掺杂聚苯胺制备在水性防腐涂料中的应用

    高利民1，骈岩杰1，杨建光1，张立群2，瞿雄伟1
　　
　　(1.河北工业大学化工学院高分子科学与工程研究所，天津300130；2.北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029)
　　
　　摘要：采用过硫酸铵(APS)为氧化剂，在十二烷基苯磺酸(DBSA)微胶束中用化学氧化法制备纳米棒状和球形聚苯胺；DBSA既起乳化剂也起掺杂剂的作用，并用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-vis)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对合成的聚苯胺进行了表征。不同的聚苯胺后处理方式对制备的聚苯胺/水性环氧树脂复合涂层电导率和聚苯胺分散有明显的影响；研究了这些涂膜的耐盐水性能。该复合涂料的表面电导率最大值为10-5S/cm，其他性能满足使用要求。
　　
　　关键词：聚苯胺；电导率；乳液聚合；十二烷基苯磺酸；耐腐蚀性；水性涂料
　　
　　0引言
　　
　　在传统导电涂料中，一般添加无机导电物质(如金属粉、石墨、炭黑、导电纤维等)以降低高分子材料的表面电阻。然而，无机导电填料与聚合物基体的相容性差、易迁移、密度大，使得导电涂料的发展受到一定的限制。聚苯胺作为一种导电性高分子材料，以其原料便宜、合成简便及导电防腐性能优良等优点，在众多方面展示了广泛的应用前景[1-4]。自BeBerry发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用以来，世界各国学者相继开展了这方面的研究[4-10]。聚苯胺的导电性能和防腐性能使得开发兼具有导电和防腐性能的涂料成为可能，但 型涂料在使用时因溶剂的挥发会对环境造成污染，且对施工人员造 体伤害；而水性涂料具有无味、低毒等特点，近年来受到研究者的极大关注，已成为金属防腐涂料的重要研究方向。本文利用乳液聚合法将合成的聚苯胺乳液以不同的后处理方式与水性环氧树脂复合，制备环保型聚苯胺涂料，考察了聚苯胺在基体中的分散性，研究其防静电性能和耐盐、耐水性能。
　　
　　1实验部分
　　
　　1.1原材料
　　
　　苯胺(Ani)：分析纯，天津市文达稀贵试剂化工厂，使用前经减压蒸馏，低温保存；过硫酸铵(APS)：分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司；十二烷基苯磺酸(DBSA)：化学纯，中国医 集团上海化学试剂公司；甲醇、四氢呋喃：分析纯，天津市化学试剂有限公司；水性环氧树脂、固化剂：工业品，上海汉中化工有限公司；助剂：工业品，Tego产品；聚合反应及后处理过程__均用去离子水。
　　
　　1.2掺杂聚苯胺的制备
　　
　　将一定量的DBSA和200mL去离子水于室温下加入250mL三口烧瓶中，温和搅拌至完全溶解后，将Ani滴加入体系中，搅拌1h。体系降温至5℃后，将APS水溶液缓慢滴入聚合反应体系中，1h内滴完。随着反应进行，体系由乳白色逐渐变成墨绿色，搅拌12h后停止反应即得到掺杂态的聚苯胺。聚苯胺产物按以下6种方式进行处理。T1(干粉)：将合成的聚苯胺乳液用甲醇破乳，离心分离，再用甲醇和去离子水洗涤至无色，50℃真空干燥24h，研磨成粉；T2(干粉)：与T1制备方式类似，只是DBSA的加入量不同，形态为针状，而T1的为球形；T3(浓缩)：聚苯胺乳液的浓缩液不作进一步处理；T4(未洗)：聚苯胺乳液经甲醇破乳后，离心分离，除去清液，直接得到，未经进一步清洗和干燥；T5(湿料)：聚苯胺乳液经甲醇破乳，离心分离，分别用甲醇和去离子水洗涤至无色，过滤后未经进一步干燥；T6(可溶)：聚苯胺乳液聚合反应结束后，加入四氢呋喃溶剂，由于制备的聚苯胺溶解于四氢呋喃中，分层后分离即得聚苯胺溶液。
　　
　　1.3复合涂料配制及涂层样品制备
　　
　　将上述制备的T1～T6聚苯胺样品按一定比例与水性环氧树脂、固化剂和助剂混合，具体方法为：
　　
　　(1)先将上述制备的聚苯胺与固化剂、消泡剂及分散剂等混合均匀，加入适量去离子水以调节黏度，准备研磨；
　　
　　(2)用砂磨机研磨2～3h，至细度50μm以下，过滤后补加助剂，如湿润剂、流平剂、消泡剂、防闪锈剂及去离子水等，将其作为组分一；
　　
　　(3)将组分一和水性环氧树脂(组分二)按照一定比例充分混匀后进行刷涂。基材为钢板，表面进行除油除锈处理，刷涂后在恒温、恒湿条件下干燥48h，实干后即可进行测试。

 

来源:涂料与涂装资讯网