全  站关键词

导电聚合物出现后,由于它有像金属一样的导电性，人们试图用它替代涂料中的重金属起到防腐作用。研究发现，有些导电聚合物涂料确实具有防腐功能。目前国内外已经研究出多种聚苯胺防腐涂料，国外已经开发出商业化产品，如CORRPASSIVTM[1-2]、ORMECONTM[3]、VersiconTM[4]和CorepairTM[5]等,其中ORMECONTM是一种纳米聚苯胺涂料。这些涂料的研究基于两条思路:一是在聚苯胺涂层上涂覆面漆，通过面漆的物理屏蔽作用将溶液与金属分隔开;二是将聚苯胺和其他粘附力强的聚合物共混形成防腐涂料。这两种途径都将使最终涂料体系的防腐性能得到极大的提升。本文系统论述了由这两种方法制备的聚苯胺防腐涂料的性能及其应用领域。

1聚苯胺涂层复合防腐涂料

聚苯胺涂料涂层复合技术的优点在于不需要考虑涂料中的聚苯胺的分散性,每种涂层各自独立发挥作用,整个涂料的防腐性能是这些作用的线性加和,如面漆层一般起着物理屏蔽作用,而聚苯胺层则起缓蚀剂的作用。虽然这种体系解决了聚苯胺在涂料中的分散问题,但由于需要对各种涂料分别进行施工,在人力和时间上需要较大的投入。

1.1与环氧树脂涂层复合

由于环氧树脂的附着力和化学稳定性都很出色,也是常用涂料的主要组分,可以用作面漆,但其防腐性能还不够理想。Ｓｃｈａｕｅｒ等人用电化学阻抗谱(ＥＩＳ)研究了聚苯胺/环氧树脂涂层的防腐性能,发现对于不同相对分子质量的环氧树脂,其水蒸汽渗透率越高,则极化阻抗ＲＰ值越低,并且在浸泡时下降得越迅速。对聚苯胺/环氧树脂体系也有相同的变化规律,但ＲＰ值比纯环氧树脂高,其随时间的降低速度也要低。由ＣＯＲＲＰＡＳＳＩＶＴＭ聚苯胺底漆与双组分环氧树脂面漆组成的复合涂层能有效地抑制腐蚀,经过1000ｈ浸泡后没有任何变化;在5%的ＮａＣｌ溶液中浸泡一个星期后,其阻抗和电容维持不变,而不含聚苯胺底漆的环氧树脂面漆的阻抗则下降为原来的1/10,电容增加到原来的1.5倍。可见,ＣＯＲＲＰＡＳＳＩＶＴＭ与环氧树脂面漆的复合提高了涂料的防腐性能。随后的研究发现:该复合涂料比富锌涂料有更好的防腐性能。

1.2与阳离子交换树脂涂层复合

阳离子交换树脂能够阻碍阴离子透过,在溶液和金属之间形成一道“电子屏障”,而起到防腐作用。对冷轧钢底材上的几种涂料体系的研究表明,在聚苯胺/阳离子交换树脂涂层体系、共混体系和单层聚苯胺体系中,涂层体系具有最高的通路阻抗Ｒｐｏ,为4×108Ω;共混体系的Ｒｐｏ最低,为2×104Ω;而单层聚苯胺涂料的Ｒｐｏ为4×105Ω,介于两者之间。由于涂料中聚苯胺的含量只有约6%(质量分数),其防腐性能并非通过氧化还原作用来实现。因此,在聚苯胺/阳离子交换树脂涂层体系中,聚苯胺作为一种阴离子交换膜起作用,通过阻碍金属的溶解提供阴极保护,阻碍阴离子反应的进行。同时阳离子交换树脂也阻碍了阴离子的扩散,在这两层涂层的共同作用下,聚苯胺/阳离子交换树脂面漆涂层体系有着良好的防腐性能。而单层聚苯胺只能阻碍阳离子的扩散,防腐性能有所下降;聚苯胺/阳离子交换树脂共混涂层由于对阳离子和阴离子都没有阻碍作用,因此防腐性能最低。可见,聚苯胺/阳离子交换树脂涂层能同时阻碍阴、阳离子的渗透,有效地将金属与腐蚀介质隔离,具有优异的防腐性能,并且比商业用的阳离子交换树脂有更好的热稳定性。但是如果阳离子交换树脂面漆受到损伤,表1是聚苯胺/聚吡咯在不同底材漆受到损伤，阴离子就会透过涂层,使其防腐能力下降。