摘　要 : 聚苯胺复合防腐涂料的制备包括涂层复合和共混复合两种方式。涂层复合主要通过面漆的屏蔽作用来

加强涂料的防腐性能 ; 共混复合主要利用涂料中的其他组分提供良好的粘附力来加强涂料的防腐性能。综述了

近年来聚苯胺复合防腐涂料的研究、性能和一些具有商业前景的应用领域 , 并指出了聚苯胺防腐涂料的研发方

向。
关键词 : 聚苯胺 ; 防腐涂料 ; 应用

　　导电聚合物出现后 , 由于它有像金属一样的导电性 , 人们试图用它替代涂料中的重金属起到防腐作用。

研究发现 , 有些导电聚合物涂料确实具有防腐功能。目前国内外已经研究出多种聚苯胺防腐涂料 , 国外已经

开发出商业化产品 , 如 CORRPASSIV TM[1 -2] 、 ORMECON TM[3] 、 Versicon TM[4] 和 Corepair TM[5] 等

, 其中 ORMECON TM 是一种纳米聚苯胺涂料。这些涂料的研究基于两条思路 : 一是在聚苯胺涂层上涂覆面漆 ,

通过面漆的物理屏蔽作用将溶液与金属分隔开 ; 二是将聚苯胺和其他粘附力强的聚合物共混形成防腐涂料。这

两种途径都将使最终涂料体系的防腐性能得到极大的提升。本文系统论述了由这两种方法制备的聚苯胺防腐涂

料的性能及其应用领域。

1 　聚苯胺涂层复合防腐涂料

聚苯胺涂料涂层复合技术的优点在于不需要考虑涂料中的聚苯胺的分散性 , 每种涂层各自独立发挥作用 , 整

个涂料的防腐性能是这些作用的线性加和 , 如面漆层一般起着物理屏蔽作用 , 而聚苯胺层则起缓蚀剂的作用

。虽然这种体系解决了聚苯胺在涂料中的分散问题 , 但由于需要对各种涂料分别进行施工 , 在人力和时间上

需要较大的投入。

1. 1 　与环氧树脂涂层复合

由于环氧树脂的附着力和化学稳定性都很出色 , 也是常用涂料的主要组分 , 可以用作面漆 , 但其防腐性能还

不够理想。 Schauer 等人 [6] 用电化学阻抗谱 (EIS) 研究了聚苯胺 / 环氧树脂涂层的防腐性能 , 发现对于

不同相对分子质量的环氧树脂 , 其水蒸汽渗透率越高 , 则极化阻抗 R P 值越低 , 并且在浸泡时下降得越迅

速。对聚苯胺 / 环氧树脂体系也有相同的变化规律 , 但 R P 值比纯环氧树脂高 , 其随时间的降低速度也要

低。由 CORRPASSIV TM 聚苯胺底漆与双组分环氧树脂面漆组成的复合涂层能有效地抑制腐蚀 , 经过 1 000 h

浸泡后没有任何变化 ; 在 5% 的 NaCl 溶液中浸泡一个星期后 , 其阻抗和电容维持不变 , 而不含聚苯胺底漆

的环氧树脂面漆的阻抗则下降为原来的 1/ 10 , 电容增加到原来的 1. 5 倍 [1] 。可见 , CORRPASSIV TM 与

环氧树脂面漆的复合提高了涂料的防腐性能。随后的研究发现 : 该复合涂料比富锌涂料有更好的防腐性能 [2]

。

1. 2 　与阳离子交换树脂涂层复合 [ 4]

阳离子交换树脂能够阻碍阴离子透过 , 在溶液和金属之间形成一道 “ 电子屏障 ” , 而起到防腐作用。对冷

轧钢底材上的几种涂料体系的研究表明 , 在聚苯胺 / 阳离子交换树脂涂层体系、共混体系和单层聚苯胺体系

中 , 涂层体系具有最高的通路阻抗 R po , 为 4 × 10 8 Ω ; 共混体系的 R po 最低 , 为 2 × 10 4 Ω ;

