绿色材料设计.doc

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1、海南大学课程论文课程名称：绿色材料设计题目名称：合成聚苯胺/环氧树脂防腐涂料学院：材化学院专业班级：　　材料科学与工程2班　　　　姓　　名：　　余嘉鹏　　　　　　　　　　　　　学　　号：091评阅意见评阅成绩评阅教师：郝万军2014年12月13日一、防腐涂料的意义防腐涂料是油漆涂料中一种必不可少的涂料，除了有一般涂料共性之外，它还起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命。二、国内外研究现状早在1862年,HLethely就在JournaloftheChemicalSociety上报道了聚苯胺,但直到2O世纪7O年代后期才掀起对它深入研究的热潮

2、。各种金属材料、设备装置在工业环境和自然环境中遭受到不同类型的腐蚀破坏,腐蚀问题遍及国民经济各部门、各行业,对国民经济的发展、人民生活和社会环境产生了巨大危害。据统计,各国由于腐蚀破坏造成的年度经济损失约占当年GDP的1.5%～4.2%,我国1998年度因腐蚀造成的损失约2800亿元人民币。腐蚀除了经济性问题之外,其过程和结果实际上也是对地球上有限资源和能源的极大浪费,对自然环境的严重污染,对正常工业生产和人们生活的重大干扰,带来不可忽视的社会安全性问题。腐蚀问题可成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展及远程发展的重要制约因素。为了防止腐蚀,

3、世界各国均投入了大量人力、财力,采用各种手段来进行腐蚀的防护。聚苯胺是当今具有特殊功能的高科技新材料之一,被称为导电高分子新型材料。人们对聚苯胺的开发研究多集中在利用其导电性方面,例如二次电池、半导体器件、隐身材料等。自DeBerryW发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用至今,大量试验结果证明了聚苯胺涂料对铁基金属具有起阳极保护作用的防护能力。目前,开发聚苯胺防腐涂料已成为高分子导电材料的应用和涂料研究开发领域的一个新的热点。三、设计原理聚苯胺的分子结构式通常聚苯胺是其多样化结构的总称。与其它聚合物相比,聚苯胺具有以下特点:1)结构多样化,试验发

4、现不同的氧化-还原态的聚苯胺对应于不同的结构,其颜色和电导率也相应发生变化;2)特殊的掺杂机制,它是通过质子酸掺杂而导电的,掺杂过程中聚苯胺链上的电子数目没有发生变化。聚苯胺的这种独特性能,使它具有独特的防腐蚀性能并在技术上显示了极大的应用前景，众多导电聚合物中, 聚苯胺是一种具有共轭电子结构的本征型导电高分子,具有良好的导电性、价廉易得和环境稳定性等优点, 因此被认为是最有可能实用化的导电高分子材料, 在能源、光电子器件、电容器、传感器、电磁屏蔽、催化、二次电池、电致变色和金属防腐等领域有着广阔的应用前景, 是导电高分子聚合物研究的热点。 

5、与聚苯胺共混制备复合涂料的树脂应具备两个特性:其一,与聚苯胺要有良好的相容性,以便聚苯胺在涂料中均匀分散;其二,与底材要有较高的附着力。通常与聚苯胺共混的树脂有醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯等。通常聚苯胺是以粉末形式加到醇酸树脂中,涂层覆盖的钢底材在3%NaCl溶液中阻抗比裸露的钢的阻抗高出10到15倍,腐蚀电流密度大大降低。环氧树脂和聚苯胺共混所得的涂料具有良好的附着力和分散性,防腐性能比单一的聚苯胺涂层有较大的提高。曹镛首先研制成功分散性非常好的聚苯胺/环氧共混物。A.Talo将该体系用于防腐,发现其具有同掺杂态聚苯胺一样好的防腐能力。张金勇

6、等人利用脂肪族多元胺既是环氧树脂的固化剂又是聚苯胺的良溶剂,率先开发出本征态聚苯胺/环氧共混物,该共混物属于无溶剂防腐体系,VOC排放为零,防腐效果比单纯的环氧体系要好。1、聚苯胺的防腐蚀机理聚苯胺优异的防腐性能已被大量的研究所证实,对其防腐机理的研究也取得了很大进展。目前对于其机理的研究主要有4种观点1.1　钝化作用聚苯胺的存在使得在金属和聚苯胺膜界面处形成一层致密的金属氧化膜,使该金属的电极电位处于钝化区,得到保护。这层膜可防止下面的铁进一步腐蚀,称为钝化膜。聚苯胺涂料专利发明人Wessling认为该钝化膜的形成是属于一种氧化-还原催化反

7、应:可逆的EBLE氧化还原反应和由阴极氧化还原引起的中介作用,以及在铁表面加速钝化层的形成,构成聚苯胺的活性作用,他提出聚苯胺对铁钝化的催化机制聚苯胺对铁钝化的催化机制，这种氧化层描述为最初为光亮表面,除去涂层后为轻微的亮灰色,无光泽和有斑点。XPS证实该氧化膜主要是由处于外层的r-Fe2O3层和靠近纯铁的Fe3O4层构成。同时发现划痕处裸露金属表面也有氧化膜存在。这一发现很好地解释了聚苯胺的耐孔蚀,耐划伤现象。更加有趣的是,当把聚苯胺涂在金属背面时,在其正面也可以形成氧化膜,从而使其得到保护。聚苯胺诱发的铁钝化作用,总是伴随着电位显著移向高

8、电位,例如Fahlman等人报道了用聚苯胺所涂敷的钢的Ecorr上升+350mV;Ahmed和MacDiarmid[6]发现涂敷聚苯胺的不锈钢在0.1mol/LHC