改性氧化石墨烯聚苯胺防腐材料的制备及性能.doc

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1、论文题目要精炼、醒目,去掉“研究”字样,一般不超过20个字。作者人数6人以内,姓名之间用逗号隔开;单位排在姓名之下,单位名称用全称,著录到二级单位,后加逗号排所在省、市及邮编。论文一经录用,作者姓名及单位,基金项目内容不允许更改改性氧化石墨烯/聚苯胺防腐材料的制备及性能冯见艳1,2,王学川1,2*,陈秀婷1,2,王岩松1,2(1.陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西 西安;2.轻化工程国家级实验教学示范中心,陕西 西安)矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧。可列出一个或一个以上中图分类号,按中国图书馆分类法确定, 。摘要:用双子表面活性剂(GS)对氧化石墨烯(GO)进行插层改性制备了改性氧化石墨烯(GS

2、GO),再以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过原位聚合法制备了GSGO/PANI复合材料。利用GSGO/PANI与水性醇酸树脂(WAR)共混得到GSGO/PANI/WAR防腐涂层。采用FTIR、Raman、XRD和SEM对GSGO和复合材料的形貌、结构进行了表征。结果表明,GS插入到GO的片层中,使得GSGO的层间距增大,且棒状聚苯胺分散在GO的片层中,形成片状插层结构。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,GSGO/PANI/WAR复合涂层比纯WAR涂层具有更高的耐腐蚀性能。当复合涂层中w(GSGO)=10%时,GSGO/PANI/WAR-2涂层的耐腐蚀性能最好,极化电阻为7.

3、98107cm2;腐蚀速率为1.2610-4 mm/a,阻抗值|Z|可达到5.25106cm2。与纯WAR 相比,其腐蚀电流密度从9.8210-6A/cm2减小至1.0810-8A/cm2,腐蚀电位从-0.56V增加到-0.28V。(摘要必须开门见山地摘入该文的研究目的、研究方法和结论性数据,多用数据说话,不要泛讲空谈,不出现公式,去掉“本文”字样,不出现参考文献序号。摘要一般不超过300字)关键词:双子表面活性剂;氧化石墨烯;聚苯胺;防腐性能(关键词一般列58个关键词,词间加分号)中图分类号:TQ630 文献标识码: A文章编号:1003-5214 (2018) 00-0000-00聞創沟燴

4、鐺險爱氇谴净祸測樅。英文题目与中文题目对应,略去题目中的冠词,去掉“Study on”等字样。Preparation and Properties of Modified Graphene Oxide/残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東。Polyaniline Anticorrosive MaterialsFENG Jian-yan1,2, WANG Xue-chuan1,2*, CHENXiu-ting1,2, WANG Yan-song1,2酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯。(1.College of Bioresources Chemical and Materials Engineering,Sha

5、anxi University of Science and Technology,Xian , Shaanxi,China;2.National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education, Shaanxi University of Science & Technology, Xian , Shaanxi, China)英文作者姓名之间用逗号隔开。姓大写,名首字母大写。单位名称用全称,不用缩写,如Lab.。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤。DOI号的最后8位是稿件编号的前4位和后4位数字,

6、收稿日期是稿件编号前8位数字,上传修改稿时需填写完整。作者简介和联系人(带星号)应包括姓名、出生年份、性别、学历、职称,并且与审查报告一致。Abstract:Gemini msurfactants(GS) modified graphene oxide(GO),GSGO, was prepared by intercalation method. Then,the as-prepared GSGOwas used to produce GSGO/polyaniline(PANI) composites via an insitu chemical polymerizationusing ani

7、line(An) as monomer,ammonium persulfate(APS) as initiator.Finally,blending of GSGO/PANI with waterborne alkyd resin(WAR)afforded GSGO/PANI/WARanti-corrosion coatings.The structure and morphology of GSGO and GSGO/(PANI) composite were characterized by FTIR,Raman,XRD and SEM. The results showed thatGS

8、 wasintercalatedintothelayersofGO, and the interlayer spacing of GSGO were increased.Moreover,rod-likepolyaniline was dispersed in GO sheet layers,forming flaky intercalation structure.Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) testsdemonstrated that the GSGO/PANI/WAR composi

