【摘 要】
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环保政策的落地实施和环保意识的不断增强迫使传统溶剂型涂料加快绿色化应用转型升级。UV固化涂料作为新形势下环保型涂料的优选之一,其环境污染小,且兼具低耗能、量产化作业及无热敏基材限制等多方面优势受到广泛关注。然而UV固化涂层在金属腐蚀防护中的应用十分有限,防腐填料的添加是一种有效提高涂层防腐性能的策略。与传统铬铅系填料相比,聚苯胺（PANI）因不含重金属离子和具备阳极氧化带来的钝化特性被视为新一代绿
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环保政策的落地实施和环保意识的不断增强迫使传统溶剂型涂料加快绿色化应用转型升级。UV固化涂料作为新形势下环保型涂料的优选之一,其环境污染小,且兼具低耗能、量产化作业及无热敏基材限制等多方面优势受到广泛关注。然而UV固化涂层在金属腐蚀防护中的应用十分有限,防腐填料的添加是一种有效提高涂层防腐性能的策略。与传统铬铅系填料相比,聚苯胺（PANI）因不含重金属离子和具备阳极氧化带来的钝化特性被视为新一代绿色防腐填料。但长程共轭结构和分子链间的氢键易导致PANI发生团聚,采用有机酸对PANI进行掺杂剂是一种降低PANI的团聚并提高聚苯胺与树脂相容性的有效方式。另外,还可以对掺杂剂功能化结构设计来赋予PANI额外的特性。将聚苯胺同UV固化涂层结合有望制备一种“绿色+绿色”的防腐涂层。目前,鲜有研究涉及聚苯胺在UV固化防腐涂层中的应用,且对PANI在树脂中的分散性以及对UV固化涂层固化程度、耐蚀性能等的影响还不是很清楚。针对上述问题,本论文分别选用木质素磺酸盐（LS）、光敏磷酸酯和光敏植酸（PAGA）作为掺杂剂来掺杂PANI,并将其用于构筑UV光固化防腐涂层。具体如下:（1）选用LS做为掺杂剂制备了不同掺杂度的聚苯胺（LS-PANI）,并应用于UV固化防腐涂层中。通过傅立叶变换红外光谱和紫外-可见光光谱证实LS-PANI的成功制备。显微镜照片观察到LS对聚苯胺的掺杂改善了聚苯胺与树脂间的相容性,且随着LS组分增大,LS-PANI的分散性不断提高。凝胶含量测试结果显示低含量LS-PANI（0.5 wt%）的添加对固化程度影响较小,随着LS-PANI添加量的增加,涂层的固化程度呈下降趋势。涂层基础性能测试结果中观察到LS-PANI含量的增加会引起涂层附着力下降。从涂层耐蚀性能测定结果可知,当LS与PANI质量比为1:4、LS-PANI添加量为1.0 wt%时,UV固化涂层的低频阻抗值(/Z/f=0.1Hz)在30 d的浸泡期间一直维持10~9Ω·cm~2以上,表现出较好的耐蚀性能。（2）质子酸（特戊酸、乳酸和2,2-二羟甲基丙酸）与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）先发生开环反应引入光敏基团,再与焦磷酸磷酸化改性制备了一系列不同磷酸根含量的光敏磷酸酯。核磁共振氢谱和FTIR证实光敏磷酸酯的成功制备。以光敏磷酸酯对聚苯胺进行掺杂,一方面可以通过磷酸酯结构的引入提高UV固化涂层附着性能,另一方面通过光敏基团的引入改善涂层固化程度。随着光敏磷酸酯中磷酸根含量的增加,PANI在光固化树脂中的分散性提高。凝胶含量测试结果显示光敏磷酸酯掺杂PANI即使添加到2.0 wt%也不会降低涂层的固化程度。光敏磷酸酯掺杂聚苯胺还可以有效提高UV固化涂层附着力,且随着光敏磷酸酯中磷酸根含量的增加,涂层附着力呈上升趋势。以磷酸根含量最高的光敏磷酸酯掺杂PANI为防腐填料,添加量为1.0wt%时,涂层表现出最佳耐蚀性能,30 d浸泡期间/Z/f=0.1Hz一直高于10~9Ω·cm~2,划痕盐雾500 h后涂层仅划痕处出现腐蚀迹象。（3）以含六磷酸根的植酸（PA）与GMA发生羟基开环反应制备一系列不同光敏基团含量的光敏植酸（PAGA）用于PANI掺杂。PAGA对PANI的掺杂能有效改善PANI的分散性,即使PAGA/PANI添加量增大至2.0 wt%,PANI在光固化树脂中仍可以实现均匀分散。凝胶含量测试显示随着PAGA/PANI的加入（2 wt%）,光固化涂层的固化程度不仅不会降低,反而略有提升（由70.72%增大至73.93%）,这归功于PAGA中多个光敏基团的引入。由于磷酸根的存在,PAGA/PANI的添加同样可以提高光固化涂层的附着力,且随着光敏基团含量的增加,涂层附着力表现出先增加后下降趋势。从涂层耐蚀性能测定结果可知,当PAGA/PANI添加量为1.0 wt%时,涂层的防腐性能最好,在30 d浸泡期间涂层的/Z/f=0.1Hz较纯树脂涂层高两个数量级,1000 h未划痕盐雾中未观察到锈迹和起泡现象,表现出优异的防腐性能。
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