而单层聚苯胺涂料的 R po 为 4 × 10 5 Ω , 介于两者之间。由于涂料中聚苯胺的含量只有约 6 %( 质量分

数 ), 其防腐性能并非通过氧化还原作用来实现。因此 , 在聚苯胺 / 阳离子交换树脂涂层体系中 , 聚苯胺作

为一种阴离子交换膜起作用 , 通过阻碍金属的溶解提供阴极保护 , 阻碍阴离子反应的进行。同时阳离子交换

树脂也阻碍了阴离子的扩散 , 在这两层涂层的共同作用下 , 聚苯胺 / 阳离子交换树脂面漆涂层体系有着良好

的防腐性能。而单层聚苯胺只能阻碍阳离子的扩散 , 防腐性能有所下降 ; 聚苯胺 / 阳离子交换树脂共混涂层

由于对阳离子和阴离子都没有阻碍作用 , 因此防腐性能 1. 3 　与聚吡咯涂层复合 [ 7] 最低。可见 , 聚苯

胺 / 阳离子交换树脂涂层能同时阻聚吡咯也是一种具有防腐性能的导电聚合物 , 其碍阴、阳离子的渗透 , 有

效地将金属与腐蚀介质隔离 , 氧化态膜层具有优良的稳定性。聚苯胺与它复合制具有优异的防腐性能 , 并且

比商业用的阳离子交换树得的涂料的防腐性能与复合顺序以及所保护的底材脂有更好的热稳定性。但是如果阳

离子交换树脂面都有很大的关系。表 1 是聚苯胺 / 聚吡咯在不同底材漆受到损伤 , 阴离子就会透过涂层 ,

使其防腐能力下上的复合涂层的防腐性能比较。降。

表 1 　不同涂层在 NaCl 溶液中的防腐性能

　　从表 1 中可以看出 , 涂有聚苯胺 / 聚吡咯或聚吡咯 / 聚苯胺的碳钢和没有涂层的碳钢相比 , 在 0 . 028 mol/ L 的 NaCl 溶液中的腐蚀电位略有提高 (< 100 mV 的正位移 ) 。这可能是由于促使阴极反应引起的

, 它们引起腐蚀电流增加 , 不能使碳钢底材钝化。由于没有钝化层 , 又增加了碳钢的腐蚀电位 , 因此加速了

碳钢的腐蚀。这种复合涂层在碳钢上的防腐性能与聚苯胺涂层一样 , 但是沉积工艺更复杂。与单层聚苯胺相比

, 并不能有效地增加防腐性能。在 304 L 型不锈钢上 , 涂层对不锈钢的防腐作用明显比对碳钢的作用强。尤

其是聚吡咯 / 聚苯胺涂层 , 其腐蚀电位与无涂层的底材相比有一个 750 mV 的正位移 , 以大约等于 2 000

的因子降低了腐蚀速度。这意味着这种涂层能激发产生更稳定的钝化层 , 也许是由于有聚苯胺相同的阳极保护

作用引起。然而 , 聚苯胺 / 聚吡咯涂层在控制腐蚀速度方面没有聚吡咯 / 聚苯胺涂层理想。尽管使腐蚀电位

正向偏移了 200 mV, 但是这两种涂层导致了高的腐蚀电流。这表明腐蚀电流的正向偏移是由于增加阴极反应的

动力引起的 , 涂层引起了底材的双金属腐蚀而不是钝化。在 0 . 028 mol/ L 的 NaCl 溶液中不锈钢的腐蚀速

度为 200 μ m/ a 。因此 , 多层聚合物涂层可能是更好的化学阻碍剂 , 可诱捕氯化物 , 使其不能攻击不锈

钢底材。

2 　聚苯胺共混复合防腐涂料

与复合涂层不同的是 , 共混复合涂料利用的是聚苯胺与共混组分之间的相互作用乃至化学键来提高涂料的防腐

性能 , 涂料的最终防腐性能不是各组分性能的简单叠加 , 而是它们之间有机的相互作用的结果。

2. 1 　与树脂共混

与聚苯胺共混制备复合涂料的树脂应具备两个特性 : 其一 , 与聚苯胺要有良好的相容性 , 以便聚苯胺在涂料

中均匀分散 ; 其二 , 与底材要有较高的附着力。通常与聚苯胺共混的树脂有醇酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂

