聚苯胺_环氧树脂共混防腐涂料的研究进展

膜附着力差等因素，通将其与其它涂料复配，以改善涂膜性能 ；环氧树脂涂料具有附着力强、强
度高、耐化学品、耐磨等特点，环氧树脂优异的成膜性和聚苯胺的防腐性能相结合，使聚苯胺 / 环氧
共混涂料具有广阔的应用前景，就聚苯胺与环氧共混涂料的研究进展作了简述。
关键词 ：聚苯胺 ；环氧树脂 ；共混 ；防腐涂料
中图分类号 ：TQ 630.7
大量研究表明 ：聚苯胺与树脂共混制备的防腐 涂料的防腐性能、附着力均优于前 3 种方法制备的涂 料［9］，目前对聚苯胺防腐性能和机理的研究大多集 中于此，也有研究者采用聚苯胺 / 环氧树脂共混、复 合相结合的方法，如黄美荣等人［10］采用微乳液聚合 法合成聚苯胺水性微乳液，不经破乳直接将其用于 防腐涂料，采用了聚苯胺与环氧树脂不同的共混和 复合方案，研究发现，以聚苯胺 - 环氧树脂共混乳液 作为底漆、环氧树脂作为面漆得到的水性金属防腐 涂料体系的防腐性能优良，环境效益佳。
脂的防腐蚀性能，结果显示，在 NaCl 溶液中，本征 态聚苯胺比导电聚苯胺具有更好的防腐性，且抗点 蚀 能 力 较 好，而 在 盐 酸 溶 液 中，掺 杂 聚 苯 胺 则 具 有 更 好 的 防 腐 效 果。该 研 究 表 明，聚 苯 胺 的 防 腐 蚀 效 果与介质有关，为不同环境介质中的防腐涂料配方 的选择提供了参考。
第 50 卷第 5 期
203162 年 5 月
上海涂料 SHANG上H海AI涂CO料ATINGS
Vol. 50 No. 5 第Ma5y0. 2卷012
聚苯胺 / 环氧树脂共混防腐涂料 的研究进展
袁美华 古绪鹏 昌兴龙 潘正桂 （安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山 243002）
摘 要 ：聚苯胺具有优异的防腐蚀性，但是由于其在一般有机溶剂中的溶解性差，且其制成的涂
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上海涂料
第 50 卷
现，聚苯胺的分散性对聚苯胺涂覆的碳钢的防腐性 影响较大，分散性越好，涂层的防腐性越强。此项研 究提出了以固化剂作为溶剂，颠覆了传统的制备该 共混涂料的方法，具有创新性。与此同时，Mari Tittu 等人［18］也作了该方面的研究，还通过研究不同的胺 类固化剂，优选出对聚苯胺溶解性能最好的胺类固 化剂，为制备分散性能好的聚苯胺 / 环氧共混涂料奠 定了一定的基础。
6 结语
石油炼化行业的钢结构和贮罐的防腐涂层选择，
无论是实际经验、材料的发展以及施工技术和设备 上，近年都有了长足的进步。高含锌量富锌底漆、氟 碳和聚硅氧烷涂料、酚醛环氧涂料、无溶剂环氧涂料 都得到了广泛应用。但是好的涂料体系，还要有好的 管理，特别是施工质量控制方面，尚须进一步加强， 石油炼化设施才能真正得到良好的防腐蚀保护。
腐 蚀 环 境 对 涂 料 的 防 腐 蚀 性 也 有 很 大 影 响。 Sathiyanarayanan S 等 人［23］采 用 磷 酸 掺 杂 过 硫 酸 铵 为氧化剂合成聚苯胺。以环氧树脂复配聚苯胺制成 含 1% 聚苯胺的共混涂料，分别在 0.1 N HCl、0.1 N H3PO4 和 3%NaCl 介质中持续 50 d，结果表明，涂层在 0.1 N H3PO4 和 3%NaCl 介质中对金属的保护性能优 于在 0.1 N HCl 中。Talo A 等人［24］采用电化学方法分 别 在 中 性、酸 性、碱 性 溶 液 中 研 究 了 聚 苯 胺 环 氧 树
2 聚苯胺涂料共混体系
