聚苯胺涂层防腐蚀机理
聚苯胺的应用
聚苯胺的应用一、聚苯胺可用作防腐蚀涂料德国科学家成功研制出一种基本上完全不怕生锈和腐蚀的塑胶涂料，这意味着日后要制造寿命过百年的汽车、游艇和大桥，将不再是天方夜谭。
研究人员发现，在金属表面涂上聚苯胺涂料之后，能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用，遏止金属生锈和腐蚀。
这种塑胶涂料成本低，用法简便，而且不会破坏环境。
简单而言，锈蚀是由金属原子与氧气结合而成，并会削弱金属的结构。
为此人们一般会在金属表面涂上漆油或镀上锌层，以减慢金属氧化成锈的过程。
不过，漆油和锌层的耐用程度却有限。
相对于漆油和锌，聚苯胺的功能大相径庭。
它不是用作屏障，而是充当催化剂，以干扰金属氧化成锈这个化学反应。
聚苯胺先从金属吸取电子，然后将之传到氧气中。
这两个步骤会形成一层纯氧化物以阻止锈蚀。
在实验室的环境下，用聚苯胺制造出一种「永久耐用的有机金属」，其防锈能力较锌强一万倍。
在实地测试方面，聚苯胺的防锈效能则下降至介乎锌的三至十倍，这已是很大的进步，并且还有更大的潜力提升性能。
纳米聚苯胺还可以制成聚苯胺/环氧共混体系、聚苯胺/聚氨酯共混体系、聚苯胺/聚酰亚胺共混体系、聚苯胺/苯乙烯丙烯酸共聚物（SAA）共混体系以及聚苯胺/聚丁基异丁酸酯共混体系等，这些共混物可用于各种场合的表面保护。
这种聚合物涂层优胜于锌之处，还在于其本身不属于重金属，因此对食物链和人体健康的影响较小，而且较锌便宜，更可用于几乎所有金属表面。
目前，日本、韩国、意大利、德国和法国等欧亚国家，都已开始采用聚苯胺。
二、聚苯胺可用作抗静电和电磁屏蔽材料由于它具有良好的导电性，且与其它高聚物的亲合性优于碳黑或金属粉，可以作为添加剂与塑料、橡胶、纤维结合，制备出抗静电材料及电磁屏蔽材料(如用于手机外壳以及微波炉外层防辐射涂料、和军用隐形材料等)。
三、聚苯胺可用作二次电池的电极材料高纯度纳米聚苯胺具有良好的氧化还原可逆性，可以作为二次电池的电极材料。
四、聚苯胺可用作选择电极纳米聚苯胺对于某些离子和气体具有选择性识别和透过率，因此可作为离子或气体选择电极。
聚苯胺热电性能与防腐性能的研究进展
目录
聚苯胺的电场防腐机理 聚苯胺复合材料的研究进展
主要研究内容
聚苯胺热电性能与耐蚀性能的关系
Sσ Z к
S是Seebeck系数，σ是电导率，к是热导率，Z是热电优值 Z值越大，热电性能越好
2
聚苯胺热电性能与耐蚀性能的关系
盐酸掺杂聚苯胺与磺基水杨酸掺杂聚苯胺
HCl和SSA掺杂聚苯胺的功率因子随温度的升高呈现 先增大后降低的趋势。 HCl 掺杂聚苯胺的功率因子 比SSA掺杂聚苯胺的功率因子高，即HCl掺杂聚苯胺 的热电性能比SSA掺杂聚苯胺的热电性能高[1]。
聚苯胺热电性能与耐蚀性能的关系
盐酸掺杂聚苯胺与磺基水杨酸掺杂聚苯胺
王杏等人[3]研究发现HCl掺杂的聚苯胺涂层防腐效果要好于SSA掺杂的涂层， 掺杂态聚苯胺涂层的防腐性能好于纯环氧树脂涂层。盐雾试验结果和交流阻 抗谱变化过程相似，都表明HCl掺杂聚苯胺涂层的防腐效果好于SSA掺杂的涂 层。
[3]王杏. 聚苯胺及其复合材料的制备与性能研究[D]. [硕士学位论文]. 河南: 河南理工大学矿物加工工程, 2009
钝化膜 M
掺杂阴离子
电场防腐机理示意图
ne- + Mn+
聚苯胺复合材料的研究进展
耐蚀性方面的研究进展
一、与氧化物复合 金属氧化物：ZnO、Fe3O4、MnO2、Al2O3、SnO2、TiO2
非金属氧化物：SiO2
稀土氧化物：CeO2、La2O3 二、与无机纳米材料复合