和 PVA 等。

醇酸树脂是以多元醇和多元酸聚合形成的聚酯为主链 , 以脂防酸或其他一元酸为侧链。通常聚苯胺是以粉末形

式加到醇酸树脂中 , 随着聚苯胺量的增加 , 涂层的导电性增大 , 当聚苯胺的固含量达到 10 % ～ 15% ( 质

量分数 ) 时 , 导电性不再增大。该涂层覆盖的钢底材在 3 . 5 % NaCl 溶液中阻抗比裸露的钢的阻抗高出 10

～ 15 倍。 EIS 分析表明 : 金属 - 聚合物界面的连续的电荷转移导致了涂层电容的增大 , 电极阻抗的减小

。与裸露的钢相比 , 这种涂料涂覆的钢材的腐蚀电流密度大大降低。随着氧化钝化层的形成 , 腐蚀速度以超

过 1/ 15 的速度递减 , 形成钝化层的时间较裸露的钢的时间短 , 与镀锌的试样差不多 [8] 。

环氧树脂除了具有良好的附着力和化学稳定性外 , 还具有良好的分散性 , 能够与各种填料、树脂、助剂互溶

, 因此 , 将环氧树脂和聚苯胺共混复合所制备的涂料具有良好的附着力和分散性 , 防腐性能比单一的聚苯胺

涂层有较大的提高。芬兰的科研人员 [9] 利 用环氧树脂和聚苯胺混合开发了一种双组分涂料。这种涂料包含

两种组分 : 一种组分包含至少一种可固化树脂 ( 如环氧树脂 ), 另一种组分包含不导电的聚苯胺和有机胺化

合物固化剂 , 最典型的是 TMDA ( 三甲基己烷二胺 ) 。将其涂覆在清洁的钢表面上 , 涂层厚度控制在 200

μ m 左右 , 在 60 ℃下固化 24 h 后 , 在钢表面划开一条宽 1 . 0 mm 的划痕 , 再将其浸入到 3 . 5% 的

NaCl 溶液中 , 经过一段时间后观察划痕的情况 , 发现当聚苯胺含量为 1 . 0 % ( 质量分数 ) 时 , 划痕增

长速率慢而稳定 , 经过 17 d 后仅增长 0 . 2 mm, 显示了良好的防腐效果。值得注意的是 , 该混合涂料的制

备工艺是影响其防腐性能的重要因素。必须先将聚苯胺溶解在 TMDA 中 , 再进行固化 , 最后与环氧树脂混合

。如果先用环氧树脂分散聚苯胺 , 进行固化后再分散在 TMDA 中 , 则由于聚苯胺的分散性不佳 , 其防腐性能

大大降低 , 甚至没有任何防腐作用。

2. 2 　与橡胶共混 [10]