经过多年的研究，形成了 4 种聚苯胺防腐涂料体 系 ：（1）聚苯胺 / 环氧共混体系。（2）聚苯胺 / 聚酰亚 胺体系。（3）聚苯胺 / 苯乙烯丙烯酸共聚物共混体系。 （4）聚苯胺 / 聚丁基异丁酸酯共混体系［11］。
环 氧 树 脂 涂 料 具 有 附 着 力 强、强 度 高、耐 化 学 品、耐磨等特点，是目前应用数量最多、应用范围最 广的重防腐涂料。环氧树脂优异的成膜性能和聚苯 胺的防腐性能相结合，使该共混涂料的施工性能、漆
为进一步提高聚苯胺 / 环氧体系的防腐蚀性，研 究者采用该共混涂料与其它涂料复配或向该体系中 加入特殊添加物的方法。王刚等人［19］以不同功能的 质子酸对聚苯胺进行了二次掺杂，制备的聚苯胺与 环氧共混，考察了不同质子酸掺杂的聚苯胺 / 环氧涂 料的防腐性后发现，以十二烷基苯磺酸钠掺杂的聚 苯胺 / 环氧共混涂料具有很好的防腐蚀性，涂覆该涂 料的平衡开路电位较空白试样有较大提高。此外，该 研究组［20］还研究了聚苯胺 / 聚酯树脂 / 环氧树脂三元 共混涂料，发现以苯肼对聚苯胺进行适度的还原处 理，可以改善其在涂料中的溶解性和分散性，提高涂 料的防腐性，研制的涂料的最佳配方为 ：聚苯胺溶 液中苯肼含量为 1%，环氧树脂、聚酰胺固化剂和聚 苯胺的质量比为 1∶1∶0.06，涂覆该共混涂料的电极 腐蚀电位可达 -305 mV。也有研究者采用聚苯胺与其 它物质复合，制备共混涂料，如李玉峰等人［21］利用 原位插层聚合方法制备了水分散性的聚苯胺 / 蒙脱土 复合物，并以水性环氧树脂乳液为成膜物，制备了水 分散性聚苯胺 / 环氧树脂乳液复合防腐涂料，对其性 能进行了研究，结果表明，该复合涂层对 A3 钢具有 较好的防腐蚀效果，腐蚀电流可降低至 10-9.7 A/cm2， 而 Hosseini M G 等人［22］则研究了聚苯胺 / 蒙脱土复 合物添加到环氧涂料中对铝材的防腐蚀性的影响。
膜物理机械性能和防腐性能达到了实用要求，而郝 少娜等人［12］制备的聚苯胺 / 环氧树脂涂料的各项性 能甚至优于商品聚苯胺 / 环氧树脂涂料。
3 聚苯胺 / 环氧树脂共混涂料的研究
国内外的研究者对聚苯胺 / 环氧共混涂料作了大 量研究，包括涂料原料与配方、涂料制备工艺、施工 工 艺、基 材 等 方 面。如 Bagherzadeh，M.R 等 人［13］研 究了在盐雾环境下纳米聚苯胺掺杂的环氧涂料，发 现其防腐蚀性能显著增强，明显优于不含聚苯胺的 涂料，且附着力增强，扫描电镜分析得出，在金属表 面 形 成 氧 化 层 是 其 防 腐 蚀 性 能 提 高 的 原 因。随 后， Bagherzadeh，M.R 等 人［14］又 对 聚 苯 胺 / 环 氧 涂 料 作 了进一步研究，制备了微米和纳米聚苯胺，并将其添 加到水性环氧涂料中，将此涂料涂覆于金属表面，分 别测试了含不同质量分数的纳米和微米聚苯胺的环 氧涂料的性能，并与不含聚苯胺的环氧涂料进行对 比，结果表明，二者的防腐蚀效果均优于不含聚苯胺 的涂料，这是因为在金属表面形成了氧化层，佐证了 先前研究结论的正确性。高焕方等人［15］制备了不同 质量分数的本征态聚苯胺 / 环氧防腐涂层，研究了聚 苯胺含量对涂层防腐蚀性的影响，得出涂层中聚苯 胺含量为 5.0% 时具有最佳的防腐蚀性，他们的研究 为探究共混涂料的原料配比提供了参考。
邓宇强等人［16］对煤基聚苯胺 / 环氧树脂涂料的 防腐性和防腐机理进行了研究，并与常规防腐蚀涂 料进行对比，结果显示，煤基聚苯胺 / 环氧树脂涂料 在缓蚀、阳极保护、屏蔽等方面性能优良，这为煤的 功能化应用提供了新思路。邓宇强等人的研究拓宽 了制备共混涂料的原料选择范围。而刘军喜等人［17］ 则对共混涂料的制备工艺进行了深入探讨，以期得 到高分散性的聚苯胺涂料，其采用了两种制备聚苯 胺 / 环氧涂料的路线，一种是聚苯胺与胺类固化剂混 合，再加到环氧树脂中，此时，固化剂相当于溶剂， 分散、溶解聚苯胺，提高聚苯胺在涂料中的分散性和 溶解性 ；另一种是聚苯胺和环氧树脂混合，再加入 胺类固化剂。实验证明，前一种方法制得的涂层的防 腐性能比后者所得涂层的防腐性好。此外，研究还发
