聚苯胺水性防腐蝕涂料的研制.pdf

1、暴露在酸性環(huán)境和海水環(huán)境中的金屬非常容易腐蝕,防腐蝕問題亟待解決。近年來,涂層仍是最常用的防腐蝕方法之一,而環(huán)保型水性涂料將是未來的發(fā)展方向。論文研究了乳液聚合法制備摻雜態(tài)聚苯胺及其水性醇酸樹脂涂層對(duì)低碳鋼在模擬海水環(huán)境及酸性條件下的防護(hù)作用,重點(diǎn)研究了納米SiO2及玻璃鱗片的加入對(duì)聚苯胺水性醇酸樹脂涂層防護(hù)性能的影響。通過對(duì)比研究不同涂層的極化曲線、交流阻抗、鹽霧加速腐蝕、微觀結(jié)構(gòu)及元素價(jià)態(tài),提出了聚苯胺水性醇酸樹脂涂層對(duì)低碳鋼的腐蝕

2、作用機(jī)理。 采用乳液法以苯胺單體為原料、(NH4)2SO4為氧化劑、十二烷基苯磺酸為摻雜劑合成了摻雜態(tài)聚苯胺,將其與水性醇酸樹脂混合制備涂料,并將其涂裝于低碳鋼表面。通過電化學(xué)阻抗、電化學(xué)極化曲線分別在3.5％的NaCl和0.5mol·L-1 H2SO4電解質(zhì)溶液中研究其電化學(xué)性能及耐鹽霧性能。結(jié)果表明聚苯胺加入量為5％時(shí),涂料表現(xiàn)出最佳的耐腐蝕性能。相對(duì)于未加入聚苯胺的涂層,極化電阻Rp分別高出3個(gè)數(shù)量級(jí),腐蝕電流低于分別低于

3、3個(gè)數(shù)量級(jí)。 在加入聚苯胺5％的基礎(chǔ)上,分別加入一定量的納米SiO2和玻璃鱗片進(jìn)行改性研究。結(jié)果表明涂層的耐蝕能力大幅增高,且當(dāng)納米SiO2加入量為0.5％、玻璃鱗片加入量為10％時(shí),涂層的綜合性能最佳。在NaCl溶液浸泡初期,其極化電阻為8.67×108Ohm,腐蝕電流密度為1.45×10-11A·cm-2,自腐蝕電位為-0.53V;浸泡800小時(shí)后,試樣的極化電阻為1.82×106Ohm,腐蝕電流密度為1.62×10-9A·

4、cm-2,自腐蝕電位為-0.56V。在0.5 mol·L-1 H2SO4中浸泡初期,極化電阻為9.27×108Ohm,自腐蝕電位為-0.52V,腐蝕電流密度為3.08×10-11 A·cm-2。在浸泡1000h后,極化電阻近似為2.68×108Ohm,自腐蝕電位為-0.46V,腐蝕電流密度為2.34×10-9A·cm-2,耐鹽霧時(shí)間為60天,性能與溶劑型涂層相當(dāng)。 對(duì)金屬基材表面物質(zhì)進(jìn)行XPS分析發(fā)現(xiàn)在0.5mol·L-1 H2

5、SO4溶液和3.5％NaCl溶液中浸泡過的試樣表面有鈍化層生成,主要成分為α-Fe2O3和γ-Fe2O3。通過對(duì)比測(cè)試前后的金屬基材的SEM照片中可以發(fā)現(xiàn),3.5％NaCl溶液中浸泡過的試樣在鈍化層表面出現(xiàn)大量的點(diǎn)蝕孔,而在0.5mol·L-1 H2SO4溶液中浸泡過的試樣表面相對(duì)其他樣品表面分布少量的針孔,電化學(xué)性能優(yōu)良。 通過試驗(yàn)總結(jié)出聚苯胺在中性和酸性溶液中制鈍過程機(jī)理,并指出這一過程是一個(gè)緩慢的過程,電解液的浸入對(duì)鈍化層