聚硫橡胶是一种具有 S — S 键长链的聚合物 , 能够与聚苯胺反应形成 S — N 键 , 还能溶解在乙腈溶液中

。因此可以采用乙腈为溶剂 , 三氟乙酸和三氯乙酸为电解液 , 在聚硫橡胶的乙腈溶液中对苯胺进行聚合 , 使

其在钢材表面形成一层聚苯胺 / 聚硫橡胶复合物。这种复合涂层在中碳钢上的附着力和防腐性能较好。 X 射

线能谱分析表明 , 附着在钢的一侧的主要成分是聚苯胺 , 而且硫的含量从中碳钢的一侧向外侧依次增加。内

层相对导电 , 外层相对绝缘。 XPS 谱上在 S — N 键的 S 2P 键能的附近于 164 . 6 eV 处有一个小峰 , 证

实了聚硫橡胶中的 S 原子与聚苯胺中的 N 原子结合成键 ; 同时复合涂层的 N 1S XPS 谱中位于 398 . 8 eV

的峰也证实了 N — S 键中 N 的存在。因此可以推断出聚苯胺与聚硫橡胶间发生了相互作用 , 形成了部分的

S — N 键。 SEM 显示聚苯胺 / 聚硫橡胶涂料呈紧密的网状结构 , 孔隙率也比聚苯胺的低 , 这有利于减缓水

或其他盐离子透过涂层。

聚苯胺与聚硫橡胶共混复合涂料对中碳钢底材的附着力和防腐性能都胜过单纯的聚苯胺涂料。在 0 . 1 mol/ L

的 HCl 溶液中 , 涂覆复合涂料的腐蚀电位比仅涂有聚苯胺的高出 100 mV, 同时腐蚀电位能够维持 50 min 不

变。这是由于电沉积时聚硫橡胶作为一种粘结剂将聚苯胺微粒粘结在网状结构中 , 聚硫橡胶填充了聚苯胺的微

孔 , 使 H + 不容易渗透而起到保护作用。在 5% 的 NaCl 溶液中 , 这种涂料的腐蚀电 位比聚苯胺提高了

120 mV, 在电位 E corr 从 -250 ～ + 250 mV 扫描后 , 历时 2 周仅有少许腐蚀 , 而聚苯胺涂料试样仅 2d

就开始腐蚀。 EIS 研究表明 : 在全频段 , 聚苯胺 / 聚硫橡胶混合体系的阻抗高于聚苯胺体系 ; 而在低频段

, 是聚苯胺体系阻抗的 6 . 3 倍。可见 , 聚苯胺 / 聚硫橡胶共混体系改善了聚苯胺涂料的防腐性能 , 但是

由于它需要电聚合 , 用于容器的防腐可能会受到限制。

2. 3 　与聚吡咯共混 [ 7]

聚苯胺与聚吡咯共混复合涂料对碳钢的防腐作用 , 超过了聚苯胺或聚吡咯均聚膜 , 也超过了聚苯胺 / 聚吡咯

的复合涂料。在碳钢上共混复合涂料的腐蚀速度只有 234 μ m/a , 比聚吡咯 / 聚苯胺 (415 μ m/ a) 和聚

苯胺 / 聚吡咯 (70 μ m/ a) 复合涂料都要低。这种共混复合涂料能够将钝化电流上升到碳钢极化曲线的钝化

区 , 这就意味着它能够对碳钢在一个很大的范围内进行阳极保护 , 同时还对碳钢的点蚀有保护作用 , 这点与

Rajagopalan [11] 的实验结论是相同的。然而 , 对于不锈钢底材 , 聚苯胺与聚吡咯共混复合涂料的防腐性能

较为逊色。其腐蚀速度为 34 . 9 μ m/a , 大大高于聚吡咯 / 聚苯胺复合涂层的腐蚀速度 (1 . 05 μ m/ a)

。

2. 4 　与聚酰亚胺共混 [12]