阳离子交换纳米粘土：蒙脱土
聚苯胺热电性能与耐蚀性能的关系
磷酸掺杂聚苯胺与对甲苯磺酸掺杂聚苯胺
浸泡初期，不同酸掺杂的聚苯胺涂层阻抗大小为：对甲苯磺酸 > 磷酸
聚苯胺防腐涂料的研究现状及发展
聚苯胺防腐涂料的研究现状及发展卢华军1,曾 波2 (1.昆明理工大学生化学院,昆明650224;2.云南化工研究院,昆明650228) 摘 要:综述了国内外聚苯胺在金属腐蚀防护领域的最新研究进展。
介绍了聚苯胺涂层的防腐蚀机理,制备方法及其复合改性的情况。
指出了聚苯胺研究中存在的问题,应用现状和对其发展前景的展望。
关键词:聚苯胺;防腐;涂层;制备方法中图分类号:T Q 63017 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2007)01-0050-05作者简介:卢华军(1978—),男,在读硕士研究生,师从曾波教授,从事涂料研发。
Curren t St a tus of D evelopm en t of Polyan ili n e Corrosi on Protectve Coa ti n gLu Huajun 1,Zeng Bo2(1.School of B iological and Che m ical Engineering,Kunm ing U niversity of science and Technology,Kunm ing 650224,China;2.Yunnan Research Institute of Che m ical Industry,Kunm ing 650228,China ) Abstract:This paper has revie wed the recent devel opment of polyaniline anticorr osi on coating f or metalsat home and abr oad .Its anticorr osi on mechanis m ,methods of p reparati on and co mposite modificati on aresu mmarized .The app licati on and current devel opment of polyaniline are als o p resented . Key W ords:Polyaniline;corr osi on p reventi on;coating;methods of p reparati on0 引 言每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属产量的1/3[1]。
聚苯胺涂层防腐蚀机理
聚苯胺涂层防腐蚀机理聚苯胺涂层防腐蚀机理聚苯胺早在100多年以前就已经被人们发现，但是这种黑绿色的固体在很长一段时间里仅被用作颜料，称为“苯胺黑”。
聚苯胺防腐蚀性能的发现为涂层防腐性能带来了新的提高，尤其是导电聚苯胺，具有独特的电化学性质，可以应用到防腐、防污、防静电涂料等领域。
聚苯胺在涂层中各种状态都有可能发挥防腐蚀作用，哪一种状态效果更好以及防腐蚀机理都尚待进一步研究。
随着研究的深入，聚苯胺新的防腐蚀机理也不断被提出，综合起来主要有以下几种观点。
一、钝化作用聚苯胺的存在导致在金属和不本案膜界面处形成一层致密的金属氧化膜，使得该金属的电极电位处于钝化区，得到保护。
二、空间隔离阴阳极反应聚苯胺具有一定的电荷传递功能，能在铁表面拦截电子，并输送至底漆外部，使大量的阴极反应在该处发生，从而避免了阴极反应在金属涂层界面发生，提高了涂层的防腐蚀能力。