Development and Application of Heavy Duty Coatings for Oil Refining
Liu Xin（Jotun Coatings（Zhangjiagang）Co.，Ltd.，Shanghai，200010，China） Abstract ：Oil refining complexes development in China is expanding quickly resulted in high demand of imported crude oil，however sulfur content of imported crude oil is very high. Recent years，heavy duty coating products and systems，design standard and regulation on oil refining，also has developed more professional than before. Some heavy duty protective coatings development and application on different area of refining unit，like steel structure in atmosphere corrosion environment，high temperature pipelines，oil products tanks were introduced. Key Words ：oil refining ；technology pipeline ；epoxy zinc rich primer ；MIO ；phenolic epoxy coatings ；
[ 收稿日期 ] 2012-03-26 [ 作者简介 ] 袁美华，女，硕士，主要从事导电高分子材料及涂料的研究 ；古绪鹏，男，教授，主要从事水性环氧树脂合成及应用研究。
的析出会影响其热值。可以采用的防腐方案有 ：纯 环氧涂料或酚醛环氧涂料，或者进行金属喷涂（喷铝 或喷铝＋喷不锈钢）与有机涂层的体系。
此外，还有研究者就聚苯胺 / 环氧涂料对特殊环 境中基材的防腐进行了研究。如 Saravanan K 等人［25］ 采用本征态导电聚苯胺与环氧涂料共混，研究了其 对低碳钢的防腐蚀保护作用。重点研究了该涂料对 嵌入混凝土中的钢筋的防腐蚀性，结果显示 ：含有 聚苯胺的环氧涂料对于混凝土环境中的钢材具有有 效的防腐蚀保护性能。研究还发现，聚苯胺 / 环氧涂 料损伤后具有自修复能力，这是其它涂料不具有的 特性，如 Radhakrishnan S 等人［26］将聚苯胺加入到环 氧粉末涂料中，采用静电喷涂，在 -60 kV，140℃下烘 烤 20 min，在热盐条件下，通过测试电化学阻抗谱研 究了其防腐蚀性能，并且作了盐雾测试。聚苯胺共混 涂层在 65℃热盐条件下处理 1 400 h，没有发生变化。 在人为损伤的情况下，该涂层表现出良好的自修复 能力，甚至在持续的热盐条件下，基材也没有生锈。 研究者认为，这是由于聚苯胺的交联提高了隔离防 护和自修复性，阻止了基材的腐蚀，DSC（差示扫描 量热法）研究证实了这一解释。