聚酰亚胺是一种新型耐高温热固性工程塑料 , 能在 -269 ～ 400 ℃的温度范围内保持较高的物理机械性能 ,

同时可在 -240 ～ 260 ℃的温度下长期使用 , 具有优异的电绝缘性、耐磨性、抗高温辐射性能和物理机械性

能。当进行溶液混合后成膜时 , 它能够与聚苯胺反应 , 在两者之间形成化学键 , 形成致密的防护膜 , 提供

很好的物理屏蔽作用。聚酰亚胺与聚苯胺混合体系的防腐性能随着聚苯胺含量的增加而增大 , 当聚苯胺的含量

达到 10 % ～ 15 % 时 , 涂层显示出良好的防腐性能。在提供物理屏蔽作用的同时 , 聚苯胺可能吸收扩散进

涂层的质子 , 使得金属底材保持在一个碱性的环境中 , 在一定程度上抑制了腐蚀的形成。

2. 5 　与无机物共混
有机 - 无机纳米复合材料兼具有机材料和无机材料的优点 , 而弥补了传统的有机 - 无机复合材料的稳定性不

足等缺点。由聚苯胺和蒙脱土共混复合制得纳米插层材料 , 由于涂料中的纳米蒙脱土延长了溶液中溶解的 O 2

的扩散路径 , 使其防腐性能得到提高 , 大大超过一般的聚苯胺复合涂料。 EIS 分析表明 : 这种共混涂料的

主要作用是使腐蚀电流降低 , 从而降低了腐蚀速度。

在 5 % NaCl 溶液中 , 聚苯胺和蒙脱土共混复合涂料的腐蚀电位比聚苯胺涂层的腐蚀电位要高 , 如含蒙脱土

0 . 75 % 的复合涂层在浸泡 30 min 后的腐蚀电位为 -555 mV ; 浸泡 5h 后 , 腐蚀电位保持在 -560 mV ,

并且极化阻抗 R P 为 2 . 0 × 10 4 Ω / cm 2 , 而裸露的中碳钢的极化阻抗仅为 8 × 10 2 Ω / cm 2 ,

相差两个数量级。腐蚀电流随着蒙脱土含量的增加明显下降 , 无蒙脱土时 , 腐蚀电流为 12 . 0 μ A/ cm 2

; 当蒙脱土含量为 0 . 75 % 时 , 腐蚀电流下降到 2 . 4 μ A/cm 2 ; 而当蒙脱土含量达到 3% 时 , 腐蚀电

流仅为 0 . 5 μ A/ cm 2 。由于腐蚀电流的急剧下降 , 极化电阻的提高 , 腐蚀速度随着蒙脱土含量的增加

急剧下降。裸露钢的腐蚀速度为 2 . 19mm/ a ; 没有蒙脱土时的腐蚀速度为 0 . 59 mm/a; 当蒙脱土含量为 0

. 75 % 时的腐蚀速度为 0 . 11 mm/a; 当蒙脱土含量为 3% 时 , 腐蚀速度仅为 0 . 025 mm/a [13] 。

聚苯胺和蒙脱土共混复合涂料实际上是通过原位聚合共混而成的 , 它需要对有机物质有亲和性的蒙脱土 , 才

能使苯胺插入蒙脱土层中进行聚合。显然 , 该制备方法比其他共混复合涂料繁琐。