9、te coatings had higher corrosion resistance than pure WAR coating.Theprepared GSGO/PANI/WAR-2 coating containing 10%GSGO (mass fraction)exhibited the best corrosion resistance with a polarization resistance of7.98107cm2 , the corrosion rate was 1.2610-4 mm/year, and the impedance| Z |could reach 5.2

10、5 106cm2.The corrosion current density was 1.08 10-8A/ cm2, lower than that of pure WAR coating (9.8210-6A/cm2), and the corrosion potential was increased from -0.56Vto -0.28 V.(英文摘要与中文摘要对应,应包括论文研究目的、方法、结果和结论,须比中文摘要详细。摘要中首次出现缩写时应注出全称)謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍杂。Key words:gemini surfactant;graphene oxide;polyanili

11、ne;anticorrosiveproperty(英文关键词与中文关键词对应,首字母小写,词间用分号隔开)厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔。Foundation item:National Key R&D Program of China(20XXYFB);National Natural Science Foundation of China ()(英文基金名称必须与中文一致,并且与您开具的审查报告一致)茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐鈞。正文(也可以使用宋体,10pt字,行距1.05倍,正文字体不要使用粗体或黑体)水性聚氨酯(WPU)具有无毒、无臭、不易燃等优点,是传统溶剂型聚氨酯良好的替代品,在织物涂

12、层、合成革、天然皮革涂饰等领域得到广泛应用1,2;但WPU多为线型分子,交联度低,存在力学性能差、不耐磨和不耐水解等缺点,限制了其作为成膜材料在织物涂层等方面的应用;纳米材料改性水性聚氨酯是未来制备高性能水性聚氨酯的发展趋势3。石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道按蜂窝晶格排列构成的单层二维晶体,具有优异的导电、导热、力学等性能,是一种理想的聚合物基纳米复合材料的填充材料4,5。当采用适当方法复合石墨烯可以显著提高聚合物基体的各项物理化学性能69。但石墨烯的表面没有任何功能基团,且石墨烯片层间有较强的范德华力相互作用,使得石墨烯片层在溶液或聚合物中很容易团聚,极大地限制了石墨烯的应用10,11。作为

13、石墨烯衍生物的氧化石墨烯(GO),由于表面含有环氧基、羟基和双键为石墨烯的改性提供可能,使其能更好地与聚合物相容12,13。将氧化石墨烯进行功能化改性,将其高硬、导电、导热等特殊性能应用于WPU,可望提高聚氨酯涂层特殊的耐摩擦耐刮、抗静电、导电导热、阻燃、电磁屏蔽等高物性和功能性1416。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘聾。为解决WPU力学性能差、不耐磨等缺点,利用石墨烯及衍生物高强度和高硬度来对WPU进行改性。本文选用环氧氯丙烷对GO的表面进行修饰,利用环氧氯丙烷与GO表面上的羧基发生反应,在GO上引入大量环氧基制备环氧化功能化氧化石墨烯(EPGO)17,再以WPU为基体树脂,以不同质量浓度的EPG

14、O为纳米填料与WPU共混,在干燥成膜过程中,利用环氧基的高反应活性,将EPGO作为纳米增强材料插层到聚氨酯分子中并在WPU分子之间产生交联,以期改善聚氨酯成膜材料的耐磨性和力学性能。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞曉。前言部分讲清楚题示领域的最新进展与问题,说明研究工作的价值。包括以下内容:(1)本研究领域背景介绍;(2)已有研究成果存在哪些优缺点;(3)陈述为什么需要进行更多的或进一步的研究;(4)阐述作者本项研究的目的;文中的层次编号用阿拉伯数字,并以“1”、“1.1”、“1.1.1”形式编排。(5)简述本文开展的研究工作及意义。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅。1实验部分1.1试剂与仪器石墨粉,工业级

15、,青岛天和达石墨有限公司;环氧氯丙烷(EPI)、磷酸、高锰酸钾,分析纯,浓硫酸(质量分数为98%),国药集团化学试剂有限公司;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PTMG20XX)、二羟甲基丙酸(DMPA),工业级,烟台道成化学有限公司;三乙胺(TEA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碘化钾(KI)、氟化钾(KF)、双氧水(质量分数为30%),化学纯,天津市天力化学试剂有限公司。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞。VECTOR-22 型傅里叶变换红外光谱仪,美国Thermo公司;D/max2200PC型 X 射线多晶衍射分析仪(XR

