聚苯胺防腐粉末涂料的制备及性能研究

宋哲、张婧坤、李晓飞、张冬海、陈运法

中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家实验室

摘要

以苯胺为单体，过硫酸铵及过硫酸钾为氧化剂，盐酸为掺杂剂，通过化学氧化法制备了掺杂导电聚苯胺。采用 ＸＲＤ 、 ＦＴ － ＩＲ 、 ＳＥＭ 对样品的结构微观形貌进行了分析。将上述聚苯胺作为组分，环氧树脂粉末涂料为成膜物质制备聚苯胺／环氧树脂防腐粉末涂料，并将其采用静电喷涂的方法涂覆在钢板上， １６０℃固化１５ｍｉｎ 。通过盐雾实验对其防腐性能进行了研究，并与普通粉末涂料及含有磷酸盐的防腐粉末涂料的防腐性能进行了比较。结果表明，聚苯胺防腐粉末涂料具有更好的防腐效果。

 聚苯胺（ ＰＡＮＩ ）作为导电高分子材料，具有独特的化学、电化学及光学性能 ［１ ］ ，在能源 ［ ２ ］ 、电磁屏蔽 ［３ ］ 、防腐 ［ ４ － ６ ］ 和电致变色 ［ ３ ］ 等领域有着广阔的应用 ［７ ］ 。Ｗｅｓｓｌｉｎｇ 等 ［ ８ ］ 发现在酸性介质中利用电化学聚合法制备的ＰＡＮＩ膜可以使金属表面活性钝化而起到防腐作用。自此，导电高分子膜在防腐领域 ［９ － １０ ］ 的应用开始蓬勃发展起来，并开始有商业化的产品问世。大量研究表明 ［１１ － １３ ］ ，ＰＡＮＩ涂料可以使金属基材如不锈钢 ［８ ］ 、铁 ［ １４ ］ 、低碳钢 ［ １５ ］ 、锌 ［ １６ ］ 等具有更高的防腐蚀能力。还有研究表明化学合成的ＰＡＮＩ涂料能在金属表面形成氧化物，甚至能修复金属／氧化物之间可能的化学老化 ［１７ ］ 。

ＰＡＮＩ是一种具有很强相互作用的共轭大 π 键的大分子，其在常规溶剂中的溶解和对金属的粘附性能都很差，所以须与其它成膜材料复合才能达到理想的防腐效果，因此目前人们通常把 ＰＡＮＩ作为防腐涂 料 的 添 加 剂 来 制 备 ＰＡＮＩ ／聚 合 物 复 合 体系 ［１８ ］ 。Ａｄｈｉｋａｒｉ 等 ［ １９ ］以 聚 醋 酸 乙 烯 酯 树 脂（ＰＶＡｃ ）为基体制备了 ＰＡＮＩ ／ ＰＶＡｃ复合材料涂覆于低碳钢的表面，并用开路电压、电化学阻抗谱等方法研究其防腐性能，发现 ＰＡＮＩ可以在碳钢表面形成钝化层，从而提高了碳钢的防腐蚀能力。Ｈｏｕ等 ［２０ ］ 以环氧树脂为基体制备了 ＰＡＮＩ／环氧树脂复合材料涂覆于冷轧钢表面，并用电化学阻抗谱等方法测试了其防腐性能，结果显示导电 ＰＡＮＩ的腐蚀电位较高，复合了ＰＡＮＩ的涂层防腐性能优异。

粉末涂料相较于液体涂料具备诸多优势，比如环保、高效、使用简单及涂膜性能好等，目前已经在家电、建材等领域得到了广泛的应用。由于涂膜性能较好，若将粉末涂料用于金属防腐，可有效阻隔腐蚀物质的侵入，同时若加入防腐组分，则可起到协同防腐作用。故本研究采用化学氧化合成法制备了掺杂导电ＰＡＮＩ ，并将其与环氧树脂粉末涂料进行复合制备防腐粉末涂料，并研究了掺杂 ＰＡＮＩ防腐粉末涂料的防腐性能。

１　 实验部分

１．１　 原料与仪器

公司。Ｘ － 射线衍射仪（ Ｘ ’ Ｐｅｒｔ　ＰＲＯ　ＭＰＤ型），荷兰帕纳科公司， Ｃｕ靶，Ｋα射线，２θ 范围为５～９０°，扫描速率为５° ／ ｍｉｎ；傅里叶变换....