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金属防腐在国民经济中扮演着越来越重要的作用,传统涂层由于受材料性质和工艺条件的限制而造成防腐效果不理想,而且相当大一部分防腐涂料由于含有毒物质在制备和使用过程中存在环境污染问题。因此制备新型的环保高效的金属防腐涂料逐渐成为现代涂料工业所追求的目标。
本文以制备一种环保高效的聚苯胺金属防腐涂料为目的。采用开路电位时效法和显微镜观察的方法评价聚苯胺/树脂涂层的防腐性和分散性,系统研究了涂料配方对防腐性能的影响。结果表明:以环氧树脂E44作为基料,低分子量聚酰胺为固化剂,采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂溶解聚苯胺,将其与基料树脂共混后,制备的双组分涂料具有极佳的防腐性能。通过对不同涂层电极开路电位的分析和涂层显微照片对比,确定了用于制备聚苯胺防腐涂料的基本配方为环氧树脂E44:聚酰胺固化剂:聚苯胺=1:1:0.06(wt)。在该配比下,涂层电极的平衡开路电位比纯环氧涂层电极提升了约120mV,极化曲线测试表明腐蚀电流降低了1~2个数量级,涂覆该涂料的试片经历300小时的酸性盐水浸泡实验而未发生腐蚀。
聚苯胺的溶解性是本论文研究的一项重点内容。采用还原剂对掺杂后的聚苯胺进行适当的处理可以大幅度提高其在NMP中的溶解性。适量的还原剂可以改变聚苯胺的分子结构,使分子链中的醌式结构含量降低,有利于分子的溶解,但加入量不宜过多,否则会使聚苯胺丧失氧化性而影响其防腐性能的发挥。聚苯胺溶液浓度也是影响涂料性能的一个重要因素,在本体系中聚苯胺溶液浓度不宜超过8wt%,否则聚苯胺在基体树脂中分散不良,造成涂层屏蔽性能下降。
苯胺的化学氧化聚合可以在较宽的温度下进行,但不同条件下聚合得到的聚苯胺,其化学结构和分子量也会有所有同,由此带来一系列性能(如电导率,溶解率等)的变化。本文采用化学氧化法制备聚苯胺,系统研究了合成温度、氧化剂用量和体系酸浓度对聚苯胺防腐性能的影响,对不同温度下合成聚苯胺的溶解率、特性粘数、电导率等参数与防腐性能之间的关系进行了比较分析。结果表明:在10℃下合成的聚苯胺具有较好的溶解性和较高的电导率,此温度下合成的聚苯胺制备的防腐涂料具有最好的防腐性能。对盐酸掺杂聚苯胺采用脱掺杂-再掺杂的方法得到了不同有机质子酸掺杂的聚苯胺,考察了掺杂酸种类和掺杂酸浓度对聚苯胺防腐性能的影响,结果表明DBSA掺杂的聚苯胺具有最高的溶解率和最好的腐蚀效果,当DBSA与聚苯胺质量比超过2:1时掺杂即达饱和。