碳纤维/棉纤维/聚吡咯柔性复合材料中,聚吡咯颗粒直径为30~60 nm,且沉积均匀,化学活性较高;在1.02 mA/cm^2电流密度下,复合材料的最大比电容达到1.28 F/cm^2,其高比电容归因于电极的独特结构;复合材料具有良好的柔韧性、机械稳定性和充放电循环寿命,其经过6000次弯曲循环后,电容保持率仍有80%以上,可以用作柔性可穿戴超级电容器的电极材料。     

锌@聚吡咯/织物电极的制备与性能

为满足可穿戴智能纺织品微电子功能元件的供能需求,柔性储能器件成为研究的重点。电极是储能器件重要组成部分,决定了器件能量存储的大小。本文以导电镀银锦纶织物为基体,采用磁控溅射技术将金属锌(Zn)负载在织物表面,再通过化学聚合和电化学聚合两种方式构筑导电高分子聚吡咯(PPy)。分别对Zn@PPy/织物电极的表观形貌、电学性能和电化学性能进行评价,并探究化学聚合和电化学聚合PPy及磁控溅射时间对织物电极性能的影响。结果表明：采用磁控溅射镀技术可在织物表面实现Zn膜的均匀生长,表面方阻为1.51Ω;制备的Zn@PPy/织物电极比电容高达1 185 mF/cm²,是PPy/织物电极的4.21倍。该织物电极制备方法简单,在可穿戴纺织品微电子供能领域具有潜在的应用前景。     

微波辅助法制备镁合金的植酸镁/羟基磷灰石复合涂层及其耐蚀性能

采用微波辅助法在AZ31镁合金表面制备了植酸镁/羟基磷灰石(PA/HA)复合涂层。利用FESEM、EDS、XRD和电化学性能测试等方法表征涂层的表面形貌、物相组成以及耐蚀性能,探究了植酸溶液的pH值对PA/HA复合涂层形貌及耐蚀性能的影响,并通过浸泡实验研究了镁合金及PA/HA复合涂层在模拟体液(SBF)中的降解矿化行为。结果表明:在植酸预处理中,植酸溶液的pH=5.0时制备得到的PA/HA复合涂层表面均匀、无裂纹,与镁合金基底的界面结合良好;并且在此pH值下PA/HA复合涂层包覆镁合金样品的交流阻抗最大,自腐蚀电流密度最小,说明其耐蚀性最好。在SBF中,PA/HA复合涂层能够快速诱导磷灰石的生成,并显著提高镁合金基底的耐蚀性能。     

掺杂聚吡咯/聚乙烯醇复合材料的制备与性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,对甲基苯磺酸钠为掺杂剂,PVA为改性剂采用化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)/PVA复合材料.用红外光谱、拉曼光谱以及扫描电镜等表征手段对比研究了复合材料与单一聚吡咯产物结构和形貌变化,研究了复合材料的电化学性能,实验结果表明,PVA的加入对聚吡咯的性能改善有一定的影响,PVA添加量为0.5g时复合材...     

聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究

以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用反相微乳液聚合法,分别在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中和含有多壁碳纳米管(MWCNTs)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中,通过化学氧化法制得了聚吡咯纳米颗粒和聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNTs)导电复合材料。利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和四探针电导率仪对复合材料进行了表征。结果表明,当SDBS浓度为0.0120mol/L时所制备的聚吡咯纳米颗粒的电导率在1.00S/cm左右;在含有MWCNTs的SDBS溶液中,单体在SDBS的胶束内聚合,表面活性剂及其胶束吸附在MWCNTs的表面,表面活性剂的浓度和碳纳米管的用量对PPy/MWCNTs复合材料电导率的提高起到重要作用。当SDBS浓度为0.0120mol/L、MWCNTs和单体的质量比为0.20时,可获得电导率为5.68S/cm的PPy/MWCNTs纳米复合材料。     

多功能聚吡咯/聚酰亚胺电磁屏蔽复合膜的制备与性能研究

目的 开发具有优异屏蔽效率、轻质且热稳定性良好的电磁屏蔽材料。方法 以聚酰亚胺(PI)为聚合物基体,聚吡咯(PPy)为添加相,采用静电纺丝-低温原位聚合技术制备PPy/PI电磁屏蔽复合膜。通过在薄膜内部的多孔结构中构建致密的导电网络,赋予复合膜优异的导电性和高效的电磁屏蔽效能。结果 在聚合PPy浓度为0.1 mol/L时,复合膜的电导率和电磁屏蔽效能分别为2.23 S/cm和26.04 dB,且其单位厚度电磁屏蔽效能可达到110.81 dB/mm,展现出优异的电磁屏蔽性能。结论 PPy/PI复合纤维膜表现出良好的力学性能(拉伸强度为11.73 MPa)、优异的热稳定性(>400 ℃)和力学传感性能,具备在恶劣环境下广泛应用的潜力。     

