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采用富锌等重金属防腐油漆是减缓金属腐蚀速度的一种传统方法,但其存在有机挥发成分(VOC)及重金属排放等环境污染问题,开发环保(无重金属以及低VOC排放)的新型涂料体系迫在眉睫。聚苯胺作为有机涂料中的一种颜料,用于防腐一直是人们研究的热点。然而,聚苯胺具有复杂的腐蚀体系(不同的被保护金属、不同的腐蚀介质、不同的聚苯胺合成方法和条件等),使其电化学防腐作用只在pH<5的环境中显现,所以聚苯胺防腐材料至今未形成商品。本文针对涂料水性化过程中存在的问题,采用纳米复合的手段制备纳米复合材料,以获得由于不同纳米材料的优势互补、功能耦合而具有优异防腐功能的碳纳米管与聚苯胺(PANI/CNT)复合材料,揭示其防腐机理,然后研究PANI/CNT为功能防腐添加剂制备完全环保型有机纳米涂层材料。具体研究内容如下:1.PANI/CNT纳米复合材料的制备通过在酸性水溶液中将亚微米碳酸钙和碳纳米管表面吸附的苯胺原位聚合,制备了枝晶状PANI/CNT纳米复合材料。发现PANI/CNT复合材料以核壳结构呈现,并且可以通过苯胺单体和碳纳米管的比例来控制其形貌;PANI与CNT在π-π共轭作用中互相充当电子供体和电子受体,形成了“电荷转移”,使得PANI/CNT纳米复合材料的电化学活性由酸性扩展至中性环境下;同时,当苯胺单体与碳纳米管之间的比例为4:1时,其在中性环境中的电化学活性最强。2.PANI/CNT纳米复合材料防腐机理的研究分别采用有机膦酸和盐酸对聚苯胺/碳纳米管中的聚苯胺进行掺杂,并将其填充在水性涂料中,制备成纳米复合涂层,结果表明,选择CNT与PANI进行复合不仅可以提高纳米级PANI在涂料中的分散性,还可以将PANI的氧化还原活性从酸性扩展到中性;通过有机膦酸掺杂的PANI/CNT纳米涂层,发现PANI的腐蚀防护机理为纳米屏障作用,阳极保护和阴极抑制。因而使得其在防腐涂层领域具有巨大的潜力来替代有毒重金属。3.PANI/CNT纳米复合材料填充水性涂料的制备将PANI/CNT纳米复合材料填充到水性丙烯酸涂料中,制备成PANI/CNT纳米复合涂层。结果表明,采用分散剂PT-04、填充量为0.5-1 wt%、厚度大于25μm和固化温度为160℃时,水性纳米涂层的综合性能最佳;同时,纳米材料的加入并没有对涂层的机械性能产生负面影响;并且复合后的PANI/CNT纳米复合材料在水性涂料中会形成交联网络结构;与未填充水性涂层和填充PANI涂层相比,填充PANI/CNT纳米复合材料涂层在中性环境中的防腐性能最佳。