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亚大丰晖 超疏水聚苯胺胶囊的一步可控合成及其对有机涂层防腐性能的影响

发布时间:2023-11-22

近几十年来,导电聚合物在防腐涂料中的应用越来越受到关注,多种导电聚合物已被用于提高有机涂层的防腐性能[1],例如聚苯胺 (PANI)[2,3]、聚吡咯 (PPY)[4]、聚噻吩[5]等。聚苯胺除了成本低廉、结构多样、环境稳定性良好等优点外[6],其导电性和独特的氧化还原可逆性促使金属表面钝化是提高涂层耐蚀能力的直接原因[7]。Wessling[8]在Fe表面涂覆PANI,促进了铁表面钝化膜的生成。Liu等[9]将添加不同掺杂聚苯胺 (PANI-SSA、PANI-TSA、PANI-H3PO4) 的3种有机涂层分别刷涂在AZ91D镁合金上服役120 d,涂层防护效果均有变化,并观察到了厚度为1.5 μm的连续致密氧化膜层。刘素云[10]通过研究认为,将磺基水杨酸掺杂聚苯胺 (PANI-SSA) 掺入有机涂层后,在3.5% (质量分数) NaCl溶液中浸泡150 d,可诱导5083铝合金生成约300 nm厚的致密保护膜。然而,引入PANI同时带来的问题是有机涂层致密性的降低:由于PANI分子链骨架刚性强,因此存在与环氧树脂相容性差、二者结合界面不紧密的问题。虽然有研究表明在PANI链上接枝烷基或者烷氧基可实现与环氧树脂更好的复合[11-13],但该接枝点所占N原子会导致PANI导电性的下降,进而降低其促进钝化的能力。


研究表明,疏水性填料可有效改善腐蚀介质在有机涂层中扩散过快的情况,抑制水在填料/基料树脂界面的存储,延长腐蚀介质透过涂层到达基体时间,提升涂层的耐蚀性能[14,15]。Xu等[16]制备了疏水性SiO2和亲水性SiO2,分别掺入环氧树脂有机涂层,结果表明:掺有疏水性SiO2的涂层样品耐蚀性显著强于掺有亲水性SiO2的涂层样品,且吸水体积分数也明显低于亲水性SiO2有机涂层样品。


另一方面,聚苯胺的形貌结构与其制备工艺息息相关[17]。由于微纳米空腔结构具有较大的比表面积,在缓蚀剂的封装[18]、控制释放[19]等功能实现上有着得天独厚的优势,因此空心结构的胶囊填料在涂料研究领域有着更高的应用价值与吸引力。Tavandashti等[20]在制备了β-奈磺酸掺杂的聚苯胺空心微球后,在其内部封装MBT缓蚀剂,使得涂层在划伤后缓蚀剂响应释放,实现对铝合金的自修复。


综上所述,本实验提出采用乳液聚合手段一步实现超疏水空心球状聚苯胺胶囊的合成方法,其中磺基水杨酸 (SSA) 作为掺杂酸,十二烷基苯磺酸钠 (SDBS) 作为表面活性剂,过硫酸铵 (APS) 用作氧化剂,乙基苯作为油相溶剂,并探究其在不同表面活性剂浓度下粉末的形貌结构、疏水性。


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