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采用乳液原位聚合法,合成十二烷基苯磺酸钠(SDBS)掺杂的聚苯胺(PANI)。通过电导率分析和塔菲尔曲线(Tafel)等手段,表征了在一定的合成条件下,SDBS与苯胺(An)摩尔比(n(SDBS)/n(An))的改变及氧化镝(Dy2O3)的加入对PANI涂层防腐性能的影响。实验结果表明,PANI含量为25%、n(SDBS)/n(An)为0·8时,涂层腐蚀电位最大(-0·168V),防腐性能较好。而加入Dy2O3后,涂层的腐蚀电位显著增大,且Dy2O3用量为9%时,腐蚀电位最大(0·071V),防腐性能最佳,Dy2O3的加入改善了PANI涂层的防腐性能。

在腐蚀防护中,由于重金属和铬酸盐作为金属防腐颜料将严重污染环境,因此,世界各国都急切地寻找无毒或低毒的替代物。导电聚合物被作为腐蚀抑制剂使用得到了广泛关注[1-4],其中聚苯胺以其廉价、良好的环境稳定性显示了极好的应用前景,其涂料被看作是新一代环境可接受的高效防腐涂料[5]。

聚苯胺的防腐涉及聚苯胺的化学和金属腐蚀科学,其对金属的腐蚀防护作用与腐蚀环境和聚苯胺本身的结构有关。氧化镝(Dy2O3)具有优异的光、电、磁特性,被广泛地应用于制造荧光粉、稀土电池、超磁致伸缩材料和磁光存贮材料领域。目前,国内外已有许多有关聚苯胺/无机粒子复合物涂层的防腐性能研究的报道[6-10],但有关Dy2O3掺杂聚苯胺(PANI)复合涂层防腐性能研究的文献报道并不多。金属材料的腐蚀一般是一个电化学过程[11],电化学测量是研究金属材料在不同介质中腐蚀行为的一个重要手段。因此本研究利用干粉共混法制备PANI/Dy2O3复合材料(PD-M),通过塔菲尔(Tafel)曲线表征了其环氧树脂(EP)涂层的防腐性能,并与PANI的EP涂层进行了比较研究。

1实验部分

1.1主要原料

苯胺(An)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、过硫酸铵(APS)、浓盐酸(HCl)、氧化镝(Dy2O3)、无水乙醇均为分析纯;双酚A型环氧树脂(E244,EP)和低分子聚酰胺树脂(PA)均为化学纯。

1.2PANI、PD-M及其环氧树脂复合涂层的制备

称取一定量的SDBS于反应器中,向反应器中加入一定体积的蒸馏水,超声振荡30min,将反应器置于冰水浴中。向反应器中加入一定配比的(HCl+An)溶液,搅拌30min再向体系中缓慢滴加一定量1mol/LAPS溶液,控制一定的温度反应3·5h。产物经抽滤、洗涤、烘干、研磨,制得PANI。将PANI和Dy2O3按一定的质量比在玛瑙研钵中充分混合、研磨,制得PD-M。

称取一定量的PANI和EP于一定量溶有PA的无水乙醇中配漆;将配好的漆涂到预先处理好的A3钢板上,室温下干燥数小时得PANI/EP/PA,简写为:P/EP涂层;同法制备PD-M/EP/PA涂层。

1.3性能测试

PANI电导率的测定:将约0·3g研细的PANI粉末用压片机在18MPa压力下压10min,制成厚约2mm、直径1cm的薄片。用SX1934(SZ-82)型四探针法测其电导率,单位S/cm。

腐蚀电位测试:使用CHI660A电化学工作站(上海辰华仪器公司),测定涂层的塔菲尔曲线(Tafel)(扫描速度:10mV/s),以饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,3·5%(质量分数)NaCl溶液为电解液。

附着力的测定:根据GB1720-79测定。

激光粒度分析:采用BT29300H型激光粒度分布仪(丹东市百特仪器有限公司)测试。

2结果与讨论

2·1PANI含量对P/EP涂层防腐性能的影响

不同PANI含量下P/EP涂层的腐蚀电位(E/V)列于表1。由表可知,在一定条件下制备的P/EP涂层,随着PANI含量(wt)的增加,P/EP涂层的自腐蚀电位呈先升后降的趋势,且较钢片和纯环氧树脂涂层的腐蚀电位(-0·692V和-0·503V)均有明显提高。