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《聚苯胺-环氧复合阴极电泳涂料防腐蚀性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、聚苯胺/环氧复合阴极电泳涂料防腐蚀性能的研究齐圣光,陈庆礼,任碧野,王朝阳,刘新星,童 真 (华南理工大学材料科学研究所,广州510640) 摘 要:运用插层聚合的方法制备了蒙脱土/聚苯胺复合材料,并进行了表征。将该复合材料通过共混的方式加入聚酰胺/环氧阴极电泳(CED)涂料中配制成聚苯胺/环氧复合阴极电泳涂料,并利用电化学阻抗谱方法对各电泳涂层的防腐性能进行了分析。研究发现:在3.5%NaCl溶液中浸泡10d后,腐蚀介质不能到达涂层/基底金属界面,金属表面没有发生腐蚀反应。随着聚苯胺含量的增加,复合电泳涂膜的
2、阻抗值增加,具有较好的防腐性能。当聚苯胺含量相同时,与掺杂态聚苯胺复合电泳涂膜相比,本征态聚苯胺复合电泳涂膜具有很高的阻抗值,表现出更好的防腐性能。 关键词:插层聚合;聚苯胺;环氧树脂;阴极电泳涂料;电化学阻抗谱 0 引 言 聚苯胺防腐性能的研究最早是从研究苯胺电化学聚合开始的,但在中碳钢上,电化学氧化聚合形成的聚苯胺及其衍生物膜总的来说是一种多孔的、松脆的薄膜。这可能是因为该膜的形成过程与铁氧化过程是一对竞争反应,从而使膜不均匀造成的[1-3]。Troch-Nagels认为在中碳钢上电化学聚合的聚苯胺基本上没
3、有什么防腐作用[4],从实际应用角度来看此方法也是不现实的。因此,人们把研究的目光转向了化学氧化聚合得到的聚苯胺,采用机械涂装的方法在金属表面涂覆聚苯胺防腐膜,取得了很好的效果。 1991年,美国LosAlamos国家实验室(NANL)和航空航天局(NASA)的联合研究小组以掺杂态聚苯胺为底漆(膜厚约50μm)涂在碳钢上,然后在上面涂覆一层环氧树脂,发现该复合涂层比单纯环氧涂层防腐效果好得多[5]。而且即使在该复合膜上出现微小划痕使底层金属裸露,聚苯胺膜也同样能够使之免于腐蚀,而单纯环氧涂层则没有这种抗划痕腐蚀能力。该
4、小组还发现本征态聚苯胺同掺杂态聚苯胺一样也有优良的防腐性能。 Wessling在中碳钢上涂一层聚苯胺底漆,其上涂覆环氧涂层,并在中心开一个小孔使部分金属裸露。在3.5%NaCl和011mol/LHCl溶液浸泡实验中发现比该电极腐蚀速度高100倍,而且发现本征态聚苯胺比掺杂态聚苯胺具有更好的防腐性能[6-7]。聚苯胺膜可以提高钢铁的腐蚀电位,降低腐蚀速度,而且防腐效果很好,是本征态聚苯胺效果更显著[8]。 另外,阴极电泳涂装具有涂料利用率高、容易实现涂装自动化、环境污染小、涂膜厚度均匀、耐腐蚀性强、泳透率高、适于涂装
5、形状复杂的工件等优点,在汽车工业底漆中获得了广泛应用。本实验室在广东省自然科学基金团队项目(015036)的支持下,进行了多年的电泳涂料的研发工作[9-12]。随着电泳涂装技术的不断发展和进步,人们对涂层的性能提出了更高的要求。本工作以环氧树脂为基体树脂,研制出一种涂膜韧性较高、具有很好耐腐蚀性能的阴极电泳涂料体系。 本文的主要工作是制备蒙脱土/聚苯胺复合材料并进行表征;配制聚苯胺/环氧复合阴极电泳涂料,并用电化学阻抗谱方法对电泳涂膜的防腐性能进行了分析。 1 实验部分 1.1 原 料 钠基蒙脱土:阳离子交
6、换容量(CEC)为87mmol/100g,粒径为200目,工业级,广东南海产原土;十六烷基三甲基氯化铵(C-16):分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;苯胺(使用前经减压蒸馏提纯)、硝酸银、氨水、氯化钠、5-磺基水杨酸(SSA):分析纯,广州化学试剂厂;过硫酸铵(APS):分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司。 1.2 有机蒙脱土的制备[13] 将蒙脱土(MMT)配成5%～10%的悬浮液,静止沉降,取上层悬浮液待用。将十六烷基三甲基氯化铵(C-16)配成水溶液,加到提纯后的悬浮液中,加热到60℃,强烈搅拌,反应6h,
7、将反应液抽滤,得白色沉淀物,用去离子水洗涤至无Cl-(用Ag+检验)。于80℃真空干燥24h,研磨过200目筛。 1.3 聚苯胺/蒙脱土复合材料的合成[14] 将有机改性MMT分散到去离子水中,25℃下搅拌6h,加入苯胺、5-磺基水杨酸(SSA),搅拌6h后,然后加入过硫酸铵(APS),在25℃下聚合4h,经过滤,洗涤,真空干燥得墨绿色掺杂态复合材料粉末。把此粉末放入500mL1.0mol/L氨水中,室温搅拌3h,过滤,真空干燥,即得本征态PAN/MMT复合材料粉末。 1.4 电泳涂装 裁剪好的铁板(1cm
8、×2cm)点焊上15cm的镍铬丝,对铁板进行除油、除锈、磷化等前处理和电泳涂装,在180℃下固化40min,涂层厚度15～20μm,再用石蜡将点焊一面及铁片周边密封待用,试样工作面积约1cm2。 电泳漆液的配制工艺如下:首先制备基料树脂,改性聚酰胺树脂(MPA)由结构中含有游离伯胺和仲胺基团的酮亚胺化
