苯胺共聚及其復(fù)合研究.pdf

1、近年來聚苯胺作為新興導(dǎo)電高分子材料以其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉和超強(qiáng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)。尤其在金屬腐蝕與防護(hù)方面，聚苯胺作為綠色無毒的防腐填料成為該領(lǐng)域中最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域。大量文獻(xiàn)報(bào)道，聚苯胺防腐性能強(qiáng)烈依賴于其電化學(xué)性質(zhì)，只有具備足夠的氧化-還原活性才能發(fā)揮其長效防腐能力。由于聚苯胺(PANI)獨(dú)特的質(zhì)子酸摻雜機(jī)制，其在高pH值環(huán)境中會發(fā)生去質(zhì)子化過程，導(dǎo)致失去導(dǎo)電性和電化學(xué)活性，故普通PANI只有在酸性介質(zhì)中(pH＜4)才具有電

2、化學(xué)氧化-還原活性，這成為PANI在防腐應(yīng)用中的一大障礙。本文從這三方面人手，就提高PANI在高pH值溶液中電化學(xué)活性的方法進(jìn)行系統(tǒng)研究，重點(diǎn)研究了高分子酸摻雜、自摻雜和石墨烯摻雜PANI的制備方法、化學(xué)結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特性以及提高電化學(xué)活性的作用機(jī)制;同時(shí)也進(jìn)一步研究了其在防腐涂層中的應(yīng)用。
　　1、基于大分子酸摻雜機(jī)制，利用溶液聚合法合成了丙烯酸酯接枝環(huán)氧(A-g-EP)大分子酸，再進(jìn)行原位化學(xué)氧化聚合制備丙烯酸酯接枝環(huán)氧-聚苯胺

3、(PANI-A-g-EP)復(fù)合物。采用用紅外光譜(FTIR)、紫外-可見光譜(UV-Vis)、差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析(TGA)、表面電阻測試、電化學(xué)測試等手段對復(fù)合物樹脂性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明復(fù)合物具有雙極化子和獨(dú)特的自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，丙烯酸酯接枝環(huán)氧中的羧基基團(tuán)能實(shí)現(xiàn)對聚苯胺的高分子酸摻雜;復(fù)合物中聚苯胺的量對其導(dǎo)電性有較為顯著的影響。復(fù)合物中聚苯胺的分子量低，電化學(xué)防腐性能未達(dá)到預(yù)期效果，但具有較好的抗靜電性能。
　　

4、2、基于質(zhì)子酸摻雜機(jī)制，向聚合體系中引入5-氨基水楊酸，制備苯胺、5-氨基水楊酸共聚物(PAASA)，利用聚合物鏈上可電離的負(fù)電性功能基團(tuán)直接摻雜聚合物，實(shí)現(xiàn)共聚物的自摻雜。采用紅外光譜(FTIR)、紫外-可見光譜(UV-Vis)、X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、鹽霧試驗(yàn)、電化學(xué)測試等手段對共聚物的結(jié)構(gòu)與防腐性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明共聚物的產(chǎn)率、電導(dǎo)率、形貌受共聚

5、單體的摩爾比影響。當(dāng)共聚比例(nAni∶nASA)為16∶1時(shí)，共聚物呈均一的納米纖維狀，且在pH為7.0的介質(zhì)中任然具有一對氧化-還原峰，電化學(xué)活性得到了提高。
　　3、基于電荷轉(zhuǎn)移摻雜機(jī)制，在苯胺、5-氨基水楊酸共聚的基礎(chǔ)上引入氧化石墨烯，一步溶液法制備苯胺、5-氨基水楊酸共聚物與石墨烯的復(fù)合物(GPA)。通過紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)、X-射線衍射(XRD)、熱重分析(TGA)、透射電鏡(TEM)、電化學(xué)測

6、試等測試手段對復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，氧化石墨烯可以被共聚單體苯胺與5-氨基水楊酸還原且共聚物纖維均勻的負(fù)載在石墨烯表面;當(dāng)共聚物PAASA與氧化石墨烯質(zhì)量比為8∶1時(shí)，GPA復(fù)合材料電化學(xué)活性最高，在pH7的電解質(zhì)中有兩對明顯的氧化-還原峰，電化學(xué)活性得到了極大地提高。以1.5％的GPA8復(fù)合物填充水性丙烯酸接枝環(huán)氧氨基烤漆(EMA/A)得到的涂層在3.5％的NaCl溶液中浸泡8天以后，涂層的腐蝕電流降低了兩個(gè)數(shù)量級，