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西南交大樊小强副教授等CEJ:Ti3C2Tx/PANI复合物制备及其在腐蚀防护中的应用
2021-01-11  来源:高分子科技

  金属腐蚀每年给国民经济带来巨大的损失,一直以来,研究者们都致力于金属的腐蚀防护。在众多腐蚀防护方法中,水性环氧树脂涂层因其力学性能好、化学稳定性好、环境友好等特点而被广泛应用于电子、工业、交通工程等领域。但现有的水性环氧树脂涂层在制备过程中会不可避免地引入空间孔隙,造成其空间结构孔隙率高、腐蚀介质扩展阻力差,进而减弱其对腐蚀介质的阻隔作用,造成涂层失效、金属表面发生腐蚀。二维材料的崛起为提升水性环氧树脂涂层的防腐性能提供了一个新的思路。Ti3C2Tx MXene作为一种新兴的二维材料因其具有优异的金属导电性和良好的亲水性而被广泛关注,前期工作(Progress in Organic Coatings 2019, 135, 156-167;Carbon 2020, 157, 217-233)表明,将Ti3C2Tx MXene作为二维填料加入水性环氧树脂涂层中能显著改善其防腐性能。但是,考虑到Ti3C2Tx MXene的高导电性,其与金属基体发生直接接触或者电接触时能与金属基体构成腐蚀微电池,反而促进金属基体的局部电化学腐蚀。因此,如何降低Ti3C2Tx MXene的高导电性并利用其独特的二维结构特性,对改善Ti3C2Tx MXene/环氧体系的防腐性能起着至关重要的作用。


  近日,西南交通大学材料服役行为研究团队樊小强副教授等人通过在Ti3C2Tx MXene分散液中原位氧化聚合苯胺单体得到掺杂态的Ti3C2Tx/PANI(TPCs),然后进行去掺杂最终得到具有电导率可控且具有三维形貌的Ti3C2Tx/PANI复合物(TPCs)。最后利用得到的TPCs在低碳钢表面层层组装构筑了EP-TPCs-EP多层防腐体系。实验结果表明,通过控制苯胺单体的加入量可以控制复合物TPCs的电导率及三维形貌,构筑的EP-TPCs12-EP多层防腐体系具有优异的防腐蚀性能。该文章近日以题为“Ti3C2Tx/PANI composites with tunable conductivity towards anticorrosion application”发表在知名期刊Chemical Engineering Journal上。论文的第一作者为西南交通大学博士生蔡猛,通讯作者为樊小强副教授


图1. Ti3C2Tx MXene的化学刻蚀过程及Ti3C2Tx/PANI复合物(TPCs)的制备流程。


图2. 刻蚀得到的Ti3C2Tx MXene形貌和TPCs12形貌。


图3. TPCs12的FTIR、XRD和TG图谱。


图4. 构筑的EP-EP及EP-TPCs-EP多层防腐体系的EIS表征。


  特别感谢国家自然科学基金、四川省科技厅省院省校重点项目和山东省腐蚀科学重点实验室开放基金的支持。


  原文连接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310


通讯作者简介


  樊小强,工学博士,副教授,四川省特聘专家、四川省专家服务团专家。主要从事润滑与防腐材料及材料使役行为等方面的研究,以第一作者和通讯作者已在ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等国际权威期刊发表SCI文章50余篇,授权国家发明专利6件,主持国家自然科学基金、四川省科技厅重点项目等10项。兼任中国机械工程学会表面工程分会青年工作委员会委员;中国机械工程学会材料分会委员会委员;中国腐蚀与防护学会铁道设施专业委员会第一届委员会委员;四川省腐蚀与防护学会理事会理事等。


  课题组网站:https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm

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