返回顶部
返回首页
返回首页
今天是    | 政策法规 | 行业应用 |
home 您现在的位置: 首页 >涂料设备>技术中心 > 详细信息
反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料
2019年11月14日    阅读量:2258     新闻来源:中网信息    |  投稿

防腐涂料是聚苯胺最重要的工业应用之一, 由于其难熔难溶, 无法制备自支撑膜, 故需与其他成膜基体树脂配合使用。环氧树脂涂料具有优良的成膜性、物理机械性能、耐化学药品性、耐油性及耐碱性, 是聚苯胺防腐涂料中常用的重要成膜物质。


但是, 由于聚苯胺颗粒的纳米化、团聚性及其与树脂的相容性较差等原因, 造成了聚苯胺纳米颗粒难于在树脂中分散均匀,从而影响到其防腐性能[ 1- 4] 中国机械网okmao.com。前人的研究结果表明[ 5] , 原位聚合法可将苯胺单体直接在基体树脂表面聚合, 使聚苯胺的" 合成- 掺杂- 复合"过程一步完成, 缩短了工艺流程, 省略了单独制备聚苯胺工艺中的破乳、过滤、清洗等步骤, 不但简化了制备工艺, 还大大降低了生产成本和环境污染, 使聚苯胺在基体树脂中分散更均匀, 在较低的聚苯胺含量时, 就能呈现很好的防腐性能。


为了完善合成工艺的条件优化, 作者探讨了聚合反应温度及体系的pH值对PAn/ EP 复合涂料防腐性能的影响。


1 - 实验

1. 1 - 试剂与仪器

苯胺( A n, 分析纯) , 过硫酸铵( A PS, 分析纯) , 浓盐酸( HCl, 分析纯) , 双酚A 型环氧树脂( E-44) 和低分子聚酰胺, 商品聚苯胺( 吉林正基科技开发有限责任公司) , 去离子水等。CHI660 型电化学工作站( 上海辰华仪器公司) ,QFH 型漆膜划格器( 天津材料试验机厂) , XRD-6000型X-射线衍射仪( Schimadzu Co rpo ration) 。

1. 2 - PAn/EP 复合涂料及涂层的制备

称取一定量的环氧树脂至50 mL 的烧杯中, 调节黏度, 加入苯胺单体和助溶剂的混合溶液, 用盐酸调节体系的酸度, 并高速搅拌。在搅拌条件下, 将过硫酸铵溶液通过恒压滴液漏斗以一定的速度滴加到反应体系中, 滴加完毕后继续搅拌至反应结束, 得到墨绿色的PAn/ EP 复合产物。在已制备好的复合基料中加入一定量的固化剂,搅拌均匀后, 在经过处理的钢板上涂敷, 室温晾置一段时间, 转入烘箱中烘干, 备用。

1. 3 商品PAn/EP 混合涂料及涂层的制备

按比例称取一定量的环氧树脂和商品聚苯胺于烧杯中, 超声分散, 把分散后的基料转移至反应釜中, 并高速搅拌至反应结束, 得到PAn/ EP 混合物。在已制备好的混合基料中加入一定量的固化剂,搅拌均匀后, 在经过处理的钢板上涂敷, 室温晾置一段时间, 转入烘箱中烘干, 备用。

1. 4 性能测试

1) 腐蚀电位的测定: 在3. 5% ( 质量分数, 后同)NaCl 溶液中用CHI660 电化学测量系统测定其塔菲尔曲线。实验采用三电极体系, 即工作电极( 涂敷的Q235 钢) , 参比电极( 饱和甘汞电极) , 辅助电极( 铂电极) ; 扫描速为1 mv/ s。

2) 附着力的测定: 按照GB/ T 9286- 1998 中介绍的方法来评价涂层与金属基体间的附着力, 即采用2 mm 间距的划格器, 在涂好的膜板上切6 道平行的切痕( 长约10~ 20 mm) , 然后再切6 道与前6 道垂直相交的切痕, 通过观察漆膜破坏的程度来判断漆膜的附着力等级。划格法测定附着力0 级为最好, 5 级为最差。

3) 耐水性测试: 将涂好涂层的Q235 钢板浸泡在盐水中, 观察涂膜表面的变化。

4) 耐酸碱性测试: 将涂好涂层的Q235 钢板分别放入10% H2 SO4 和10% NaOH 溶液中浸泡, 观察涂膜表面的变化。

5) 光泽性、流平性、颜色的测试: 以目测定性比较。

6) X 射线衍射分析: 将涂有PAn/ EP 复合涂层的钢板加速浸泡, 使表面的复合涂层脱落, 采用X 衍射,分析钢板表面上灰白色膜层的结构成份。


2 结果与讨论

2. 1 反应温度对PAn/EP复合涂料性能的影响

图1 为反应温度对PAn/ EP 复合涂层腐蚀电位的影响。从图中可以看出, 随着反应温度的升高, 腐蚀电位呈现先升高后降低的趋势。分析认为, 导致腐蚀电位升高的主要原因是, 随着聚合反应温度的升高, 环氧树脂的粘度下降, 有利于苯胺单体、氧化剂等在体系中的均匀分散以及质子酸的掺杂, 使苯胺的聚合程度及其产物分子量提高、共轭链增长, 因此, 导致复合涂料的防腐性能提高。