AZ91D镁合金表面无铬转化膜/杂化复合涂层的耐蚀性能

溶胶凝胶法制备的涂层性能优良,采用溶胶凝胶法、以正硅酸乙酯为主制备性能优良的涂层技术已很成熟,但用于镁合金的防护鲜有报道。为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,先在其表面制备了无铬钼酸盐转化膜,然后采用有机/无机杂化溶胶凝胶的方法在转化膜表面制备杂化涂层,从而得到转化膜/杂化复合涂层。对复合涂层进行了红外光谱分析,并用扫描电镜(SEM)观察了其微观形貌,同时也对其进行了极化曲线和电化学阻抗谱分析。结果表明:二氧化硅和有机硅氧键通过溶胶凝胶反应,无机和有机间呈网络结构穿插在一起;复合涂层表面平整均匀,无开裂现象;转化膜层和转化膜/杂化复合涂层都可提高镁合金的耐蚀性,但后者的效果更加明显。     

复合陶瓷涂层对碳钢防腐蚀性能的电化学研究

利用电化学阻抗谱法就Al2O3、SiC、ZrO2复合陶瓷涂层对碳钢的防腐蚀性能进行了研究.结果表明:ZrO2复合陶瓷涂层的防腐蚀性能明显高于Al2O3、SiC复合陶瓷涂层.讨论了阻抗谱图特征变化与涂层结构与性能变化的关系.     

Nafion/polypyrrole and Nafion/DMSO Organic Coatings for Magnesium Protection

Nafion/polypyrrole and Nafion/Dimethysulfoxid （DMSO） organic coatings were prepared on the surface of pure magnesium by simple immersion and heat treatment. The morphologies and corrosion resistance of the organic coatings were investigated by using optical microscopy and electrochemical corrosion testing, respectively. It is shown that Nafion/polypyrrole organic coatings resulted in the corrosion resistance of magnesium decreasing; while Nafion/DMSO organic coatings can effectively improve the corrosion resistance of magnesium. Also, the corrosion resistance increased with the thickness of the Nafion/DMSO organic coating increased.     

镁合金化学转化膜的耐腐蚀性研究

在50g/L KMnO4和100g/L Na3PO4组成的基础化学转化溶液中添加6 g/L缓蚀剂,在AZ31镁合金上获得了化学转化膜.用植酸作为转化处理液,分析了pH值、温度、转化时间及植酸用量(质量分数)对AZ31合金成膜及耐蚀性的影响,SEM观察表明,植酸膜经3.5%的NaCl溶液浸蚀后有一定的自愈合能力.这两种方法获得的转化膜均比铬酸膜光滑、致密均匀.     

镁合金预处理对其表面有机涂层耐蚀性的影响

镁合金压铸件上涂覆有机涂层后的耐蚀性能与其涂装前的表面处理状态有着密切关系.采用中性盐雾试验和盐水浸渍法对经喷砂、打磨、无铬化学转化、微弧氧化4种不同表面预处理后的丙烯酸树脂涂层进行了耐蚀性测试.结果表明:采用合适的预处理能显著提高涂层的耐蚀性能,其中微弧氧化涂层耐蚀性最佳,在盐雾和盐水浸渍试验中失效时间分别达96 h和168 h;预处理后基材表面光滑的涂层失效形式以起泡为主,而具有微孔或粗糙表面的涂层则以点蚀为主.     

镁合金浸锌合金溶液中金属离子对浸锌层的影响

镁合金电镀或化学镀之前一般均需要进行浸锌处理,浸锌层的质量直接影响到镀层和基体间的结合力,也关系到镀层的耐蚀性等.为提高镀层的结合力与耐蚀性,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、塔菲尔极化曲线等方法,对比研究了一元Zn,二元Zn-Fe,Zn-Ni,Zn-Co,Zn-Cu以及三元Zn-Ni-Fe等浸锌工艺在AZ91D镁合金上获得的浸锌层,并详细分析了各种金属离子对浸锌层形成过程的影响.结果表明:Ni2+的加入既能提高镀层的覆盖率,又能使镀层结合力提高;Fe3+的加入可以细化浸锌层的晶粒;Cu2+的加入可以提高镀层的覆盖率,使浸锌铜镀层的覆盖率达到了99.1%;Co2+对镀层的性能有不好的影响,既降低了镀层的覆盖度,又降低了镀层的结合力.     

