聚苯胺復(fù)合防腐涂料的制備及應(yīng)用-1

1、聚苯胺復(fù)合防腐涂料的制備及應(yīng)用聚苯胺復(fù)合防腐涂料的制備包扌舌涂層復(fù)合和共混復(fù)合兩種方式.涂層復(fù)合主要通過面漆的屏蔽作用來加強涂料的防腐性能；共混復(fù)合主要利用涂料中的其他組分提供良好的粘附力來加強涂料的防腐性能.導(dǎo)電聚合物出現(xiàn)后，由于它冇像金屈一樣的導(dǎo)電性，人們試圖用它替代涂料 中的重金屬起到防腐作用。研究發(fā)現(xiàn)，有些導(dǎo)電聚合物涂料確實具有防腐功能。 口前國內(nèi)外已經(jīng)研究出多種聚苯胺防腐涂料，國外已經(jīng)開發(fā)出商業(yè)化產(chǎn)詁。這些涂料的研究基于兩條思路:一是在聚苯胺涂層上涂覆面漆，通過面漆的 物理屏蔽作用將溶液與金屈分隔開;二是將聚苯胺和其他粘附力強的聚合物共混 形成防腐涂料。這兩種途徑都將使最終涂料體系的

2、防腐性能得到極大的捉升。1聚苯胺涂層復(fù)合防腐涂料聚苯胺涂料涂層復(fù)合技術(shù)的優(yōu)點在于不需要考慮涂料屮的聚苯胺的分散性， 每種涂層各自獨立發(fā)揮作用，整個涂料的防腐性能是這些作用的線性加和，如面 漆層一般起著物理屏蔽作用，而聚苯胺層則起緩蝕劑的作用。雖然這種體系解決 了聚苯胺在涂料屮的分散問題，但由于需要對各種涂料分別進(jìn)行施工，在人力和 時間上需要較大的投入。1.1與環(huán)氧樹脂涂層復(fù)合由于壞氧樹脂的附著力和化學(xué)穩(wěn)定性都很岀色,也是常用涂料的主要組分， 可以用作而漆，但其防腐性能述不夠理想。s c h a u e等人用電化學(xué)阻抗譜 (e i s)研究了聚苯胺/環(huán)氧樹脂涂層的防腐性能,發(fā)現(xiàn)對于不同相對分子質(zhì)

3、量 的環(huán)氧樹脂,其水蒸汽滲透率越高，則極化阻抗r p值越低，并且在浸泡時下降得 越迅速。對聚苯胺/環(huán)氧樹脂體系也有相同的變化規(guī)律，但r p值比純環(huán)氧樹脂高, 其隨時間的降低速度也要低。由corrpas s i vt m聚苯胺底漆與雙組分 環(huán)氧樹脂面漆組成的復(fù)合涂層能有效地抑制腐蝕，經(jīng)過1000 h浸泡后沒有任何 變化;在5%的n a c 1溶液屮浸泡一個星期后，其阻抗和電容維持不變，而不含 聚苯胺底漆的環(huán)氧樹脂面漆的阻抗則下降為原來的1/10,電容增加到原來的1.5 倍?？梢姡琧orrpas s i vtm與環(huán)氧樹脂面漆的復(fù)合提高了涂料的防腐 性能。隨后的研究發(fā)現(xiàn):該復(fù)合涂料比富鋅涂料有更好的

4、防腐性能。1. 2與陽離了交換樹脂涂層復(fù)合陽離子交換樹脂能夠阻礙陰離子透過,在溶液和金屈z間形成一道“電子屏 障”，而起到防腐作用。對冷軋鋼底材上的兒種涂料體系的研究表明，在聚苯胺/ 陽離子交換樹脂涂層體系、共混體系和單層聚苯胺體系屮,涂層體系具冇最高的 通路阻抗r p o,為4 x108q ;共混體系的r p o最低，為2x 104q ;而單層聚苯 胺涂料的rp o為4x105q,介于兩者之間。由于涂料屮聚苯胺的含量只有約 6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其防腐性能并非通過氧化還原作用來實現(xiàn)。因此，在聚苯胺/陽離 子交換樹脂涂層體系中，聚苯胺作為一種陰離子交換膜起作用，通過阻礙金屬的 溶解提供陰極保護(hù)，阻

