水性聚苯胺/氟碳防腐抗静电涂层材料的研究的必要性

曹柳男(太原市塑料研究所,山西 太原 030006)

水性聚苯胺/氟碳防腐抗静电涂层材料的研究的必要性

曹柳男(太原市塑料研究所,山西 太原 030006)

聚苯胺防腐性能的研究最早是从苯胺的电化学聚合开始的。聚苯胺，具有特殊的电学、光学性质，是一种高分子化合物，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。聚苯胺乳液成膜性差，直接涂覆在金属表面容易脱落，最简便的方法是寻找一种成膜物与之复合。含氟聚合物是目前发现的最好的涂料成膜物。

聚苯胺；聚苯胺防腐性能；金属的腐蚀

金属的腐蚀给全球工业界带来了巨大的损失，据统计，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/ 3。金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀(Metallic Corrosion)。金属的腐蚀是一个自发的过程。腐蚀时，在金属的界面上发生了电化学多相或化学反应，使金属转入氧化（离子）状态，降低金属材料的各种力学性能，破坏构件的几何形状，增加零件间的磨损，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。据统计，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10~ 20%。

金属的腐蚀中电化学腐蚀是最为常见。静电腐蚀就是一种电化学腐蚀，由金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。比如铁和氧这两种元素，铁的电极电位总比氧的电极电位低，所以铁是阳极，遭到腐蚀。在发生氧腐蚀的表面会形成大小不一的鼓包，内层是黑色粉末状溃疡腐蚀面。当金属置于潮湿的大气中或水溶液中，金属表面会形成一种微电池，阳极发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的原因是由金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中二氧化碳、二氧化硫等物质溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的钢铁，是由铁、石墨、渗碳体(Fe3C)和杂质组成的合金，它们大多数没有铁活泼，使得腐蚀不断进行。

人们采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀发生。目前最常用的方法之一是在金属表面涂有机防腐层，经固化成膜后，具有缓蚀、屏蔽、保护三方面的作用，将金属与腐蚀介质隔离，从而抑制金属腐蚀。但是简单的隔离还不够，为了进一步提高涂层的腐蚀防护能力，往往还要在涂层中添加活性防锈颜料，其中Cr系防锈颜料防锈性能最好，但是Cr等重金属离子严重污染环境，目前已经暂停使用。目前用量最大的防腐涂料是富Zn涂料，但面临资源可持续供应的问题。因此，探索新一代节能环保防腐材料迫在眉睫。

聚苯胺，具有特殊的电学、光学性质，是一种高分子化合物，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。经过特殊处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，聚苯胺(PANI)冈价格低廉，合成过程简单，较高的电导率，潜在的熔融加工可能性，较好的环境稳定性和耐化学品性等优点而倍受人们的青睐。

聚苯胺的防腐蚀、防锈产品应用十分广泛，如：桥梁、港口吊装塔防护；火电厂脱硫装置及其管道防护；烟厂烤烟装置以及管道防护；铁路机车等钢铁件的防腐蚀，石油、化工、钢铁冶炼、海洋设施等行业设备及管道防腐蚀；舰船船体防腐蚀；石油化工槽罐车的槽罐和集装箱防腐蚀；还可用于武器装备如：火炮、导弹及发射架等多种行业及设备的防腐蚀、防锈领域，如桥梁防腐蚀涂料的用量每公里就达到60吨，每年就此一项需要消耗3万吨，由此可见防腐蚀涂料每年的用量具大。

聚苯胺乳液成膜性差，直接涂覆在金属表面容易脱落，最简便的方法是寻找一种成膜物与之复合。

含氟聚合物是目前发现的最好的涂料成膜物，水性氟碳乳液树脂是特种丙烯酸酯类、特种氟树脂共聚物阴离子型乳液，作为水性氟碳涂料的主要成膜材料，具有优异的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性与溶剂型氟碳树脂相差不大。比其他普通丙烯酸水性乳液性能要强很多，并且其中没有有机溶剂，因此它对人体没有危害，对环境没有污染。它的出现和发展改善人类对生活环境环保的要求。氟碳乳液(Fc)不仅具有一定的防腐蚀性能，而且还具有良好的成膜性、热稳定性、抗紫外线性、疏水性等，水性聚苯胺/氟碳复合涂料在生产过程中所用的溶剂是水，避免有机溶剂对环境对人体的伤害，且生产过程条件比较温和，对环境不会造成二次污染。所以开发水性聚苯胺/氟碳防腐抗静电涂层材料的研究就很有必要。这种材料是具有安全性高，操作简单，施工方便，是市场应用前景广阔的功能型环保节能防腐材料。

目前，防腐材料具有极大的市场份额，聚苯胺系列防腐材料因环保节能复合社会发展要求需求量也较大，年需求量在数十万吨以上。从根本上解决我国传统防腐材料的耐候性差、重金属污染等一系列环境问题，利用该产品可直接降低工程造价20%，该产品的成功开发真正意义上达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。

[1]王东红、刘利文.聚苯胺防腐性能及应用研究.《中国涂料》[J].2011年10期.

[2]李玉峰，曾照坡，王迪.水性聚苯胺／氟碳复合乳液涂层的防腐蚀性能.齐齐哈尔大学学报第28卷第3期.