[发明专利]一种聚苯胺/硝酸铈/环氧聚合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯胺/硝酸铈/环氧聚合涂层的制备方法。能够使单体苯胺在有机柠檬酸作用下形成聚苯胺，并通过掺杂一定的本身对金属具有钝化作用的稀土盐硝酸铈，对聚苯胺环氧树脂进行改性，将聚苯胺链结构进行稳定，提高聚苯胺在环氧树脂中的分散性，减少涂层内缺陷，使涂层更致密、均匀，提高涂层的防腐效果。制备得到的聚苯胺/硝酸铈/环氧聚合涂层的防腐蚀效果相比聚苯胺环氧树脂涂层大大提高，电阻抗更大，防护周期更长，对基体金属起到更持久稳定的保护效果。

技术领域

本发明涉及金属防腐涂层领域，尤其是一种聚苯胺/硝酸铈/环氧聚合涂层的制备方法。

背景技术

金属与合金用途非常广泛，涉及领域较多，是国民经济建设与发展的重要材料之一。但是由于金属腐蚀现象严重，每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3。金属腐蚀现象广泛存在，尤其是金属在氯离子的侵蚀下，会发生严重的腐蚀破坏。例如在海洋环境中大量存在的氯离子会使渔船快艇以及结构件中的金属发生腐蚀，海滨矿山以及海底矿床中采矿设备发生腐蚀，以及尾矿库堆存中产生的盐卤水对其监测设备的腐蚀，该类氯盐腐蚀现象都将对这些领域带来了巨大的经济损失。因此，采取一定防护方法来保护金属及合金的腐蚀是非常有必要的。

目前，金属防护的方法有很多种，最为经济有效和施工方便的防护手段为涂覆有机涂层，其中聚苯胺环氧树脂复合涂层对金属的防护性能较好，是当前和今后一段时间内研究的热点和方向。

纯聚苯胺涂层由于其分子堆积不紧密，膜层多孔，附着力差，因此不能起到对金属基体长期的有效保护作用。聚苯胺的电位较低，能够使金属的电位升高；聚苯胺具有较好的氧化还原可逆性，当其在中间氧化态和还原态之间进行可逆转化时，正好消耗铝合金氧化时产生的电子，促进铝合金表面形成保护性氧化膜。

环氧树脂涂料是一种得到广泛应用的涂料，环氧树脂中平均每个分予含有两个或两个以上环氧基。环氧树脂涂料的组成成分主要有环氧树脂和其固化剂，辅助的成分则有颜料、填料等。环氧树脂涂料具有优良的耐水化、耐化学品性(耐酸、耐碱和有机溶剂)，且具有良好的附着性能，适用于各类腐蚀环境下钢铁等的涂装，尤其是各类储藏罐表面的涂装。

聚苯胺环氧树脂能有效结合聚苯胺和有机环氧树脂的两种特性，能够对金属基体起到多重防护作用。聚苯胺具有良好的导电性，能够将涂层金属基体界面的电化学反应转移至涂层电解质溶液界面。

此外，聚苯胺还具有氧化还原可逆性，能促进在金属表面产生钝化膜。但是，聚苯胺在pH7的环境下只对金属基体起到机械阻隔作用，在pH7的环境下才具有良好的导电性和电化学活性。柠檬酸是一种环保、无毒的有机酸，对铁、不锈钢等金属基体起到钝化作用，且又能为聚苯胺提供酸性环境，为此，利用柠檬酸作为掺杂酸来提高聚苯胺防腐活性是一项非常有必要的研究。

在聚苯胺环氧树脂的制备过程中存在一些问题，由于聚苯胺分子间有较强的氢键作用力会造成聚苯胺分子间的团聚，使聚苯胺不能在环氧树脂中很好的分散，出现团聚现象，使有机基料树脂中呈现孔洞团聚等缺陷，从而导致涂层屏蔽性能下降，加速涂层失效，降低涂层使役寿命。因此，聚苯胺环氧防腐涂料的制备需要解决聚苯胺不能在环氧树脂中很好的分散的问题。

稀土离子能在金属表面形成钝化膜，起到钝化保护作用。通过在聚苯胺环氧树脂中添加稀土盐硝酸铈，能够在环氧树脂作用下将聚苯胺链结构进行稳定，改善聚苯胺在环氧树脂中的分散性，减少涂层内缺陷，使得聚苯胺能更好地分散到环氧树脂中，提高涂层的防腐效果。但是该方面的研究报到还较少，因此在聚苯胺环氧树脂中添加稀土盐对发展新型聚苯胺环氧树脂复合涂层的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是，为了解决传统的聚苯胺环氧树脂制备过程中存在的聚苯胺分子间的团聚，使聚苯胺不能在环氧树脂中很好的分散的问题，本发明提供一种聚苯胺/硝酸铈/环氧聚合涂层的制备方法，应用柠檬酸为聚苯胺的合成提供酸性环境，同时在聚苯胺环氧树脂中添加稀土盐硝酸铈进行改性，能够在环氧树脂作用下将聚苯胺链结构进行稳定，提高聚苯胺在环氧树脂中的分散性，减少涂层内缺陷，提高涂层的防腐效果。