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聚苯胺(PAN)因其易于制备、高稳定性及高电导率成为目前导电高分子中
研究热点之一。然而,PAN在导电态下不溶于普通有机溶剂,在熔融温度下又
不稳定,使得其成型加工非常困难,极大限制了它的实际应用。纳米PAN水乳
胶粒子不仅具有PAN各方面的优异性能而且改善了其加工性能,并且还兼有纳
米粒子特殊的优异性质,成为当前材料科学研究的热点之一。本文分别采用十二
烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)
作为乳化剂兼掺杂剂,通过乳液聚合法合成了三个乳化剂系列的PAN乳胶粒子
(PAN-DBSA、PAN-SDS、PAN-SDBS)。采用红外光谱表征了聚合物的组成,
采用激光粒度仪、透射电镜、扫描电镜表征了粒子的尺寸和形貌。采用直接浇铸
成膜法得到了纳米PAN薄膜,并研究了其成膜性能。将纳米PAN水乳液涂覆于
铁板上,再与丙烯酸树脂(ACR)面漆结合,以电化学阻抗谱(EIS)表征了该
涂层(PAN/ACR)及单纯ACR涂层的防腐性能。以纳米PAN水乳液与聚乙烯
醇(PVA)水溶液直接混合制备了PAN/PVA纳米复合膜,研究了其导电性及抗
静电性。
研究发现,PAN-DBSA和PAN-SDS水乳胶粒子粒径均可达纳米级,后者可
达20nm。乳化剂的种类对PAN乳胶粒子的大小和乳液的稳定性有着显著的影
响。在使用同种乳化剂条件下,PAN乳胶粒子的大小会随着体系的酸度增加而
增大,随着乳化剂用量的增加而减小。合成工艺包括聚合前乳液搅拌的时间、单
体的加入方式等对于乳胶粒子的性质都有显著的影响,适当延长搅拌时间和采取
逐滴缓慢加入单体的方式都有利于获得小粒径PAN乳胶粒子和良好的乳液稳定
性。纳米PAN水乳胶粒子具有良好的成膜性能,所得薄膜致密,表面光滑平整,
具有一定的金属光泽,在水中可脱下完整膜。EIS显示PAN/ACR复合涂层相比
ACR涂层具有更好的防腐性能,PAN可促使金属表面钝化层的形成,具有缓蚀
作用,纳米PAN水乳液可直接应用水性防腐涂料。PAN/PVA纳米复合膜具有较
好的导电性及低的比表面电阻,并显示出低达0.1wt%的渗滤阀值,可应用于抗
静电材料领域。
关键词:纳米PAN,乳液聚合,水乳液,成膜性,防腐性,PAN/PVA复合膜