環(huán)氧改性磷酸化聚乙烯醇接枝聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電材料的制備及防腐作用.pdf

1、聚苯胺（PANI）作為一種重要的導(dǎo)電高分子，具有原料易得、合成工藝簡單、電導(dǎo)率較高、化學(xué)及環(huán)境穩(wěn)定性好等特點，在金屬防腐領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。但PANI水分散性和成膜性能較差，從而限制了其應(yīng)用。為改善聚苯胺的水分散性能，目前研究者主要采用加入穩(wěn)定劑、乳化、摻雜誘導(dǎo)等方法，但仍達不到理想效果。磷酸化聚乙烯醇（PPVA）是一種穩(wěn)定性、機械性能良好的水溶性高分子，且其分子鏈中存在具有金屬緩蝕效果的磷酸酯基團，可在解決聚苯胺水分散性的同時提高防

2、腐性能。本課題通過采用環(huán)氧單體改性磷酸化聚乙烯醇（PPVA）接枝聚苯胺的方法制備聚苯胺水分散液，并將其應(yīng)用于水性醇酸樹脂中制備水性醇酸樹脂/聚苯胺金屬防腐涂料。通過分析各因素對改性聚苯胺水分散體及水性醇酸樹脂/聚苯胺防腐涂料性能的影響，對合成聚苯胺分散體及水性醇酸樹脂/聚苯胺金屬防腐涂料配比進行優(yōu)化。
　　以聚乙烯醇（PVA0588）為基材，將PVA磷酸化，制得接枝率為約13％的磷酸化聚乙烯醇（PPVA）；以磷酸化聚乙烯醇為穩(wěn)定劑

3、和共摻雜劑，用環(huán)氧氯丙烷（ECIP）對磷酸化聚乙烯醇進行有機修飾，得到ECIP改性的磷酸化聚乙烯醇（E-PPVA），然后與苯胺單體進行接枝反應(yīng)；最后以過硫酸銨（APS）為氧化劑，鹽酸（HCl）為摻雜劑，使苯胺發(fā)生原位聚合制備ECIP改性的磷酸化聚乙烯醇接枝共聚聚苯胺的水分散液（E-PPVA/PANI）。通過紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射儀（XRD）、紫外可見光譜（UV-vis）、粒徑、流變、熱失重（TGA）和電導(dǎo)率等對其復(fù)合分散液及

4、其膠膜進行結(jié)構(gòu)表征與性能測試。分別研究了ECIP含量和聚苯胺含量對分散液穩(wěn)定性和電導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明，苯胺含量為30%時，聚苯胺具有良好的水分散穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性且電導(dǎo)率可達到5.6 S/cm。
　　為了進一步提高聚苯胺的水分散性和導(dǎo)電性，選用γ-甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）進行共聚改性。其不僅有反應(yīng)活性基團可與苯胺接枝共聚，而且γ-甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）上還帶有雙鍵，為接入其他功能性單體提供了一定的條件。因此以磷酸化聚

5、乙烯醇為基材，將γ-甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）在一定條件下與磷酸化聚乙烯醇（PPVA）反應(yīng)，制得γ-甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的磷酸化聚乙烯醇（G-PPVA），然后與苯胺進行接枝共聚制得GMA改性的磷酸化聚乙烯醇接枝共聚聚苯胺復(fù)合水分散液（G-PPVA/PANI）。分別研究了GMA含量和苯胺含量對復(fù)合膠膜性能的影響。采用FTIR、UV-vis、XRD、流變、TGA及電導(dǎo)率對其分散液及其膠膜進行結(jié)構(gòu)表征與性能測試。結(jié)果表明，G-PPVA

6、/PANI分散液及其膠膜性能較E-PPVA/PANI顯著提高，苯胺含量為50%時，復(fù)合膠膜的電導(dǎo)率可達9 S/cm，且水分散液儲存90 d后也無沉淀，顏色依然呈現(xiàn)墨綠色。
　　將G-PPVA/PANI分散液應(yīng)用于金屬防腐涂料。以水性醇酸樹脂基質(zhì)制備AR/G-PPVA/PANI水性防腐涂料。研究了不同G-PPVA/PANI的加入量對水性涂料的性能影響。通過粒徑及透射電鏡測試研究了水性涂料的分散性和微觀形貌。結(jié)果表明，AR/G-PPV

7、A/PANI復(fù)合涂料的粒徑大約為170 nm，并且分散性指數(shù)PDI值都很小，G-PPVA/PANI的加入并沒有破壞醇酸樹脂的核殼結(jié)構(gòu)，G-PPVA/PANI能和水性醇酸樹脂發(fā)揮協(xié)同作用，共同對金屬表面進行防護。通過對涂層附著力、硬度、抗沖擊力的測試來評價涂層的機械性能。采用極化、阻抗曲線測試對涂層的腐蝕性能進行評價。結(jié)果表明，隨著聚苯胺水分散液含量的增加，復(fù)合防腐涂層的腐蝕電位由-0.7 V增加到-0.35 V，偏移了350 mV，腐蝕