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本文旨在开发研制出一种经济有效、适合于工业化的PANi改性环氧树脂防腐导静电涂料。较详细地研究了PANi含量对涂层电导率、外观、柔韧性、附着力、冲击力以及耐化学介质性的影响。同时采用Tafel极化、EIS等电化学测试方法及XRD、FT-IR等测试手段,探讨了涂层对金属基体的防腐蚀行为及PANi的防腐性能和机理。
以E-44作为基料,制备双组分防腐涂料。研究了E-44清漆性能及它的适宜混合溶剂比、E-44及颜填料组分对防腐涂层性能的影响。结果表明:E-44含量在20~40%时,涂层粘度60~120s,硬度5H,柔韧性3mm,附着力0级,冲击强度40~80cm·kg。防腐涂料适宜混合溶剂比为7:3。在合适的颜料体积浓度下,当钛白粉、滑石粉及高岭土与E-44之比为15~25%时,涂层各项性能最佳:硬度6H,柔韧性3mm,附着力0级,冲击强度50~80cm·kg。
以E-44与582共混改性树脂作为基料,制备了环氧氨基双组分防腐涂料。研究了582加入量对涂层机械性能、耐化学介质性能等的影响,并通过Tafel极化、EIS对不同防腐涂层的防腐蚀性能进行了分析。结果表明:E-44与582之比为2:1时,综合性能得到提高,涂层硬度4H,柔韧性1.5mm,附着力0级,冲击强度>80cm·kg,与E-44作为基料相比,柔韧性和冲击强度提高了2倍。
以E-44、E-44与582共混改性树脂分别作为基料,通过添加PANi高分子聚合物,制备了PANi防腐导静电涂料。研究了PANi含量对涂层的电导率、外观、硬度、冲击力、附着力以及耐化学试剂性的影响。采用Tafel极化、EIS、XRD、FT-IR等测试手段分析了不同PANi含量下涂层的抗防腐行为及PANi防腐机理。分析表明:以E-44作为基料制备的PANi防腐导静电涂料各项性能皆优于E-44与582共混,并且PANi含量在总固体分的5~10%时,可制备出电导率在10<-8>~10<-5>S/m范围内的新型导静电涂料。涂层硬度6H,柔韧性3mm,附着力0级,冲击强度40cm·kg,在15%NaOH、15%H<,2>SO<,4>、10%HNO<,3>溶液中浸泡30d无鼓泡、开裂、剥落、锈蚀现象。EIS研究表明:在3.5%的NaCl溶液中浸泡80h后,各涂层阻抗值仍≥10<9>Ω·cm<2>,这表明该涂层对金属基体起到了优良的抗腐蚀作用和良好的屏蔽作用。在0.1mol/L的HCl溶液中,涂层阻抗值均<10<,7>Ω·cm<2>,对基体金属有一定的抗腐蚀作用,但随着浸泡时间的延长,涂层很快产生腐蚀鼓泡,并从金属基体上剥离。Tafel曲线说明PANi对金属基体起到了阳极保护作用,与裸铁相比,将金属基体——铁基的表面电位正向提升了200mV左右,从而起到防止金属基体腐蚀的功效。E-44与582共混,使PANi导静电涂层的柔韧性和冲击强度提高了2倍,但耐酸性下降。与PANi防腐导静电涂层相比,并不能大大提高涂层电导率,当PANi含量2~12%时,电导率数量级为10<-6>S/m。EIS表明:在3.5%NaCl溶液中,涂层阻抗值≥10<7>Ω·cm<2>,具有优良的抗腐蚀性能。
根据对聚苯胺抗腐蚀机理的分析表明:在pH<7的条件下,由于掺杂态聚苯胺ES的导电性,它能在铁表面拦截电子,并输送至涂层外部,使阴、阳极反应空间分离,从而使金属基体起到保护作用:而在pH≥7条件下,由于掺杂态聚苯胺ES被脱掺杂,本征态聚苯胺EB对金属基体起到了很好的防腐保护作用。这可能是由于pH值变化所引起的ES→EB反应,改善了涂层的屏蔽作用和耐针孔性。