环氧富锌聚苯胺杂化金属重防腐水性涂料

　　[摘要]通过溶液聚合方法，把不同的聚苯胺产品与环氧富锌杂化制成了金属重防腐使用的水性涂料。经过与国际著名的金属重防腐溶剂型油漆进行对比检测，这种水性重防腐涂料的优异防腐性能得到了印证。由于不使用有机溶剂，所以制成的金属重防腐水性涂料是VOC含量很低和对环境友好的金属重防腐工业涂料。

傅晓平1，龙兰2，李岩1，柏涛1

(1.重庆斯纳金属防腐技术有限公司，重庆400039；2.重庆科技学院，重庆400050)

　　[关键词]环氧富锌；聚苯胺；杂化；重防腐；水性涂料

　　0引言

　　金属的腐蚀无处不在，而主要集中在用量最多的钢铁材料上，是造成各种设施和装备自然损耗的最主要因素，从而造成巨大经济损失和社会危害。据统计，全世界每年钢材产量的1/3因为腐蚀而损失掉，中国每年因金属腐蚀带来的直接经济损失约占国民生产总值GDP的4%。

　　中国从元朝，而国外从古罗马时期开始，人们就试图用天然和合成的涂料或后来的油漆来保护金属基材免遭锈蚀。按中国涂料业涂料产品产量统计，2008年我国防腐蚀涂料品种逾20种，金属重防腐涂料年产量达到15万吨，但金属的防腐效果并不让人乐观。从2008年开始，随着欧盟、美国、日本等国对油漆和涂料类新环保法规的执行，传统的溶剂型金属重防腐涂料因每1kg中的VOC值含量都在100g以上，受到很大的应用限制，从而促使金属防腐涂料向高固体分涂料、粉末涂料、水性涂料等环保型涂料方向加速发展。

　　聚苯胺(Polyaniline)是一种高分子合成材料，俗称导电塑料。它是一类特种功能材料，具有塑料的密度，具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料，民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。它广阔的应用前景和市场前景使其成为目前世界各国争相研究、开发的热门材料。将聚苯胺用于制造水性工业涂料，可以为制造低VOC值含量和使用环境友好的金属重防腐涂料搭建一个新平台。

　　1聚苯胺产品种类和金属防腐作用机理

　　1910年，Green等基于对苯胺基本氧化产物的元素分析和定量的氧化还原反应，提出了直接合成的苯胺八偶体的碱式结构为Emeraldine形式，以及苯胺的5种结构形式，分别命名为Leucoeeral-dinebase(LEB)、Emeraldinease(EB)、Penigraniline-base(PNB)、Protoemeraldine、Nigraniline。现公认的聚苯胺的结构式是1987年由MacDiarmid提出的：即结构式中含有“苯-苯”连续的还原形式和“苯-醌”交替的氧化形式，用y值表征PAN的氧化还原程度、不同的结构、组分和颜色及导电率。当y=1，是完全还原的全苯式结构，对应着“Leucoemeraldine”；y=0是“苯-醌”交替结构，对应着“Prenigraniline”，均为绝缘体；而y=0.5为苯醌比为3∶1的半氧化和还原结构，对应着“Emerald-ine”，即本征态。聚苯胺可以很容易地以苯胺用化学或电化学方法合成，苯胺单体在酸性条件下化学氧化，或在酸性溶液中进行电化学氧化，即可获得聚合物。但由于聚合产物不溶不熔，因而究竟发生了什么聚合反应，聚合产物是什么结构，当时是不清楚的。直到1984年，MacDiarmid才在PolymPreparation中提出聚苯胺的分子结构式，见图1[1-2]。根据分子中y值的不同，聚苯胺可有3种极端形式，即中性聚苯胺(y=0.5，Emeralcline，简称EB)、还原态聚苯胺(y=1，Leucoemeraldine，简称LE)、氧化态聚苯胺(y=0，Pernigraniline，简称PNB)，各态之间可以相互转化。

来源:中国防腐涂料网