16、D),德国Bruker AXS公司;H-7650型透射电子显微镜(TEM),日本日立公司;Y92-2D型超声波细胞粉碎机,宁波新芝生物科技公司;EUROSTAR 20型搅拌机,艾卡(广州)仪器设备有限公司。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴。1.2 方法1.2.1水杨醛亚胺配体(I)的合成正文合成路线如下所示:合成路线请使用chemdraw软件制作,并且保存成双击能打开的模式,化合物编号请使用罗马数字,反应条件放入反应箭头上;取代基R不同的,要加取代基注解,不编图号和图题。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢无。向100 mL反应瓶中依次加入3-枯基-5-甲氧基水杨醛(2.70 g, 10 mmol)、无水乙醇(

17、20 mL)和1.0 g分子筛(4)。室温搅拌5min,加入2,6-二甲基环己胺(1.27 g, 10 mmol),室温搅拌反应16h。反应瓶中析出黄色固体,过滤。将固体溶解于热的乙醇中,放置于0 oC冰箱中重结晶,抽滤,得到1.78 g黄色固体产物I,产率47.0%。1HNMR(CDCl3, 400 MHz),:13.15 (s,1H,OH), 8.24(s,1H,CH=N), 7.206.67(m,7H,ArH),3.83(s, 3H, OCH3),2.62(br, 1H,NCH),1.76(s,3H,CPhCH3),1.74(s,3H,CPhCH3),1.700.75(m,14H,Cy)

18、;13CNMR(CDCl3,100MHz),:160.8,153.8,152.3, 150.6, 132.7, 129.2, 128.2, 126.2, 125.9, 113.4, 111.0, 68.3, 55.8, 38.1, 36.5, 31.2, 20.6, 18.6;ESI-MS, m/Z:380.25 M+H+。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉。请按照实验操作步骤,用科学术语详细描述实验过程,明晰各反应物名称及量的关系,化合物的量尽可能用绝对量表述,包括用量、温度、反应时间、产物性状、产量、收率等信息,若为考察因素,此处可以给出最佳条件。要区分字符的正斜体,上下标。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻

19、馱釣。2 结果与讨论2.1 FTIR分析图1为 GO、GSGO、GO/PANI、GSGO/PANI的FTIR谱图。图1曲线a中,3329cm-1处的宽峰是GO中OH的伸缩振动19。1730、1235和1050cm-1分别对应于GO中羧基和羰基CO伸缩振动、羧基的CO伸缩振动和COC伸缩振动,这些特征峰说明在GO中包含有OH、COOH、COC和CO等基团。与曲线a相比,曲线b中2926和2880cm-1处的吸收峰是GS的特征峰20,即GS的长碳链中亚甲基CH的不对称和对称伸缩振动。以上分析说明已成功制备了GSGO。图1曲线c和曲线d中,GO/PANI和GSGO/PANI 复合材料在1574和14

20、91cm-1处的吸收峰分别归属于醌环和苯环的伸缩振动21-22,1301和1235cm-1处的吸收峰来源于芳香胺的CN和CN的伸缩振动,显示了掺杂聚苯胺的特征吸收峰,说明复合材料的主链依然是以聚苯胺为主。曲线d中,2990和2920cm-1处出现了GS的特征吸收峰,且1038cm-1处的峰与曲线a中1050cm-1处的峰相对应,但是由于聚苯胺的存在,峰值向低波数移动。776cm-1处的峰是苯环1,4二取代的面外弯曲振动。以上分析说明成功合成了GSGO/PANI 复合材料。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦繯。图1 (a)GO, (b)GSGO, (c)GO/PANI和(d)GSGO/PANI的红外光谱图

