论文部分内容阅读
在众多导电高分子中,聚苯胺由于具有独特的掺杂行为和良好的电化学可逆性,具有电导率高、环境稳定性好、易于合成、单体的成本低等优点,被认为是最有希望在实际中应用的聚合物。聚苯胺通过与其它物质的复合,不但克服了其加工性差的缺点,还可以获得具有多种功能性的复合材料,广泛应用于导电材料、静电屏蔽、微波吸收、金属防腐等领域。特别是聚苯胺复合防腐涂料,对金属材料具有常规涂料不可比拟的阳极保护和屏蔽作用,以及抗划伤能力等独特的防腐蚀性能,有望成为聚苯胺最有希望的应用领域之一。
一、本文用原位插层聚合法制备聚苯胺/蒙脱土复合材料,掺杂酸分别为盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、磺基水杨酸(SSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA),氧化剂为过硫酸铵(APS),以蒙脱土(MMT)为主体,选择苯胺(An):蒙脱土(MMT)投料比分别为1.2、1.3、1.4、1:5、1.6、1:7(重量比)。
实验结果发现:四种掺杂酸制备的PANI/MMr。复合材料的电导率基本上在苯胺单体与蒙脱土投料比为1.4的时候达到较高的电导率值:不同掺杂酸制备的复合材料的电导率高低分别是DBSA＞SSA＞HCl＞H2SO4,电导率分别为7.35×10-3S.cm-1、5.07×10-3S.cm-1、1.85×10-3S.cm-1和1.48×10-3S.cm-1;HCl、H2SO4、SSA、DBSA掺杂的聚苯胺进入到了蒙脱土的片层之间,使蒙脱土的层间距增大,且随着掺杂剂分子体积的增大,蒙脱土的片层间距增加值也随之增大;SEM和TEM测试表明HCl、H2SO+掺杂的复合材料中蒙脱土片层主要以插层结构存在,而SSA、DBSA掺杂的复合材料中蒙脱土片层存在一部分剥离结构。
二、本文将聚苯胺与蒙脱土的投料比设定为1∶4(重量比),将制备的四种复合材料作为填料制成环氧树脂防腐蚀涂料喷涂于低碳钢试片表面,测试涂料的耐盐雾性能和耐盐水性能,寻求涂料的最佳配比。
实验结果发现:聚苯胺/蒙脱土复合材料在防腐涂层的用量要控制在一定的范围内,过低涂料的防腐性能不佳,过高则会影响涂层的力学性能;复合材料用量在7.5&～10％时涂层具有较好的物理机械性能;聚苯胺复合材料的用量:H2SO4-PANI/MMT、HCI-PANI/MMT、DBSA-PANI/MMT为12.5％,SSA-PANI/MMT为10％时,复合涂层防腐性能最佳;聚苯胺复合材料对涂层防腐性能提高的顺序依次为:DBSA-PANI/MMT＞SSA-PANI/MMT＞H2SO4-PANI/MM≈HCI-PANI/MMT;添加10％SSA-PANI/MMT复合材料的涂层防腐性能最佳:划X耐盐雾时间达到1250 h,不划x耐盐雾时间达到1520 h,超过环氧富锌底漆划X耐盐雾时间(850 h)和不划X耐盐雾时间(1000 h)。
三、将四种不同掺杂酸制备的聚苯胺/蒙脱土/环氧防腐涂料和各种防腐保护面漆(单组分丙烯酸面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、氯化橡胶面漆、环氧面漆、氟碳面漆、聚硅氧烷面漆)进行了配套性研究,并与现用的防腐体系作对比。
配套试验发现:聚苯胺复合涂料配套面漆后耐盐雾性能进一步提高,配套丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆和聚硅氧烷面漆后的耐盐雾性较好;各种聚苯胺复合环氧底漆配套各种保护面漆后,耐盐水性能得到大幅度提高,和环氧铁红防锈底漆、环氧富锌底漆相比,各种聚苯胺复合配套涂层均有更好的耐盐水性;各种保护面漆的耐人工老化性从优到劣依次是:聚硅氧烷面漆、氟碳面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、丙烯酸面漆、氯化橡胶面漆和环氧面漆;综合考虑涂层的防腐性能和性价比,聚苯胺复合涂层与丙烯酸聚氨酯面漆配套体系是不错的选择。
四、采用聚苯胺复合环氧防腐涂料作为底漆,环氧云铁为中间漆,丙烯酸聚氨酯为面漆制备了船舶漆涂料,测试了其耐盐雾性能和耐盐水性能。
实验结果发现:聚苯胺涂料配套体系的防腐性能远优于采用环氧铁红防锈底漆和环氧富锌底漆的配套漆体系,显示聚苯胺复合涂料优良的防腐蚀性能。尤其是SSA掺杂的聚苯胺复合防腐涂料配套面漆和中间漆后,具有长期的防腐蚀性能,且就有较高的性价比,有望取代环氧富锌漆,应用前景极其广阔。