基于聚苯胺插層技術(shù)的重防腐涂料的研究.pdf

1、在眾多導(dǎo)電高分子中,聚苯胺由于具有獨(dú)特的摻雜行為和良好的電化學(xué)可逆性,具有電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好、易于合成、單體的成本低等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有希望在實(shí)際中應(yīng)用的聚合物。聚苯胺通過(guò)與其它物質(zhì)的復(fù)合,不但克服了其加工性差的缺點(diǎn),還可以獲得具有多種功能性的復(fù)合材料,廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電材料、靜電屏蔽、微波吸收、金屬防腐等領(lǐng)域。特別是聚苯胺復(fù)合防腐涂料,對(duì)金屬材料具有常規(guī)涂料不可比擬的陽(yáng)極保護(hù)和屏蔽作用,以及抗劃傷能力等獨(dú)特的防腐蝕性能,有望成為聚苯胺

2、最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
　　 一、本文用原位插層聚合法制備聚苯胺/蒙脫土復(fù)合材料,摻雜酸分別為鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、磺基水楊酸(SSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA),氧化劑為過(guò)硫酸銨(APS),以蒙脫土(MMT)為主體,選擇苯胺(An):蒙脫土(MMT)投料比分別為1.2、1.3、1.4、1:5、1.6、1:7(重量比)。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):四種摻雜酸制備的PANI/MM'r。復(fù)合材料的電導(dǎo)率基本上在苯

3、胺單體與蒙脫土投料比為1.4的時(shí)候達(dá)到較高的電導(dǎo)率值:不同摻雜酸制備的復(fù)合材料的電導(dǎo)率高低分別是DBSA＞SSA＞HCl＞H2SO4,電導(dǎo)率分別為7.35×10-3S.cm-1、5.07×10-3S.cm-1、1.85×10-3S.cm-1和1.48×10-3S.cm-1;HCl、H2SO4、SSA、DBSA摻雜的聚苯胺進(jìn)入到了蒙脫土的片層之間,使蒙脫土的層間距增大,且隨著摻雜劑分子體積的增大,蒙脫土的片層間距增加值也隨之增大;SEM和

4、TEM測(cè)試表明HCl、H2SO+摻雜的復(fù)合材料中蒙脫土片層主要以插層結(jié)構(gòu)存在,而SSA、DBSA摻雜的復(fù)合材料中蒙脫土片層存在一部分剝離結(jié)構(gòu)。
　　 二、本文將聚苯胺與蒙脫土的投料比設(shè)定為1∶4(重量比),將制備的四種復(fù)合材料作為填料制成環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料噴涂于低碳鋼試片表面,測(cè)試涂料的耐鹽霧性能和耐鹽水性能,尋求涂料的最佳配比。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):聚苯胺/蒙脫土復(fù)合材料在防腐涂層的用量要控制在一定的范圍內(nèi),過(guò)低涂料的

5、防腐性能不佳,過(guò)高則會(huì)影響涂層的力學(xué)性能;復(fù)合材料用量在7.5&～10％時(shí)涂層具有較好的物理機(jī)械性能;聚苯胺復(fù)合材料的用量:H2SO4-PANI/MMT、HCI-PANI/MMT、DBSA-PANI/MMT為12.5％,SSA-PANI/MMT為10％時(shí),復(fù)合涂層防腐性能最佳;聚苯胺復(fù)合材料對(duì)涂層防腐性能提高的順序依次為:DBSA-PANI/MMT＞SSA-PANI/MMT＞H2SO4-PANI/MM≈HCI-PANI/MMT;添加10

6、％SSA-PANI/MMT復(fù)合材料的涂層防腐性能最佳:劃X耐鹽霧時(shí)間達(dá)到1250 h,不劃x耐鹽霧時(shí)間達(dá)到1520 h,超過(guò)環(huán)氧富鋅底漆劃X耐鹽霧時(shí)間(850 h)和不劃X耐鹽霧時(shí)間(1000 h)。
　　 三、將四種不同摻雜酸制備的聚苯胺/蒙脫土/環(huán)氧防腐涂料和各種防腐保護(hù)面漆(單組分丙烯酸面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、氯化橡膠面漆、環(huán)氧面漆、氟碳面漆、聚硅氧烷面漆)進(jìn)行了配套性研究,并與現(xiàn)用的防腐體系作對(duì)比。
　　 配套試

7、驗(yàn)發(fā)現(xiàn):聚苯胺復(fù)合涂料配套面漆后耐鹽霧性能進(jìn)一步提高,配套丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆和聚硅氧烷面漆后的耐鹽霧性較好;各種聚苯胺復(fù)合環(huán)氧底漆配套各種保護(hù)面漆后,耐鹽水性能得到大幅度提高,和環(huán)氧鐵紅防銹底漆、環(huán)氧富鋅底漆相比,各種聚苯胺復(fù)合配套涂層均有更好的耐鹽水性;各種保護(hù)面漆的耐人工老化性從優(yōu)到劣依次是:聚硅氧烷面漆、氟碳面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、丙烯酸面漆、氯化橡膠面漆和環(huán)氧面漆;綜合考慮涂層的防腐性能和性價(jià)比,聚苯胺復(fù)合涂層與丙烯酸聚

8、氨酯面漆配套體系是不錯(cuò)的選擇。
　　 四、采用聚苯胺復(fù)合環(huán)氧防腐涂料作為底漆,環(huán)氧云鐵為中間漆,丙烯酸聚氨酯為面漆制備了船舶漆涂料,測(cè)試了其耐鹽霧性能和耐鹽水性能。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):聚苯胺涂料配套體系的防腐性能遠(yuǎn)優(yōu)于采用環(huán)氧鐵紅防銹底漆和環(huán)氧富鋅底漆的配套漆體系,顯示聚苯胺復(fù)合涂料優(yōu)良的防腐蝕性能。尤其是SSA摻雜的聚苯胺復(fù)合防腐涂料配套面漆和中間漆后,具有長(zhǎng)期的防腐蝕性能,且就有較高的性價(jià)比,有望取代環(huán)氧富鋅漆,應(yīng)