但是, 当反应温度过高时, 由于苯胺聚合是一个放热反应, 且随聚合进程有一个自加速过程, 所以当温度过高时, 极易发生局部的过氧化, 产生副产物, 且高温条件下, 反应的诱导期短, 不利于生成 头 尾 有序结构的高分子链, 同时还会使聚苯胺产生可逆水解反应[ 6] , 导致涂层的腐蚀电位下降, 因此笔者选择聚合温度为25º  c 。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息


图1 反应温度对PAn/ EP 复合涂层T afel 曲线的影响

2. 2 体系pH值对PAn/EP 涂料性能的影响

聚合体系的酸度是影响PAn/ EP 复合涂料防腐性能的重要参数。笔者采用HCl 调节体系酸度, 同时提供质子酸进行掺杂[ 7] 。在保持其他条件不变的情况下, 改变体系HCl 的浓度, 测定不同pH 值下制备的复合涂料的腐蚀电位, 如图2 所示。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息

图2 pH 值对PAn/ EP 复合涂层T afel 曲线图的影响



从图2 中可以看出, 复合涂料的腐蚀电位随pH值的增加呈先增加后降低的变化趋势, 当体系的pH= 1 时, 复合涂料的腐蚀电位最高( - 0. 168 V) 。分析认为, 这是由于聚苯胺分子中醌式结构的相对含量增大所致, 随着聚合体系酸度的增加, 有利于高分子量、长共轭链的生成, 使聚苯胺的醌式结构含量及掺杂程度提高, 导致涂料腐蚀电位的提高。但当体系酸度过高时( pH < 1) , 由于反应速率过快, 导致副产物的增多, 不利于长共轭链分子的形成, 同时还会影响涂料的成膜性, 削弱了其对溶液介质应有的屏蔽作用等, 导致复合涂料的腐蚀电位明显下降。因此, 笔者选择体系的pH 值为1。

2. 3 X衍射分析

为了进一步探索PAn/ EP 复合图层的防腐机理,对基体表面物质的结构成份进行X 射线衍射分析, 结果见图3。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息

图3 聚苯胺复合涂层下基体金属表面X 衍射图

如图3 所示, 基体表面主要是以未发生氧化的铁为主, 只含有微量的Fe3 O4 , 这说明聚苯胺的阳极保护作用[ 8- 10] 并不是以对基体的钝化作用为主, 其腐蚀电位升高等, 主要可能是涂层的屏蔽用和聚苯胺复合涂层具有的电荷传递共同作用的结果。


聚苯胺在复合涂层中分布均匀, 且能形成连续的复合膜, 形成连续的电荷传递通路; 同时其表现出与基体间的良好附着力也密切相关, 而基体表面存在微量的钝化性氧化产物, 则表明聚苯胺的存在有利于基体金属表面形成钝化性氧化产物, 这与单纯的环氧树脂涂层的屏蔽作用机理有所不同。

2. 4 与商品PAn/EP 混合涂层的性能比较

2. 4. 1 物理性能

表1 为两种PAn/ EP 涂层的物理性能比较。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息

表1 两种PAn/EP 涂层的物理性能比较


从表1 可以看出, 文中采用的原位化学氧化法制备的PAn/ EP 复合涂层的附着力、表观性均比商品PAn/ EP 混合涂层好。

2. 4. 2 耐酸碱性能

表2 比较了EP 涂层、商品PAn/ EP 混合涂层和笔者合成的PAn/ EP 复合涂层的耐酸性和耐碱性。由表2 可见, 与EP 涂层和商品PAn/ EP 混合涂层相比, 本实验所制备的PAn/ EP 复合涂层明显表现

出了较高的耐酸碱性。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息

2. 4. 3 腐蚀电位

图4 为两种PAn/ EP 涂层的腐蚀电位比较。

反应温度及pH值对聚苯胺/环氧树脂涂料防腐性能的影响,采用原位乳液聚合法, 合成了聚苯胺/ 环氧树脂( PAn/ EP) 复合涂料 中网信息

图4 两种PAn/ EP 涂层的T afel 曲线比较

从测得的塔菲尔曲线可看出( 见图4) , 涂有商品PAn/ EP 混合涂层的Q235 钢腐蚀电位是- 0. 420 V, 而涂有PAn/ EP 复合涂层( 原位化学氧化法合成) 的Q235钢腐蚀电位是- 0. 168 V, 电位向正方向移动了252mV。由此可见, 原位化学氧化法制备的PAn/ EP 复合涂料的防腐效果明显比商品PAn/ EP 混合涂料好。


3 结论

通过对PAn/ EP 复合涂层腐蚀电位的表征分析,确定了当聚合反应温度为25 、体系pH= 1 时制得的PAn/ EP 复合涂料具有较优的防腐性能; 其防腐机理主要是涂层的屏蔽和聚苯胺复合涂层具有的电荷传递共同作用的结果; 同时通过比较发现, 采用原位化学氧化法合成的PAn/ EP 复合涂料的防腐效果及其他各项性能明显优于商品PAn/ EP 混合涂料。


反应温度及pH 值对聚苯胺/ 环氧树脂涂料防腐性能的影响


郝少娜1 , 甘孟瑜1 , 冯利军2 , 杨桔1 , 李志春1 , 贾春悦1 , 刘兴敏1

( 1. 重庆大学化学化工学院, 重庆400030; 2. 兵器工业第59 研究所, 重庆400039)


标签:行业资讯原料动态机械百科产品资讯机械应用市场评论技术中心工程机械设备与仪器涂料设备涂料生产设备涂装及仪器设备
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与本网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571

全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识