5、礙陰離了反應(yīng)的進(jìn)行。同時陽離了交換樹脂也阻礙了陰離 子的擴散，在這兩層涂層的共同作用下,聚苯胺/陽離子交換樹脂而漆涂層體系冇 著良好的防腐性能。而單層聚苯胺只能阻礙陽離子的擴散,防腐性能有所下降； 聚苯胺/陽離子交換樹脂共混涂層由于對陽離子和陰離子都沒有阻礙作用，因此 防腐性能最低?？梢姡郾桨?陽離子交換樹脂涂層能同吋阻礙陰、陽離子的滲透, 有效地將金屈與腐蝕介質(zhì)隔離,具有優(yōu)異的防腐性能，并且比商業(yè)用的陽離了交 換樹脂冇更好的熱穩(wěn)定性。但是如果陽離子交換樹脂而漆受到損傷，表1是聚苯 胺/聚毗咯在不同底材漆受到損傷，陰離子就會透過涂層，使其防腐能力下降。2聚苯胺共混復(fù)合防腐涂料與復(fù)合涂層不同的

6、是，共混復(fù)合涂料利用的是聚苯胺與共混組分之間的相互 作用乃至化學(xué)鍵來提高涂料的防腐性能，涂料的最終防腐性能不是各組分性能的 簡單疊加，而是它們z間冇機的相互作用的結(jié)果。2. 1與樹脂共混與聚苯胺共混制備復(fù)合涂料的樹脂應(yīng)具備兩個特性:其一，與聚苯胺耍有良 好的相容性，以便聚苯胺在涂料中均勻分散;其二,與底材要有較高的附著力。環(huán)氧樹脂除了具有良好的附著力和化學(xué)穩(wěn)定性外，還具有良好的分散性，能 夠與各種填料、樹脂、助劑互溶,因此,將環(huán)氧樹脂和聚苯胺共混復(fù)合所制備的涂 料具有良好的附著力和分散性，防腐性能比單一的聚苯胺涂層有較大的提高。芬 蘭的科研人員利用環(huán)氧樹脂和聚苯胺混合開發(fā)了一利|雙組分涂料。這

7、利|涂料包含 兩種組分:一種組分包含至少一種町固化樹脂（如環(huán)氧樹脂），另一種組分包含不 導(dǎo)電的聚苯胺和有機胺化合物固化劑,最典型的是t m d a （三甲基己烷二胺）。 將其涂覆在清潔的鋼表而上，涂層厚度控制在200 n m左右，在60°c下固化24 h 后,在鋼表面劃開一條寬10mm的劃痕，再將其浸入到35%的n a c 1溶液中，經(jīng) 過一段吋間后觀察劃痕的情況,發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚苯胺含量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）11寸,劃痕增 長速率慢而穩(wěn)定，經(jīng)過17 d后僅壇長02mm,顯示了良好的防腐效果。值得注意 的是,該混合涂料的制備工藝是影響其防腐性能的重要因素。必須先將聚苯胺溶 解在tmd a屮，再

8、進(jìn)行固化，最后與環(huán)氧樹脂混合。如果先用環(huán)氧樹脂分散聚苯 胺,進(jìn)行固化后再分散在tmd a中，則由于聚苯胺的分散性不佳,其防腐性能大 大降低，甚至沒有任何防腐作用。其他一些物質(zhì)如金屈粒子也用來制備聚苯胺共混復(fù)合涂料。金屬粒子的氧化 起犧牲陽極保護(hù)作用，同時氧化后的金屬能提高涂料的硬度和耐磨性。金屬粒子 與聚苯胺的共混復(fù)合涂料還需加入樹脂粘結(jié)劑、固化劑等。一般所選擇的樹脂粘 結(jié)劑必須含冇親水和親油兩種基團(tuán)，因此可制成水性涂料。與傳統(tǒng)的涂料相比， 這種涂料在防腐蝕、附著力、碩度、穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢，能適用于更寬的p h 值范臥聚苯胺是當(dāng)今具冇特殊功能的高科技新材料乙一，被稱為導(dǎo)電高分了新型材料。人們 對聚苯胺的開發(fā)研究多集中在利用其導(dǎo)電性方而，例如二次電池、半導(dǎo)體器件、隱身材料等。 口 deberryl發(fā)現(xiàn)聚苯胺對侏基金屬具有防護(hù)作用至今，人量試驗2-4結(jié)果證明了聚苯胺涂 料對鐵基金屬具有陽極保護(hù)作用的防護(hù)能力。劉軍爲(wèi)，等研究表明：用脂肪胺類環(huán)氧樹 脂固化劑充當(dāng)溶劑首先與聚苯胺混合，再加入環(huán)氧樹脂，所制得的涂層比環(huán)氧樹脂先與聚苯 胺混合，再加入固化劑所制得的涂層的防腐性能要更好一些；川聚苯胺涂料涂覆的碳鋼試樣 的防腐性能與涂料屮聚苯胺的分散性有關(guān)，分散性越好，涂層的防腐性能越強。曹京宜，等 6研究表明采用合適的加熱和機械分散方式也能捉髙聚苯胺在環(huán)氧樹脂中的分散性能，從 而提高