聚苯胺防腐涂层的制备及其性能研究

沈吉++李甘

摘 要：阐述了聚苯胺防腐涂层的特性，对其制备方法及其具体应用进行了介绍与分析，希望能够从理论层面上为聚苯胺防腐涂层的应用与发展研究提供一点指导与支持。

关键词：聚苯胺防腐涂层；制备；性能

一、引言

在环境因素的影响下，大部分金属都会发生腐蚀问题，进而给人们的生活带来不同程度的干扰与影响。就经济这一层面而言，每年因为金属服饰造成的经济损失就是一个庞大的数字。而为了有效地域金属腐蚀问题，就可以采用涂层防护技术，其中聚苯胺防腐涂层具有较高的应用价值，因此，针对聚苯胺防腐涂层的制备及其性能研究具有重要的现实意义。

二、聚苯胺防腐涂层的特性

1.导电性

与其他导电聚合物相比，聚苯胺的导电性特点非常突出。本征态聚苯胺具有很低的导电率，属于绝缘体。而掺加了质子酸之后，本征态聚苯胺就会向掺杂态聚苯胺转化，其导电性也会得到显著增强。当然，在掺杂过程并没有改变聚合物主链上的电子，仅仅是质子与主链结合，掺杂阴离子向主链周边运动，进而实现电荷平衡。

2.溶解性

聚苯胺主链的共轭结构对于载流子运动而言有着积极影响，能够使导电功能得以实现。然而，这种结构的主链呈现刚性，链之间的相互作用比较突出，因此难以溶解、熔化，加工处理难度较高。通常情况下，需要采取一些方法来使导电聚苯胺溶解性得到提升。例如在可溶于水的聚苯胺衍生物的制备中，可以将亲水性基团引入其中，进而使聚苯胺的水溶性得到提升；又比如在胶束中实现聚苯胺均一溶液的合成也可以使其溶解性得到提升。

3.电致变色性

所谓的电致变色性，就是指外加偏电压感应改变了材料的光吸收或光散射特性。如果点位从+1.0V向-0.2V降低，那么这一过程就会改变聚苯胺颜色，从黑色到暗蓝色，然后向绿色转变，最后变成亮黄色。当然，这种电化学活性与电致变色效应是具有可逆性的。

三、聚苯胺防腐涂层的制备方法

1.电沉积

所谓的电沉积聚合，指的是将聚苯胺放置在酸性环境中，对电化学方法加以运用，使苯胺单体发生沉积，形成一层聚苯胺涂层，并附着在金属表面。在聚苯胺防腐层制备中，电沉积具有较强的实效性，并且对氧化剂没有需求，这种方法具有较强的环保性。关于聚苯胺电化学沉积涂层表面形态与厚度控制，则涉及到多方面影响因素，例如电流、电势、电沉积环境、扫描速率等等。

通常情况下，电沉积聚苯胺的流程主要包括四个，首先，通过苯胺单体质子化，使其氧化形成自由基，并吸附在工作电极表面；其次，自由基向二聚体转化；接着就是二聚体氧化结合，使低聚物聚苯胺得以形成，然后通过反映，使高聚物聚苯胺涂层得以形成；最后就是聚苯胺涂层生长，消耗完所有单体。从中不难发现，质子是聚苯胺电化学过程的重要前提，在电化学制备中，质子酸这一原料发挥着关键作用。在电化学合成聚苯胺的过程中，可以选择的质子酸有很多种，例如草酸、磷酸、硫酸等等，在应用实践中，应结合具体情况，合理选择制备材料与方法。

2.简单共混

在机械研磨之下，聚苯胺能够与溶剂或具有较强粘结力的成膜涂料共混，并在金属表面进行涂覆，进而形成防腐涂层。相关研究人员提出，可以将硫酸钾作为氧化剂对聚苯胺进行制备，然后氨水中放置制品，使本征态聚苯胺得以形成。之后将甲酸溶入到本征态聚苯胺与尼龙66中，进而实现聚苯胺涂层的制备。在制备过程中，这部分研究者发现在NaCl与HCl中，聚苯胺涂层的阳极保护作用十分突出。又比如有研究人员围绕聚苯胺纳米微粒复合材料的制备进行研究，并在聚氨酯树脂中混合纳米级的聚苯胺微粒，使纳米聚苯胺防腐涂层得以制备。

3.复合制备

关于复合涂层的制备与研究有很多。这种复合涂层其实就是复合了多层防腐涂层，每一层都会发生作用，使溶剂中聚苯胺分散性问题得到解决，并且具有良好的屏蔽介质与防腐效果。相关研究人员对电化学法加以运用，将聚苯胺单层防腐层与聚苯胺/聚呲咯双层防腐层分别沉积在碳不锈钢表面，并进行对比研究，结果显示，相较于单一的聚苯胺防腐层，复合涂层能够对体系向钝化的发展提供引导，进而其抗腐蚀作用也更强。

四、聚苯胺防腐涂层的实际应用

1.石油储罐防腐

石油储罐各个部分由不同材料组成。这些材料如果发生接触，那么就会导致储罐表面有电位差形成。与此同时，由于石油储罐中的油料含有电解质，在电势差作用下，储罐表面就会发生电化学腐蚀。此时如果将防腐涂层涂覆在储罐内壁上，并将导电填料掺加其中，那么就可以使油罐上的电位差得到消除。通常情况下，在选择导电材料时，人们大多会考虑无机小分子颗粒，然而有机高聚物在结构上与其并不一致，如此一来就难以保证无机填料与高分子基体间的分散性，使稳定的均相体系形成存在难度，进而使涂层导电性降低，难以保障防腐效果。而选择聚苯胺这种导电高分子材料，由于具有相似结构与良好的相容性，因此涂层的就会更加稳定，并且聚苯胺的导电性也可以将无机填料代替，在油罐防腐涂层中具有较强的适用性。

2.管道防腐

通过对涂层的利用，可以隔离开腐蚀介质与管道，使管道腐蚀得以避免。对于石油管道、污水管道的防腐而言，采用聚苯胺涂料能夠取得比较理想的效果。根据德国Ormecon研制的CORRPASIVE4900在城市污水处理系统中的应用分析，可知有分散的聚苯胺存在于底漆中，并用环氧树脂作为面漆。

3.海洋防腐

对于一些海上设施，其使用的钢铁材料量非常庞大。然而海洋环境比较复杂，对钢铁产生的腐蚀作用很强。此时就可以选择聚苯胺防腐涂层，通过特性使海洋中pH值降低，对海洋环境中吸附在钢铁表面的微生物进行抑制，最终发挥防腐作用，同时也可以发挥防污功能。

总而言之，在钢铁腐蚀防护中，聚苯胺防腐涂层的适用性较强。当然，作为相关研究人员，依然还需要针对现阶段研究存在的不足，对聚苯胺防腐涂层的制备缺陷进行弥补，进一步改善其使用性能。

参考文献：

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