所有导电高分子材料中,聚苯胺是目前第一种可实用化的导电聚合物。它的导电作用是基于PH<7时,离子在聚苯胺聚合体中的掺杂与脱掺杂过程来体现的,且在酸性环境中,它的结构性能非常稳定。PH值>7或等于7时,聚苯胺呈现出较强的钝化状态。这在我们的实验及众多文献资料中都得到了证实。根据导电聚苯胺的这种特性,可以推断用它做某些金属物质的防腐蚀材料,是很有可能的。
金属的防腐蚀过程目前分为三大类:金属的阳极保护;金属的阴极保护;以及金属表面的非金属涂装保护。金属的阳极保护是指在某种金属表面镀覆一种电极电位较低的金属材料,在腐蚀环境中电位较低的金属材料首先被腐蚀而起到一种保护作用(如:钢铁表面镀覆金属锌);金属的阴极保护是指在金属表面镀覆一种电位较高的耐腐蚀金属材料,在腐蚀环境中将低电位金属完全包覆,把低电位金属与腐蚀性物质隔绝开来(如:钢铁表面镀铜);金属表面的非金属涂装保护,就是在金属表面涂漆使易腐蚀金属材料与外部环境隔离而起到保护作用。而用于腐蚀与防护的导电聚苯胺,它的防腐蚀机理与以上这几种方式相比则有着明显优势。
导电聚苯胺的防腐机理主要是通过含有导电聚苯胺的材料与金属基材接触并相互作用而达到防腐蚀作用的,其作用机理如下:
(1) 导电聚苯胺与金属基材接触,使金属基材的电化学腐蚀电位正移,即容易腐蚀的金属(如钢、铸铁、铝、铜等)由原有的负腐蚀正位向正电位移动,达到或接近贵金属(如金、银等)的电极电位。
(2) 使金属基材发生钝化,对不同的金属,相应的形成一层致密、稳定的氧化层(如Fe2O3、Al2O3等)。
(3) 聚苯胺的催化特性可让聚苯胺在极低的浓度下长期发生作用。
其防腐机理可总结如图2所示:
图2.导电聚苯胺与金属的相互作用如图示所示,以铁为例,由于导电聚苯胺(EB或EB盐)的愧疚化还原电位约为0.5-0.7V/SCE,而铁的氧化还原电位为负0.64V/SCE,因此EB首先将Fe氧化,使其形成环境稳定氧化物(Fe2O3和Fe3O4等)。而EB自身被还原为还原态的LEB,LEB由于在空气中不稳定,重新被氧化为EB或EB盐,因此导电聚苯胺在金属铁的反应中,是可逆的反应过程,而氧化铁是化学和热力学稳定的,铁与氧化铁之间变化是不可逆的反应过程。这种可逆性的差别,对导电聚苯胺作用十分重要,理论上可采用很少的聚苯胺,即可达到良好的防腐效果。
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