镁合金表面纳米二氧化铈/磷酸盐复合转化膜的制备及其防护性能

添加纳米颗粒可改善金属表面膜层的性能,但目前添加纳米颗粒改善镁合金表面磷化膜性能的报道较少。通过向磷化处理液中添加纳米二氧化铈(nano-CeO_2)颗粒在镁合金表面制备了一层纳米二氧化铈/磷酸盐复合转化膜,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线等手段研究了添加nano-CeO_2颗粒对膜层成分和防护性能的影响,讨论了nano-CeO_2颗粒的作用机制。结果表明:复合转化膜的相成分为Zn_3(PO_4)_2·4H_2O、Zn_2Mg(PO_4)_2和CeO_2,在单组分磷化膜成分的基础上多出了CeO_2相。在硼酸缓冲溶液中,单组分磷化膜的膜层电阻(R_c)和低频阻抗值(R_(0.01 Hz))分别为561.74 kΩ·cm~2和938.11 kΩ·cm~2,而复合转化膜的R_c和R_(0.01 Hz)分别为2 428.98 kΩ·cm~2和3 985.61 kΩ·cm~2;与此同时,覆盖复合转化膜镁合金的腐蚀电流密度为4.05×10~(-7)A/cm~2,而覆盖单组分磷化膜镁合金的为8.38×10~(-6)A/cm~2,R_c和R_(0.01 Hz)的增大以及J_(corr)的减小说明复合转化膜的防护作用明显优于单组分磷化膜的防护作用。nano-CeO_2颗粒的作用机制主要归因于两个方面:第一,nano-CeO_2颗粒在处理液中的添加有利于磷酸盐晶核的形成;第二,nano-CeO_2颗粒作为一种不溶性固体粒子在膜层中的存在可以强化膜层的物理屏蔽效应。     

AZ91D镁合金表面钙系磷酸盐膜层的制备及其耐蚀性

为了降低AZ91D镁合金活泼的化学性质,使其成为耐蚀性更好的医用金属材料,在不同pH值及反应温度等条件下对AZ91D镁合金进行钝化,观察了不同条件下制备的膜层的表面形貌、元素构成,并测试了其电化学性质,研究了磷化的pH值和温度对磷化膜性能的影响。结果表明:磷化液的温度及pH值对磷化膜性能有重要影响,当pH值为2.8,温度为40℃时,制备的磷化膜为针状鳞片、尺寸均一,膜层覆盖最为致密细腻,表面膜层中主要生成了CaHPO_4·2H_2O化合物,即DCPD,还有少量Ca_3(PO_4)_2,膜层在AZ91D表面形成了稳定的钝化层,有效降低了其化学活泼性,大幅提高了其耐蚀性。     

聚吡咯涂层的制备及其对多孔316不锈钢抗腐蚀性能的影响

为提高粉末冶金烧结的多孔316不锈钢材料的耐腐蚀性能,采用恒电位沉积法在多孔316不锈钢表面制备了聚吡咯涂层。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、阳极极化曲线和电化学阻抗图谱(EIS)对试样的表面形貌和耐腐蚀性能进行了表征。结果表明负载了聚吡咯涂层的多孔316不锈钢材料表面呈球状,物相表征显示2θ=25.8°处有宽的吡咯环单元衍射峰。耐腐蚀性能测试表明负载聚吡咯的多孔不锈钢材料的电荷转移电阻大大增加,表明其耐腐蚀性能大大提升。120 h的浸泡试验表明负载聚吡咯的多孔不锈钢材料具有较强的耐蚀稳定性。     

预处理对镁合金磷酸盐化学转化膜的影响

镬合金在磷酸盐化学转化膜处理前进行预处理,可以提高其转化膜的防腐蚀能力,增强转化膜与底层的结合力.为此,研究了3种预处理的影响,并与未预处理的状况进行了比较.利用扫描电子显微镜(sEM)、X射线衍射仪(XRD)以及全浸湿等分析试验手段,研究了4种不同的预处理对镁合金磷酸盐化学转化膜层的表面形貌、物相以及抗腐蚀性能的影响.结果表明:经过工艺为NaOH+NaF/HF+C2H6O2/NaOH的表面预处理可以使磷酸盐膜层更光滑、致密,抗腐蚀性能更好.     

铝合金表面双-[3-(三乙氧基)硅丙基]硫化物涂层的耐蚀性研究

铬酸盐预处理铝合金对环境及人体有毒害作用,需探寻能代替其且行之有效的"绿色"表面处理技术.采用酸催化双-[3-(三乙氧基)硅丙基]硫化物(BTESPT)进行水解,以形成的水溶胶作为处理液,采用浸涂法在YL12铝合金表面形成BTESPT涂层,经100℃,12 h固化后通过盐雾试验,以动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)法表征了该涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀特性,并与铬酸盐处理工艺进行了比较.结果表明,BTESPT涂层的耐蚀性能优于铬酸盐转变涂层的耐蚀性,该处理方法基本上能代替铬酸盐预处理.     

MB31镁合金表面化学还原沉积铁膜及其耐蚀性能

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,在MB31镁合金表面进行不同浓度硫酸亚铁化学还原沉积铁后,再进行不同温度的溶剂热处理。采用现代表面分析技术对不同硫酸亚铁浓度制备的铁膜及不同温度溶剂热处理后的铁膜进行了表征,找出了沉积和热处理最优方案。结果表明:对MB31镁合金表面化学还原沉积铁及适当温度溶剂热处理可以得到致密均匀的铁膜,使之耐腐蚀性能显著提升,最佳硫酸亚铁浓度为75 g/L,最佳溶剂处理温度为130℃。