导电聚苯胺膜的合成及其腐蚀防护性能的研究

柳中燕?熊梦元?吉学兵

摘要：本文以苯胺为原料，利用电化学法在不锈钢表面上合成聚苯胺膜，以此为实验模板进行实验研究，聚苯胺由于对金属具有钝化和修复功能，在金属腐蚀防护领域具有广阔的应用前景。

关键词：导电聚苯胺;电化学法;耐腐蚀

1引言

20世纪以来，中国钢铁的需求量很大，越来越多的钢铁被腐蚀，这种状况不仅会造成经济损失，还会阻碍科技的发展。钢铁防护技术已经成为急需待解决的问题，金属的防腐蚀技术可分为三大类：金属的阳极保护、阴极保护以及金属表面的非金属涂装保护。[1]随着导电高分子学科的迅速发展，聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电高分子相继被发现，聚苯胺由于对金属具有钝化和修复功能，在

金属腐蚀防护领域具有广阔的应用前景，在国内外引起广泛关注。

2导电聚苯胺

结构：经过长时间的探索，MacDiarmid等人据此修正之前的模型，概括出了聚苯胺结构（如图一）。[2]

图一

溶解性：聚苯胺由于其链刚性和链间强相互作用，使它的溶解性很差，在大

部分常用的有机溶剂中几乎不溶，仅部分溶于N，N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮。

导电性：聚苯胺的导电性受pH值和温度影响较大，当pH>4时，电导率与pH无关，呈绝缘体性质;当2

3导电聚苯胺膜的制备

电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化还原反应，生成黏附于电极表面的聚苯胺薄膜或沉积 在电极表面的聚苯胺粉末。电化学合成的聚苯胺由电极电位来控制氧化程度，合成的聚苯胺的电导率与电极、电位和溶液 pH 都有很大的关系。[4]

采用循环伏安法，在316L不锈钢表面合成导电聚苯胺膜，在酸性腐蚀环境下，采用极化曲线和电化学阻抗谱等电化学技术。

4腐蚀性能研究

聚苯胺防腐的主要原因是能和金属形成化合物。由于研究的介质和试验条件的不同及制备膜层性能的不同聚苯胺的存在使得金属和聚苯胺膜界面处形成一层致密的金属氧化膜，使该金属的电极电位处于钝化区而得到保护。Jain 等[5]从金属与聚苯胺的界面入手，认为两者的界面会产生一个电场，该电场的方向与电子传递方向相反，阻碍电子从金属向氧化物质的传递，相当于电子传递的屏障作用。

将具有聚苯胺涂层的 A1， A2 两种不锈钢分别放置在浓度为 0 .2  mol / L 的 HCI 溶液 ， 0.2 mol / L H2SO4 溶液中进行腐蚀实验。结果发现在盐酸溶液 中 的 A1和 A2 的开路电压呈现出较大的波动性，且无规则可寻。这一结果说明，钝化性膜在酸性有Cl-的溶液中，由于Cl-有较强的穿透性，当它通过导电聚苯胺膜迁移到不锈钢钝化膜表面时，会不时的击穿钝化膜，使之电极电位降低。[6]

5未来展望

导电聚苯胺作为导电高分子是最具有潜力的，得到人们很大的关注，它可以地提高了油脂、冷却液及金属切削液的防护性能，对开发其它防腐材料具有极大的促进作用;改进了保养汽车工艺手段、提高了车辆保养质量和效率及降低工作强度。解决了高温和高湿地区车辆防护与保养的问题，[7]会产生极大的经济效益，推动着电化学的发展。

参考文献：

[1]李星玮，居明，李晓宣.用于腐蚀与防护的导电聚苯胺研究新进展.材料导报.2001

[2]王敏，王玮，贺本林，孙明亮，尹衍升，刘兰，邹武元，徐雪菲.恒电位法制备聚苯胺/TiO-2复合膜耐海水腐蚀性能研究[会议].2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集，2009.

[3]高魁.全固态导电聚苯胺电解电容器的研究.2007

[4]宋桂贤，吴雄岗.聚苯胺的合成及应用研究进展.2008

[5]Jain F C， Rosato J J， KaloniaK S， et al. Formation of an active electronicbarrier at Al/semiconductor interfaces： a novel approach in corrosion prevention [J]. Corrosion， 1986， 42（12）： 700-707.

[6]李星玮，居明，李晓宣.用于腐蚀与防护的導电聚苯胺研究新进展.材料导报.2001

[7]孔德新，张昕，姜海，赵新明.对导电聚苯胺防腐材料的研究.企业导报.2012