三、离子交换膜作用选择性的透过和阻止具有侵蚀性的阴阳离子，在多层协同作用下达到消除腐蚀反应的目的。
四、缓蚀作用胺类有机化合物的中心原子N上具有未共用的电子对，当金属表面存在空的d轨道时，极性基团中心原子的孤对电子就与空的d轨道形成配位键，这样其分子就吸附在金属表面形成一层起到缓蚀作用的疏水吸附层。
然而聚苯胺的共轭主链结构使它在大多数溶剂中溶解性极差，从而妨碍了它作为缓蚀剂的作用。
五、屏蔽作用涂料通常都具有屏蔽保护的作用，将金属表面与周围腐蚀环境隔开，聚苯胺可在金属表面形成一层致密的薄膜，改善了涂膜的致密性，从而具有良好的防腐蚀保护作用。
六、形成络合物聚苯胺在铁的界面发生氧化还原反应，生成一种络合物，该络合物的氧化电位高于单独聚苯胺的氧化电位，以催化作用推动氧的还原，从而补偿了因铁的溶解而消耗的电荷，将铁的电位稳定在钝化区。
七、电场作用聚苯胺在金属表面形成电场，该电场的方向与电子传递方向相反，因此阻碍了电子从金属向氧化物质（氧气）的传递，相当于一个电子传递屏蔽作用。
聚苯胺防腐性能及应用
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聚苯胺在其它防腐领域的应用
聚苯胺在化学储罐防腐中的应用
化学储罐防腐要求
化学储罐需要防止各种化学物质的腐蚀，保持储罐的完整性和安全性。
聚苯胺在化学储罐防腐中的应用
聚苯胺具有优异的电绝缘性能和化学稳定性，可以作为化学储罐的内壁防腐涂料。它能够有效地抑制化学物质的 腐蚀，提高储罐的使用寿命。
聚苯胺在石油管道防腐中的应用
聚苯胺在酸性环境中的防腐作用
聚苯胺在酸性环境中能够通过吸附在金属表面形成一层保护膜，阻止氢离子与 金属反应，从而起到防腐作用。
聚苯胺在碱性环境中的防腐性能
碱性环境对金属腐蚀的影响
在碱性环境中，金属表面容易发生腐蚀，主要是由于氢氧根离子与金属反应生成 氢气，导致金属表面形成腐蚀产物。
聚苯胺在碱性环境中的防腐作用
聚苯胺在碱性环境中能够通过吸附在金属表面形成一层保护膜，阻止氢氧根离子 与金属反应，从而起到防腐作用。
聚苯胺在其它环境中的防腐性能
氧化性介质中的防腐性能
聚苯胺在氧化性介质中能够通过吸附在金属表面形成一层保 护膜，阻止氧化剂与金属反应，从而起到防腐作用。
还原性介质中的防腐性能
聚苯胺在还原性介质中能够通过吸附在金属表面形成一层保 护膜，阻止还原剂与金属反应，从而起到防腐作用。
时间，降低维护成本。
聚苯胺在氟碳防腐涂料中的应用 Nhomakorabea1 2
氟碳的特性
氟碳具有极佳的耐候性、耐化学品性、耐磨损性 等特性，广泛应用于防腐涂料领域。
聚苯胺在氟碳防腐涂料中的作用
聚苯胺可以作为氟碳的改性剂，提高涂料的附着 力和耐腐蚀性。
3
应用效果
聚苯胺在氟碳防腐涂料中的应用可以提高涂料的 防腐性能，延长防腐时间，降低维护成本。
《聚苯胺纳米自修复涂层的制备及防腐机理研究》
《聚苯胺纳米自修复涂层的制备及防腐机理研究》一、引言随着工业技术的发展，材料表面的防腐保护变得尤为重要。
聚苯胺作为一种具有优异导电性和化学稳定性的材料，在防腐涂层领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研究聚苯胺纳米自修复涂层的制备方法及其防腐机理，以期为相关领域提供理论支持和实验依据。
二、文献综述聚苯胺作为一种共轭高分子，具有良好的化学稳定性和优异的物理性能，使其在防腐涂层领域备受关注。
近年来，聚苯胺纳米材料的研究取得了显著进展，其自修复性能、高导电性和良好的附着力等特点使得其在防腐涂层领域具有巨大的应用潜力。
