聚苯胺的合成及其在水性醇酸树脂防腐涂料中防腐性能研究

发布时间：2020-11-09 04:25

　　 聚苯胺作为一种导电高分子材料,因优异的防腐蚀性能和抗划伤性能,在金属防腐领域有较好的应用前景。但聚苯胺因分子链间的刚性结构和分子间的相互作用,存在难溶的缺陷,使其防腐性能的应用受到限制。本文通过改进合成聚苯胺的工艺,制备出在水性醇酸树脂防腐涂料中均匀分散的聚苯胺,研究聚苯胺的防腐效果。采用单体式滴加微乳液法制备酸掺杂聚苯胺微乳液,经氨水脱掺杂处理后得到本征态聚苯胺微乳液。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表征聚苯胺的性能,磷酸掺杂聚苯胺及其脱掺杂得到的本征态聚苯胺的颗粒尺寸均为纳米级、无团聚、分布均匀,本征态聚苯胺的热稳定性最好。选用水性醇酸树脂为成膜物质,加入一定量的颜填料和助剂,制做水性醇酸树脂防腐涂料。涂层具有硬度为H,附着力为1级,耐冲击性为50 cm和柔韧性不大于2 mm的性能。该涂层在水中浸泡500 h后表面无起泡、无锈蚀;在3.5%的NaCl溶液浸泡240h表面光滑平整;耐盐雾试验168 h后划痕处单边扩蚀小于2 mm。分别添加不同量不同种类的聚苯胺水分散体到水性醇酸树脂防腐涂料中,通过耐水性、耐盐水(3.5%的NaCl溶液)性和耐盐雾性测试涂层的防腐性能。结果表明:含有固含量为0.4%十二烷基苯磺酸掺杂态聚苯胺的涂层和含有固含量为0.4%磷酸掺杂态聚苯胺的涂层都有良好的防腐性能,均能达到耐水性720 h、耐盐水性500 h和耐盐雾性360 h。在3.5%的NaCl溶液中浸泡240 h后的涂层动电位极化曲线检测表明:含有固含量为0.4%磷酸掺杂聚苯胺的涂层具有最佳的防腐蚀性能。本文选取的市售水性醇酸树脂防腐涂层与含固含量为0.4%磷酸掺杂聚苯胺的涂层在3.5%的NaCl溶液中浸泡240 h和600 h后的动电位极化曲线可知,含固含量为0.4%磷酸掺杂聚苯胺的涂层具有最佳的防腐蚀性能。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ637
【部分图文】：

图 1.1 聚苯胺的掺杂结构（极化子晶格模型）王佛松等人在盐酸掺杂聚苯胺与氨水脱掺杂研究中发现聚苯胺的拉曼光谱、红外光谱等发生可逆变化。掺杂聚苯胺的结构也出现改变，亚胺上氮原子被质子化后出现的正电荷离域到邻近的芳环上，芳环上的一部分正电荷从苯环迁移至醌环，他们将这种聚苯胺结构称为四环苯醌变体模型[28,30]。该模型表示一个重复单元存在三种共四个芳环（2B1＇、B2＇和 Q＇），见图 1.2 所示。

图 1.2 聚苯胺的掺杂结构（四环苯醌变体模型）聚苯胺的掺杂方法主要包括：（1）质子酸掺杂一般导电高分子掺杂和质子酸掺杂聚苯胺的实质有根本性的区别，前者通过主链子的得失进行。与前者相比，后者没有改变主链上的电子数目，将质子酸中的质子到聚苯胺主链上，同时掺杂酸上的阴离子也进入聚苯胺链。掺杂过程中，首先把亚原子质子化，掺杂处的价带上出现空穴，称为 p 型掺杂，亚胺氮原子上出现的正电过共轭作用沿分子链移至邻近原子上。根据掺杂酸的种类分为无机酸掺杂和有机酸[31-32]。（2）化学氧化还原掺杂化学氧化还原掺杂是把含有氧化性或者还原性的物质掺入到共轭高分子聚合物生氧化还原反应的过程。一般含有共轭结构的高分子聚合物中π电子不仅存在较低

图 2.1 聚苯胺合成工艺与表征图2.2.2 聚苯胺与水性醇酸树脂复合防腐涂料制备流程为了改善聚苯胺在水性醇酸树脂防腐涂料的分散性，将合成的聚苯胺微乳液通过乳洗涤、干燥、研磨后分散在一定的去离子水当中，配成具有一定固含量的聚苯胺水散体，制做聚苯胺与水性醇酸树脂复合防腐涂料，其制备的技术路线见图 2.2 所示。
【参考文献】

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本文编号：2875883