21、Fig.1 FTIR spectra of (a)GO, (b)GSGO, (c)GO/PANI and (d)GSGO/PANI買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌擻。线图请使用origin软件制作,图的下方要给出中英文图题,坐标图一律采用封闭图,端线尽量取在刻度线上。横、纵坐标必须垂直,坐标刻度线的疏密程度要相近,刻度线朝向图内,去掉无数字对应的刻度线,不用背景网格线。标度数字尽量圆整,过大或过小时可用指数表示,如102、10-2。图的宽度不超过75mm。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪麦。2.2反应条件的考察2.2.1 反应时间对收率的影响 通过改变射频电源放电功率、NIPAM单体浓度和接枝时间可以制备出具

22、有不同接枝率的PNIPAM开关膜。表1为不同制备工况条件下制备出的一些PNIPAM开关膜代码及其相应的PNIPAM接枝率。从表1可以看出,当其他条件相同时,PNIPAM接枝率随着放电功率增加而增大。这是由于,放电功率越高,多孔基材膜孔表面因等离子体诱导而产生的自由基数量就会越多,于是在同样反应时间内接枝聚合到膜上的PNIPAM量就会越大。当放电功率相同时,单体溶液中NIPAM浓度增大会使多孔膜上的PNIPAM接枝量增加。因为随着NIPAM单体浓度的增大将有更多的NIPAM单体分子扩散到膜孔表面参与接枝反应。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼针。表1 反应时间对收率的影响Table 1Effect of

23、reaction time on the yield of compound 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬缩。反应时间/h1234收率/%103260表的上方须注出表序和表题。表题采用中英文对照。表的结构应简洁,具有自明性,采用三线表。表头物理量对应数据应纵向可读。表的列数大于6请通栏。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝摈。表注分两种:一种是对全表的综合性注释,以不加括号的阿拉伯数字编号,数字前冠以“Note:”,注文回行时左边顶格,每注末加句号;另一种表注与表内某处文字或数字对应,这时表内文字或数字右上角加“、”字样,表注也以“、”引出注释文字。構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲鷯。表内物理量尽量用符号表示。物理量

24、与单位间用斜线,两者不能并列时,斜线与单位一起排于物理量下方。图1 (a)GO, (b)GSGO, (c)GO/PANI和(d)GSGO/PANI的红外光谱图Fig. 1 FTIR spectra of (a)GO, (b)GSGO, (c)GO/PANI and (d)GSGO/PANI輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧釃。2.2.2催化剂用量对反应的影响取15 mL质量浓度为20 mgL的BPA溶液置于50 mL比色管中,按nFe(NO3)3n(BPA)=(0.21)1加入浓度为0.250 molL的Fe(NO3)3(为防止Fe3+水解,溶解时加入1 mL浓度为3 molL的硝酸)溶液作催化剂,置于

25、室外光照,检测BPA的浓度,并计算BPA的降解率,结果见图2。由图2可看出,当BPA物质的量一定时,随着Fe(NO3)3加入量的提高,BPA的降解率呈现明显的上升趋势。当nFe(NO3)3/n(BPA)0.8后,3 d自然光照射后,BPA降解率均能达到99.4以上。当nFe(NO3)3/n(BPA)0.6时,经过3 d光照,也获得了较好的降解率。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰縭。图2 催化剂Fe(NO3)3用量对BPA降解率的影响Fig.2 Removal of BPA with Fe(NO3)3 content in aqueous solution under sunlight irradiat

26、ion识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减攙。多样品测试时使用图标进行区分时,不要用颜色区分,可以使用实心空心或者线型加以区分,同一样品图中符号保持一致。图内的空间较大时可将图注列在图内空白处。坐标物理量尽量用符号表示,物理量与单位间用斜线。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄鹗。2.3 SEM分析图3是GO、GSGO、GO/PANI和GSGO/PANI的SEM谱图。aGO;bGSGO;cGO/PANI图3 (a)GO, (b)GSGO, (c)GO/PANI and (d)GSGO/PANI 的SEM谱图恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻郐。Fig.3 SEM images of (a)GO,(b)GSGO,(c)GO/PA