然而，聚苯胺纳米涂层的制备工艺、防腐机理及性能优化等方面仍需进一步研究。
三、实验方法（一）材料与试剂实验所需材料包括苯胺、过硫酸铵等化学试剂，以及基底材料（如钢铁、铝合金等）。
所有试剂均需符合实验要求，并经过适当处理。
（二）聚苯胺纳米自修复涂层的制备采用化学氧化聚合法制备聚苯胺纳米粒子，并通过浸涂法、喷涂法等方法将聚苯胺纳米粒子涂覆于基底表面，形成自修复涂层。
具体步骤包括溶液配制、涂层制备、干燥固化等。
（三）表征与性能测试采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对涂层进行表征。
同时，通过盐雾试验、电化学测试等方法评估涂层的防腐性能和自修复性能。
四、实验结果与讨论（一）涂层表征结果通过SEM、TEM和XRD等手段对聚苯胺纳米自修复涂层进行表征，结果表明涂层具有均匀的纳米结构，且聚苯胺纳米粒子与基底之间具有良好的附着力。
（二）防腐性能测试结果盐雾试验结果表明，聚苯胺纳米自修复涂层具有良好的耐腐蚀性能，能够有效地阻止盐雾对基底的侵蚀。
电化学测试结果显示，涂层具有较低的腐蚀电流和较高的腐蚀电位，表明其具有优异的防腐蚀性能。
（三）自修复性能测试结果通过模拟实际环境中的损伤情况，对聚苯胺纳米自修复涂层的自修复性能进行测试。
结果表明，涂层在受到损伤后能够通过自身修复机制恢复其原有的防腐蚀性能。
聚苯胺防腐高分子涂层
电致变色元件
在酸性条件下制得的聚苯胺具有 电致变色的性质。利用聚苯胺电致变 色的性质，将固态电解质和聚苯胺组 装起来可得到全固态的电致变色元件。 在一定的电压范围内，电致变色元件 能快速变色数千次以上。这种元件在 信息储存、显示上有应用十分广阔的 前景。
4聚苯胺的应用
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金属防腐材料
导电高分子电容器
在0.1mol/L硫酸溶液中，CA对聚 苯胺微米/纳米结构包覆碳钢电流 和电压的影响
。 表明水分子在防腐涂层中的吸附为 H'等腐蚀物质通过涂层到达金属表面提供 了扩散通道，因此要具有优异的防腐性能 必须能有效抑制水分子在涂层内的吸附和 扩散。超疏水聚苯胺微/纳米结构能有效 阻止水分子在涂层中的扩散圈，从而阻断 了H'等腐蚀性物质到达金属表面，因此能氧 化合 成法 学氧 化合 成法
乳液合成法
2.防腐高分子涂层
电化学合成法
它是指含有苯胺单体的电解质溶液，在适当的电化学 条件下，苯胺单体会在电极的阳极上发生氧化聚合反 应，从而在阳极表面形成一层薄膜或粉末状态的聚苯 胺。 优点：无需氧化剂，反应条件易控制，好操作，产品 纯度较高。 缺点:设备比较复杂，成本较高，产量小，不适合大规 模生产。
THANKS
3.聚苯胺的防腐机理
（A、A´）PANI-no；（B、B´）PANI-LA；（C、C´）PANI-AA；（D、D´）PANI-PFOA 采用不同掺杂剂制备的聚苯胺微/纳米结构的SEM照片及静态接触角(CA)
无掺杂剂(PANI-no)时，所得微/纳米纤维表面较光滑；乙酸和十二酸掺杂的聚苯胺也表 现出微/纳米纤维的形貌，但纤维直径不同，纤维表面的粗糙度也不同。从C中可见，乙酸掺 杂聚苯胺(PANI-LA)微/纳米纤维表面有比较明显的小突起。而十二酸掺杂的聚苯胺(PANI-AA) 表面相对没有明显的突起，而全氟辛酸掺杂的聚苯胺(PANI-PFOA)则是典型的微米和纳米结 构共存的粗糙结构，是由短纳米线组成的微米聚集体。
聚苯胺的腐蚀防护机理及其在金属防腐中的应用_孙毅