金属粒子也用来制备聚苯胺共混复合涂料 [14] 。金属粒子的氧化起牺牲阳极保护作用 , 同时氧化后的金属能

提高涂料的硬度和耐磨性。金属粒子与聚苯胺的共混复合涂料还需加入树脂粘结剂、固化剂等。一般所选择的

树脂粘结剂必须含有亲水和亲油两种基团 , 因此可制成水性涂料。与传统的涂料相比 , 这种涂料在防腐蚀、

附着力、硬度、稳定性方面具有优势 , 能适用于更宽的 pH 值范围。

3 　聚苯胺复合涂料的应用

虽然目前人们对聚苯胺防腐涂料的作用机理还没有达成共识 , 但是人们在已掌握的技术下 , 对聚苯胺防腐涂

料的应用进行研究 , 发现它在许多传统涂料不能满足的环境下具有特殊的防腐功能。

3. 1 　海上设施的防腐

海水是自然界中量最大 , 而且具有很强腐蚀性的天然电解质。海上设施 , 如船舶、采油平台、码头等常年处

于海洋的腐蚀环境中 , 受到的破坏是非常大的。由于影响腐蚀的环境因素很多 , 如气温、氧含量、水深、流

速、潮汐、海洋微生物等 , 因此选用涂料时 , 要考虑到它们的影响 , 将其作为选择涂料的依据。其中 , 海

洋微生物的作用是导致海上设施局部腐蚀失效的主要因素 [15] 。

要防止海洋微生物的作用 , 就要使微生物不在涂层上吸附繁衍。传统涂料的做法是在涂料中加入重金属离子 (

如 Cr 2+ ,Cu 2+ ) 等 , 利用重金属离子的作用固化微生物蛋白质 , 杀死吸附在涂层上的微生物。但是涂层

中的无机重金属离子由于与有机涂层结合不稳定 , 容易析出 , 从而杀死了船舶附近的微生物 , 造成环境污染

。目前人们尝试利用改变聚苯胺涂层的 pH 值 , 使其稳定在酸性范围 , 而不利于适合碱性海水中生存的微生

物的吸附与生长 , 从而达到防污防腐目的。当然 , 要在海洋环境下保持涂层的 pH 值稳定在酸性范围内 , 对

用来掺杂聚苯胺的质子酸就提出了较高的要求 , 即掺杂酸的相对分子质量不能太小 , 例如 , 掺杂 HCl 的聚

苯胺涂料就不能在海水中保持稳定的 pH 值 , 磺酸和十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺涂料则有稳定的 pH 值 ,

将其与环氧树脂复合后 , 在南海的海水中经过 6 ～ 9 个月后受污染的面积不到 10 % [16] 。这种涂料虽然

离商业应用还有一段距离 , 但是对于解决海洋环境下涂料污染问题找到了一条新途径。

国外已经研究出几种能成功应用于商业上的聚苯胺防腐涂料 , 如 CORRPASSIV TM[1 ～ 2] 、 ORMECON TM[3]

