聚苯胺和在涂料中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-23 05:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 屏蔽作用通常作為涂料都應(yīng)具有屏蔽保護的作用，將金屬表面與周圍腐蝕環(huán)境隔開。只要屏蔽層保持完好涂層就有效果。聚苯胺涂料是否具有這種效果將決定它能否作為涂料使用。用電化學(xué)阻抗譜圖(EIS)研究在鑄鐵表面用電化學(xué)聚合形成的聚苯胺膜對腐蝕速率的影響，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)膜厚超過lum后才能觀察到明顯的緩蝕作用，這種作用可歸結(jié)為聚苯胺的屏蔽作用。然而，大量的研究結(jié)果表明聚苯胺涂層表現(xiàn)的不僅僅是屏蔽作用，因為在涂層表面人為地引入缺陷時(如在涂層上鉆孔或劃痕)，涂層仍具有良好的防護效果，裸露部位的腐蝕被延緩或未受到腐蝕。 緩蝕作用緩蝕作用通常涉及金屬表面對有機物質(zhì)的吸附從而形成單分子屏蔽層。與屏蔽涂層一樣，吸附的分子能限制陽極或陰極的腐蝕反應(yīng)并降低腐蝕速率。苯胺和苯胺衍生物是鐵基金屬的有效緩蝕劑。因為胺類有機化合物的中心原子N具有未共用的電子對，當(dāng)金屬表面存在空的d軌道時，極性基團中心原子的孤對電子就與空的d軌道形成配價鍵，這樣其分子就吸附在金屬表面，形成一層疏水吸附層。這層吸附層明顯地降低了腐蝕速率，從而起到緩蝕的作用。 陽極保護作用大量的研究結(jié)果表明聚苯胺對金屬防腐主要是其陽極保護作用，由于陽極保護也是緩蝕作用的一種表現(xiàn)，所以在研究聚苯胺的陽極保護作用機理的同時也研究了其緩蝕作用機理，所以說聚苯胺涂料的緩蝕作用主要就是陽極保護作用。導(dǎo)電聚合物被認(rèn)為在金屬的鈍化區(qū)具有穩(wěn)定的電位，并且能在金屬表面形成一層具有保護作用的氧化膜。聚合物膜上氧的還原彌補了金屬溶解所消耗聚合物的電荷，從而穩(wěn)定了金屬鈍化狀態(tài)的電位，減小了金屬的腐蝕溶解速率。聚苯胺具有的陽極保護作用己有大量的研究報道，他們的研究結(jié)果都表現(xiàn)為涂敷聚苯胺的金屬的腐蝕電位比裸鋼的高。研究認(rèn)為聚苯胺涂敷的鋼表面形成了一種Fe聚苯胺形式的具有鈍化作用的化合物。這種化合物比單一使用聚苯胺有更正的氧化電位且通過其催化機制有利于氧的還原。雖然聚苯胺涂料具有陽極保護作用己得到了大量研究人員的認(rèn)同，但聚苯胺在金屬表面是通過什么樣的途徑和以什么樣的狀態(tài)來促使金屬表面電位提升并達(dá)到陽極保護的作用還不十分清楚，仍需進(jìn)一步研究。目前，有人提出了如下的模型： 聚苯胺防腐性能的影響因素 氧氣腐蝕介質(zhì)中氧氣的含量對PANI的防腐效果有明顯的影響。研究發(fā)現(xiàn)，涂有PANI的試樣在10%NaCI溶液中浸泡4d后，得到的阻抗譜圖與在隨后通30min氮氣后得到的阻抗譜圖完全一樣。再通30min氧氣后，發(fā)現(xiàn)涂層的電荷轉(zhuǎn)移電阻有明顯的增高。而通入氧氣12h后阻抗圖譜與未通氧氣前完全一樣，浸泡5d后，氧氣的影響消失。這表明至少在浸泡的初期，PANI涂層和氧氣之間有一定的相互作用。研究認(rèn)為PANI是被溶解的氧緩慢的氧化從而使得不銹鋼表面形成一層鈍化膜。 面漆和普通防腐涂料相同，面漆對PANI底漆的防腐效果有增強作用，選擇適當(dāng)?shù)拿嫫釋Πl(fā)揮PANI涂層的防腐作用至關(guān)重要。研究認(rèn)為單獨的PANI涂層多孔，自由質(zhì)子很容易透過繼而溶解鈍化層，這一溶解速率大于PANI的鈍化速率，因此，單獨的PANI涂層不具有防腐效果。而單獨的面漆則是一典型的非透過性絕緣
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