(3)电场作用 。金属/聚苯胺界面会产生一个电场 , 该电 场方向与电子传递方向相反 , 能够阻碍电子从金属向氧化剂 传递 , 相当于起到电子传递的屏障作用[ 10] 。常规涂层 , 如环 氧或聚氨酯涂层不能形成这种电场 。其作用机理见图 3[11] 。
Abstract In rece nt yea rs the new anti-co rro sion pro tection ma te rial of poly aniline has been researched as a hotspo t .I n this pape r the application of polyaniline on anti-co r rosio n pro tection of metals is review ed.T he anti-cor rosion mechanisms including deactiva ted mechanism , shield mechanism , elec tric field effect mechanism , abso rbed film theory and deco ntamina tion effect are introduced .T he anti-co rr osion per formance is discussed and the research and develo pment directio ns o f po ly aniline used in special condition are pre sented.
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聚苯胺涂层防腐蚀机理
聚苯胺早在100多年以前就已经被人们发现，但是这种黑绿色的固体在很长一段时间里仅被用作颜料，称为“苯胺黑”。
聚苯胺防腐蚀性能的发现为涂层防腐性能带来了新的提高，尤其是导电聚苯胺，具有独特的电化学性质，可以应用到防腐、防污、防静电涂料等领域。
聚苯胺在涂层中各种状态都有可能发挥防腐蚀作用，哪一种状态效果更好以及防腐蚀机理都尚待进一步研究。
随着研究的深入，聚苯胺新的防腐蚀机理也不断被提出，综合起来主要有以下几种观点。
一、钝化作用聚苯胺的存在导致在金属和不本案膜界面处形成一层致密的金属氧化膜，使得该金属的电极电位处于钝化区，得到保护。
二、空间隔离阴阳极反应聚苯胺具有一定的电荷传递功能，能在铁表面拦截电子，并输送至底漆外部，使大量的阴极反应在该处发生，从而避免了阴极反应在金属涂层界面发生，提高了涂层的防腐蚀能力。
三、离子交换膜作用选择性的透过和阻止具有侵蚀性的阴阳离子，在多层协同作用下达到消除腐蚀反应的目的。
四、缓蚀作用胺类有机化合物的中心原子N上具有未共用的电子对，当金属表面存在空的d轨道时，极性基团中心原子的孤对电子就与空的d轨道形成配位键，这样其分子就吸附在金属表面形成一层起到缓蚀作用的疏水吸附层。
然而聚苯胺的共轭主链结构使它在大多数溶剂中溶解性极差，从而妨碍了它作为缓蚀剂的作用。
五、屏蔽作用涂料通常都具有屏蔽保护的作用，将金属表面与周围腐蚀环境隔开，聚苯胺可在金属表面形成一层致密的薄膜，改善了涂膜的致密性，从而具有良好的防腐蚀保护作用。
六、形成络合物聚苯胺在铁的界面发生氧化还原反应，生成一种络合物，该络合物的氧化电位高于单独聚苯胺的氧化电位，以催化作用推动氧的还原，从而补偿了因铁的溶解而消耗的电荷，将铁的电位稳定在钝化区。
七、电场作用聚苯胺在金属表面形成电场，该电场的方向与电子传递方向相反，因此阻碍了电子从金属向氧化物质（氧气）的传递，相当于一个电子传递屏蔽作用。
中国新型涂料网。