、 Versicon TM[4] 、和 Corepair TM[5] 等 , 其中 Skippers CORRPASIVE [17] 是一种海洋防腐涂料 , 已

成功应用于船舶、港口和码头的防腐。它由含有聚苯胺的底漆、中涂漆和面漆组成 , 使用时应根据受保护的物

体与水线的相对位置调整它们的成分。采用这种涂料的保护效果明显比传统涂料的保护效果好 , 而且使用寿命

要长 5 倍。

一种不需要对底材进行预处理就能直接使用的聚苯胺涂料也已开发 [18] , 是在环氧树脂中加入聚苯胺而制得

。这种涂料能够保护海洋环境下使用的铝合金 , 而且对 pH 值不敏感 , 在海洋环境中可不进行脱掺杂和去质

子化 , 比较稳定。由于不需要对底材进行预处理 , 减少了施工工序 , 使用非常方便。

最近国外又开发了一种含有聚苯胺的新涂料 [19] 。聚苯胺作为一层外壳包覆在具有强酸性官能团的核心聚合

物上 , 形成一种 “ 核 - 壳 ” 结构的复合粒子 ( 粒径小于 10 μ m) 。其基料为丙烯酸的聚合物 ( 共聚

物 ) 、醋酸乙烯聚合物、乙烯 / 丙烯共聚物、苯乙烯 / 丙烯共聚物、聚氨酯、聚氯乙烯等或它们的混合物 ,

其用量为 0 ～ 25 % 。涂覆这种涂料的钢板经 5% 的 Na - Cl 盐雾试验表明 ,120 d 后钢板既不起泡也不生

锈 , 并且在有划痕的一侧也具有良好的抗腐蚀性 , 可用于水线附近防腐。

一种加有氧化亚铜的聚苯胺涂料可解决重金属析出而引起的环境污染 [20] 。这种聚苯胺涂料以有机溶剂或水

为介质 , 采用质子酸为掺杂剂制备了导电聚苯胺的分散液 , 在与环氧树脂、聚氨酯、氯化橡胶等共聚物或水

溶性硅酸盐、醇溶性的部分水解正硅酸乙酯、氧化亚铜等共混后制备了固含量为 5% ～ 85 % 的导电涂料 , 电

导率为 10 -6 ～ 10 S/cm, 在海洋环境下电导率保持稳定 1 年 , 在避免了传统涂料中的重金属析出引起的环

境破坏的同时还有效地阻止了海洋生物在船舶上的附着 , 可用于船舶的防污防腐涂料。

一种不需要任何溶剂的涂料也已开发 [21] 。该涂料以聚苯胺 / 脂肪族多元胺的溶液作为环氧树脂混合固化剂

, 与稀释剂、消泡剂、增塑剂等共混 , 不加任何溶剂 , 制得一种新型无溶剂、无污染的防腐涂料。将配制的

涂料涂覆在处理好的钢板上 , 控制厚度为 10 ～ 200 μ m, 室温下 10 ～ 24 h 固化 , 制得一层均匀透明的

蓝色漆膜。将涂有涂料的钢板浸泡在 3 . 5% NaCl 溶液中 , 室温、空气中放置 2 个月 , 然后将涂层从钢板

上除去 , 观察钢板表面的腐蚀情况 , 发现表面有一层致密的黑色物质 , 经 XPS 检测证明其为 Fe 3 O 4 和

Fe 2 O 3 , 将这层氧化物刮掉后 , 发现其底层仍为光亮的金属铁 , 说明它有很好的防腐效果。用塔菲尔曲线

方法测得其腐蚀速度为 0 . 01 ～ 0 . 05 μ A/cm 2 , 特别适用作船舶的防腐涂料。

3. 2 　油罐防腐涂料

在油罐腐蚀中 , 由于材料的热应力、机械应力、不同金属的相互接触以及金属材料本身的不均匀性 ( 如成分

、组织、表面状态和腐蚀产物沉积 ) 等原因造成电极电位的差别而形成的电化学腐蚀是最主要的、也是危害最

大的一种腐蚀。而油品中含有的水、氯化物、硫酸钠和钙镁铁盐以及盐酸、硫酸、氢硫酸等电解质 , 为电化学

腐蚀创造了必要条件 [22] 。因此 , 在传统的 52 　　　油罐涂料中 , 将某些有良好导电性能的金属粉末或

者炭黑、石墨等作为填料加入 , 希望通过它们形成导电网络而使整个油罐的电位趋于一致 , 从而抑制油罐的

电化学腐蚀。但是 , 由于这种无机小分子和有机高聚物之间的结构差异 , 使导电填料在基料中的分散性不良

, 很难形成稳定的均相体系 , 从而影响导电性 ; 而且这种结构上的差异往往会导致无机小分子的析出 , 使电

导率不稳定 , 使用一定时间后电导率下降 , 直接影响到涂料的防腐性能。聚苯胺本身就是一种有机高聚物 ,

