功能酸摻雜聚苯胺材料的制備及性能研究.pdf

1、聚苯胺擁有眾多優(yōu)良的特性以及良好的防腐蝕性能，一直以來是人們的研究熱點。本文采用直接混合氧化法在不同的酸體系制備出聚苯胺納米材料，通過掃描電鏡、紅外光譜儀和紫外可見光譜儀對其形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并對其溶解性和電導(dǎo)率進(jìn)行測定，研究了摻雜酸的分子結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)對聚苯胺納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)及性能產(chǎn)生的影響;采用氨水溶液作為解摻雜劑，對聚苯胺進(jìn)行了解摻雜條件的研究，以提高聚苯胺納米材料的防腐性能為目的，篩選出一系列優(yōu)良的摻雜功能酸，對解摻雜態(tài)聚苯

2、胺進(jìn)行二次摻雜;將功能酸摻雜的聚苯胺材料與環(huán)氧樹脂復(fù)合制備成聚苯胺防腐涂層，通過電化學(xué)測試技術(shù)研究了不同聚苯胺材料在3.5％NaCl溶液中對低碳鋼的防腐性能，并對其防腐機(jī)理進(jìn)行了分析。主要的研究結(jié)果如下:
　　(1)采用直接混合氧化法分別在硫酸、鹽酸、磷酸和對甲苯磺酸、磺基水楊酸、樟腦磺酸、十二烷基苯磺酸體系中制備出了聚苯胺材料。形貌分析結(jié)果表明:在不同酸體系中可以制備出形貌不同的聚苯胺納米材料，其中，在硫酸和鹽酸體系中制備的聚苯

3、胺纖維長度較長、表面也較為光滑;磺基水楊酸摻雜的聚苯胺電導(dǎo)率較高，為0.5S/cm，磷酸摻雜的聚苯胺電導(dǎo)率較低，僅為5.6×10-3S/cm。
　　(2)在丙二酸、丁二酸、節(jié)果酸和酒石酸溶液中制備出聚苯胺納米纖維，形貌及性能研究表明，多元羧酸的分子結(jié)構(gòu)和極性基團(tuán)對聚苯胺產(chǎn)物的形貌及性能均有一定的影響:多元羧酸分子鏈長度增加時，得到的聚苯胺納米纖維的直徑、長度都有所增加，溶解性也得到提高，但電導(dǎo)率和產(chǎn)率降低;分子結(jié)構(gòu)中存在側(cè)鏈羥基時

4、，由于羥基具有共軛效應(yīng)，得到的聚苯胺納米纖維長度有了較大的提升，電導(dǎo)率明顯提高，溶解性卻略有下降。酒石酸摻雜的聚苯胺納米纖維形貌較好，纖維直徑約100nm，長度達(dá)到幾個微米，其產(chǎn)率和電導(dǎo)率也較高，分別為102％和2.13×10-2S/cm;丁二酸摻雜的聚苯胺在N-甲基吡咯烷酮中的溶解性較好，室溫下其溶解度為0.57g。
　　(3)對聚苯胺進(jìn)行了解摻雜條件的研究，得出了較佳的解摻雜條件:氨水濃度為0.0025mol/L，解摻雜時間為

5、30min。解摻雜前后的形貌分析表明，解摻雜對聚苯胺納米結(jié)構(gòu)無明顯影響。選用磷酸、樟腦磺酸、酒石酸、磺基水楊酸和對甲苯磺酸分別對解摻雜態(tài)聚苯胺進(jìn)行了二次摻雜，紅外和紫外光譜分析表明，對甲苯磺酸、磺基水楊酸和酒石酸二次摻雜的效果較為明顯。
　　(4)將磷酸、對甲苯磺酸、酒石酸一次和二次摻雜態(tài)聚苯胺制成聚苯胺/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層。對涂層開路電位及電化學(xué)阻抗譜的分析得出，不同功能酸摻雜的聚苯胺都具有一定的防腐蝕能力。酒石酸二次摻雜聚苯胺涂

6、層的開路電位較高，浸泡初始為0.012V，并隨著浸泡緩慢下降，浸泡120天后為-0.326V。浸泡初期由于腐蝕介質(zhì)不斷滲入涂層，各涂層的阻抗值劇烈下降，功能酸二次摻雜態(tài)聚苯胺涂層阻抗在浸泡22天后趨于穩(wěn)定，并且阻抗值較高，而一次摻雜態(tài)聚苯胺涂層阻抗在浸泡60天左右才趨于穩(wěn)定，阻抗值較低;浸泡120天后，酒石酸二次摻雜聚苯胺涂層的阻抗較高，為3.48×107Ω·cm2，比其一次摻雜態(tài)聚苯胺涂層的阻抗高出一個數(shù)量級。對防腐機(jī)理進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，