曹柳男(太原市塑料研究所,山西 太原 030006)

水性聚苯胺/氟碳防腐抗靜電涂層材料的研究的必要性

曹柳男(太原市塑料研究所,山西 太原 030006)

聚苯胺防腐性能的研究最早是從苯胺的電化學聚合開始的。聚苯胺，具有特殊的電學、光學性質，是一種高分子化合物，經(jīng)摻雜后可具有導電性及電化學性能。聚苯胺乳液成膜性差，直接涂覆在金屬表面容易脫落，最簡便的方法是尋找一種成膜物與之復合。含氟聚合物是目前發(fā)現(xiàn)的最好的涂料成膜物。

聚苯胺；聚苯胺防腐性能；金屬的腐蝕

金屬的腐蝕給全球工業(yè)界帶來了巨大的損失，據(jù)統(tǒng)計，每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于金屬年產(chǎn)量的1/ 3。金屬材料受周圍介質的作用而損壞，稱為金屬腐蝕(Metallic Corrosion)。金屬的腐蝕是一個自發(fā)的過程。腐蝕時，在金屬的界面上發(fā)生了電化學多相或化學反應，使金屬轉入氧化（離子）狀態(tài)，降低金屬材料的各種力學性能，破壞構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。據(jù)統(tǒng)計，每年由于金屬腐蝕造成的鋼鐵損失約占當年鋼產(chǎn)量的10~ 20%。

金屬的腐蝕中電化學腐蝕是最為常見。靜電腐蝕就是一種電化學腐蝕，由金屬和電解質組成兩個電極，組成腐蝕原電池。比如鐵和氧這兩種元素，鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。在發(fā)生氧腐蝕的表面會形成大小不一的鼓包，內層是黑色粉末狀潰瘍腐蝕面。當金屬置于潮濕的大氣中或水溶液中，金屬表面會形成一種微電池，陽極發(fā)生氧化反應，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的原因是由金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中二氧化碳、二氧化硫等物質溶解在這層水膜中，形成電解質溶液，而浸泡在這層溶液中的鋼鐵，是由鐵、石墨、滲碳體(Fe3C)和雜質組成的合金，它們大多數(shù)沒有鐵活潑，使得腐蝕不斷進行。

人們采用多種技術對金屬加以保護，防止腐蝕發(fā)生。目前最常用的方法之一是在金屬表面涂有機防腐層，經(jīng)固化成膜后，具有緩蝕、屏蔽、保護三方面的作用，將金屬與腐蝕介質隔離，從而抑制金屬腐蝕。但是簡單的隔離還不夠，為了進一步提高涂層的腐蝕防護能力，往往還要在涂層中添加活性防銹顏料，其中Cr系防銹顏料防銹性能最好，但是Cr等重金屬離子嚴重污染環(huán)境，目前已經(jīng)暫停使用。目前用量最大的防腐涂料是富Zn涂料，但面臨資源可持續(xù)供應的問題。因此，探索新一代節(jié)能環(huán)保防腐材料迫在眉睫。

聚苯胺，具有特殊的電學、光學性質，是一種高分子化合物，經(jīng)摻雜后可具有導電性及電化學性能。經(jīng)過特殊處理后，可制得各種具有特殊功能的設備和材料，聚苯胺(PANI)岡價格低廉，合成過程簡單，較高的電導率，潛在的熔融加工可能性，較好的環(huán)境穩(wěn)定性和耐化學品性等優(yōu)點而倍受人們的青睞。

聚苯胺的防腐蝕、防銹產(chǎn)品應用十分廣泛，如：橋梁、港口吊裝塔防護；火電廠脫硫裝置及其管道防護；煙廠烤煙裝置以及管道防護；鐵路機車等鋼鐵件的防腐蝕，石油、化工、鋼鐵冶煉、海洋設施等行業(yè)設備及管道防腐蝕；艦船船體防腐蝕；石油化工槽罐車的槽罐和集裝箱防腐蝕；還可用于武器裝備如：火炮、導彈及發(fā)射架等多種行業(yè)及設備的防腐蝕、防銹領域，如橋梁防腐蝕涂料的用量每公里就達到60噸，每年就此一項需要消耗3萬噸，由此可見防腐蝕涂料每年的用量具大。

聚苯胺乳液成膜性差，直接涂覆在金屬表面容易脫落，最簡便的方法是尋找一種成膜物與之復合。

含氟聚合物是目前發(fā)現(xiàn)的最好的涂料成膜物，水性氟碳乳液樹脂是特種丙烯酸酯類、特種氟樹脂共聚物陰離子型乳液，作為水性氟碳涂料的主要成膜材料，具有優(yōu)異的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化學品性與溶劑型氟碳樹脂相差不大。比其他普通丙烯酸水性乳液性能要強很多，并且其中沒有有機溶劑，因此它對人體沒有危害，對環(huán)境沒有污染。它的出現(xiàn)和發(fā)展改善人類對生活環(huán)境環(huán)保的要求。氟碳乳液(Fc)不僅具有一定的防腐蝕性能，而且還具有良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、抗紫外線性、疏水性等，水性聚苯胺/氟碳復合涂料在生產(chǎn)過程中所用的溶劑是水，避免有機溶劑對環(huán)境對人體的傷害，且生產(chǎn)過程條件比較溫和，對環(huán)境不會造成二次污染。所以開發(fā)水性聚苯胺/氟碳防腐抗靜電涂層材料的研究就很有必要。這種材料是具有安全性高，操作簡單，施工方便，是市場應用前景廣闊的功能型環(huán)保節(jié)能防腐材料。

目前，防腐材料具有極大的市場份額，聚苯胺系列防腐材料因環(huán)保節(jié)能復合社會發(fā)展要求需求量也較大，年需求量在數(shù)十萬噸以上。從根本上解決我國傳統(tǒng)防腐材料的耐候性差、重金屬污染等一系列環(huán)境問題，利用該產(chǎn)品可直接降低工程造價20%，該產(chǎn)品的成功開發(fā)真正意義上達到經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。

[1]王東紅、劉利文.聚苯胺防腐性能及應用研究.《中國涂料》[J].2011年10期.

[2]李玉峰，曾照坡，王迪.水性聚苯胺／氟碳復合乳液涂層的防腐蝕性能.齊齊哈爾大學學報第28卷第3期.