与无机小分子相比 , 它与涂料中的其他有机组分有良好的相容性 , 更能在涂料中稳定存在 , 同时它的掺杂态

聚合物具有导电功能 , 因此 , 它能代替传统涂料中的导电物质形成稳定的导电网络 , 用于油罐防腐涂料中。

针对油罐防腐涂料的特点 , 开发了 [23] 以漆酚缩甲醛树脂、酚醛树脂、聚苯胺为主体的防腐涂料 , 具有优

良的抗静电性和耐油性。由于单独的酚醛聚苯胺对汽油表现出溶解性能 , 所以不能单独采用酚醛清漆和聚苯胺

复合配制抗静电耐油涂料。随着漆酚缩醛度的提高 , 漆膜的耐油性明显提高 , 而且常温下干燥时间缩短 , 成

膜性好 ; 但漆膜的其他性能 , 如附着力、耐冲击性则变差。由于漆膜的主要性能是耐油、导电 , 所以缩醛度

应较高 , 附着力可通过加入其他物质进行改性。但是 , 漆酚醛的用量不能太大 , 过大会导致导电率的下降甚

至不导电。控制漆酚缩醛清漆固含量在 41 % 左右 ,PAN 与漆酚的质量比为 0 ～ 15 , 以二甲苯 / 正丁醇混

合溶剂充分溶解聚苯胺 , 可配成聚苯胺复合抗静电油罐涂料。

3. 3 　管道防腐涂料

管道防腐涂料包括管道内防腐涂料和管道外防腐涂料两种。管道内防腐涂料的防腐性能受到所输送介质的化学

性质、流速、温度等的影响 , 不同的输送介质所采用的防腐涂料是不同的。管道外防腐涂料主要考虑管道所处

的环境 , 如空气、土壤等 , 根据环境选择涂料。聚苯胺防腐涂料主要用于管道内的防腐 , 尤其是石油管道和

污水处理管道。

CORRPASIVE 4900 [17] 是一种含有聚苯胺的管道防腐涂料 , 由德国的 Ormecon 研制。它由分散有聚苯胺的底

漆和环氧树脂面漆组成 , 应用于城市污水处理系统中。涂有这种涂料的普通钢材可以代替不锈钢 , 在降低建

设费用的同时还能提供优良的保护性能。虽然这些涂料需要根据不同的使用环境调整组分 , 但是比起其他尚处

于实验室阶段的聚苯胺防腐涂料 , 这确实是一个不小的进步。

3. 4 　高耐磨防腐涂料

高耐磨涂料能够在有摩擦的场合下进行防腐 , 在船舶和输送管道中应用最多。这种涂料需要加入具有耐磨性的

填料以提高它的耐磨性。王杨勇等人 [24] 将环氧树脂与聚苯胺和稀释剂混合 , 研磨后再按 (10 ～ 20) ∶ 1

的比例与酚醛胺、聚酰胺、稀释剂混合均匀 ; 涂覆在金属表面 , 室温下固化得到涂层。该涂层能在金属表面

形成一层致密的薄膜 , 提高了钢的腐蚀电位 ; 而且所得涂层具有很高的硬度和优异的耐磨性 , 可以在涂层划

伤后 , 通过在金属表面生成钝化膜而使金属免于腐蚀。

强军峰等人 [25] 采用环氧树脂 / 多元胺的固化体系为主要成膜物 , 以高细度氧化铝和氧化硅等为填料 , 并

加入聚苯胺等辅助成分 , 成功地解决了硬度与柔韧性之间的矛盾 , 制备了一种高耐磨、高硬度防腐涂料。其

主要原料为 E-44 、 E-51 型环氧树脂 ; 甲基异丁基甲酮和辅助溶剂 ; 氧化硅、氧化铝、聚苯胺、炭黑、钛

白粉等填料和颜料 ; 多元胺类混合固化剂。制备方法为将 E-44 和 E-51 溶于适量溶剂中 , 加入颜填料 , 再

加入偶联剂后球磨 2 h, 制得 A 组分。多元胺类为 B 组分。 A 组分与 B 组分按质量比 14 ∶ 1 混合 , 即

制得高耐磨性防腐涂料。这种涂料的硬度为 0 . 68 , 耐磨性为 3, 可以在海洋防腐与石油管道防腐等多种领

域中应用。

4 　展　望

聚苯胺复合涂料作为一种新型的无污染涂料 , 获得了广泛研究。由于聚苯胺本身的多孔性和低粘附性等特点 ,

使其必须与其他组分复合才能达到理想的防腐性能。目前虽然已取得了一定范围的商业应用 , 但还有许多问题

急待解决 : 其一 , 对聚苯胺的防腐机理还没有形成统一的认识 , 给开发性能优良的涂料造成了困难 ; 其二

, 聚苯胺在共混复合涂料中的分散性能还有待进一步改善 , 分散性能的提高不但可以提高涂料的防腐性能 ,

同时也可以减少涂料中聚苯胺的含量 , 降低成本。