27、NI and (d)GSGO/PANI鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬缗。照片必须清晰,层次分明,在图的左上角标注字母a,b,c,d,图的右下角标上标尺及其对应刻度值,在图题上方对字母进行注释。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶据。从图3a可以看出,GO的片层表面较为圆滑,片层较厚且堆积现象明显,而在图3b中,当用GS对GO进行改性后,GSGO的片层较为疏松,并且片层表面有明显的褶皱。褶皱的出现是为了降低表面能而保持物质处于稳定状态,当GS 插层到GO 层间后破坏了碳原子sp2杂化轨道,而引入了一些sp3杂化轨道,这两种杂化轨道不在同一平面,从而在表面形成褶皱。图3c中聚苯胺并没有均匀的分散在GO的片层表面,而

28、是发生了团聚作用,图5d中可以明显的看到棒状的PANI均匀的负载在GSGO的片层表面,形成这种结构的原因是GS插入GO的层间,减小了GO的堆积,层间距增大使得苯胺单体能够在GO表面均匀吸附,并发生聚合作用,最终得到GSGO/PANI复合材料。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖輛埙鵜。3 结论(1)在自然环境中,太阳光、空气、金属离子Fe()等自身因素能有效实现对BPA的降解。(2)在pH=3、nFe(NO3)3/n(BPA)=0.8、BPA初始质量浓度为10 mgL的条件下,经过3 d光照,BPA的降解率可达到99.4,其CODCr去除率达到66.8。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩纷釓鄧。(3)推测了可能的降解机理:

29、Fe3+在太阳光照射下与H2O作用产生OH和Fe2+,OH能够使BPA降解,同时比色管上部空气中的O2将生成的Fe2+氧化成Fe3+,从而使Fe3+得到再生。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘慶獷緞。结论需要总结证据,可包括以下内容:(1)列出实验结果;(2)将结果与之前提出的研究目的或假设相联系,阐明结果的重要性;(3)将结果与其他已有研究工作进行比较;(4)可以指出本工作的不足和将要开展工作的展望。请注意不能简单重复摘要和引言。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉馴鸨撟。参考文献:1Armelin E, Alemn C, Iribarren J. Anticorrosion performances of epoxy

30、coatings modified with polyaniline:A comparison between the emeraldine base and salt formsJ. Progress in Organic Coatings,20XX, 65(1):88-93.谚辞調担鈧谄动禪泻類谨觋鸾。2 Bhadra S, Singha N, Khastgir D. Effect of aromatic substitution in aniline on the properties of polyanilineJ. European Polymer Journal, 20XX, 44

31、(6):1763-1770.嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩癱恳迹。3 Ge Chengyue(戈成岳), Yang Xiaogang(杨小刚), Li Cheng(李程),et al. Synthesis of polyaniline nanofiber and its anticorrosion property for Q235 steel in epoxy resinJ. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities(高校化学工程学报), 20XX, 26(1):145-150.熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库圆鍰缄。4 Radhakrishn

32、an S, Sonawane N, Siju C. Epoxy powder coatings containing polyaniline for enhanced corrosion protectionJ. Progress in Organic Coatings,20XX, 64(4):383-386.鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞阕簣择。5 Kalendov A, Sapurina I, Stejskal J, et al. Anticorrosion properties of polyaniline-coated pigments in organic coatingsJ. Corrosi

33、on Science, 20XX, 50(12):3549-3560.纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛覲僨鴛。6Gan Mengyu(甘孟瑜), Li Zhichun(李志春), Ma Li(马利), et al. Surface modification and anticorrosive properties of polyanilineJ.Chemical Jouranlof ChineseUniversities(高等学校化学学报), 20XX, 33(3):630-634.颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷涨负這。7Qi K, Sun Y, Duan H, et al.A corrosion-protecti

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35、orne polyurethane anticorrosive coatings J.Mon Wea Rev,20XX.DOI:10.1175/20XXMWR2950.1.銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼鏗穎報。按文中引用先后顺序列出,序号加方括号。参考文献数量不少于15篇。文中引用参考文献不要采用域、超链接等形式关联。格式要求:挤貼綬电麥结鈺贖哓类芈罷鸨。1.多位作者,保留前三位,再加“,et al”或“,等”,姓前名后,名字中的缩略点请删除;2.章名除首字母大写,其余小写;3.刊名中每个单词首字母大写,缩略点删除;4.要有卷号(期号)、页码等信息。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈極嚕辫。研究报告类文章,版面控制在12版以内;综述类文章,版面控制在15版以内

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