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聚苯胺复合涂层在钢材上的防腐应用及发展趋势卢勇;冯辉霞;孔佩佩【摘要】针对炼油化工设备所处酸碱盐等化学物质腐蚀环境下导致的电化学腐蚀问题,本文提出采用导电聚合物的复合涂层方法来应对钢材防腐蚀.本文详细讨论了聚苯胺涂层的3种防腐机理,有钝化作用,屏蔽作用和缓释机理,分析总结了各类聚苯胺及其复合涂层在钢材等金属材料的防腐蚀应用,着重阐述了聚苯胺/无机复合涂层的应用,并展望了聚苯胺基涂层在防腐蚀方面的研究趋势.聚苯胺与其他材料的复合,尤其是二元及多元复合材料,以及复合后防腐机理的研究将会是以后研究和开发的趋势,而聚苯胺复合涂层制备和针对环境的防腐研究,可为其在炼厂复杂环境中的进一步应用研究提供参考.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)008【总页数】9页(P27-35)【关键词】钢材;聚苯胺;复合物;防腐【作者】卢勇;冯辉霞;孔佩佩【作者单位】兰州理工大学石油化工学院 ,兰州730050;中国石油兰州石化公司研究院 ,兰州730060;兰州理工大学石油化工学院 ,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院 ,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TG179石油化工装置的关键设备如换热器，水冷器因所处环境复杂，腐蚀不可避免。
常减压塔顶的SO2，SO3，HCl，NOx，H2S和H2O等酸性混合气体在换热过程中被冷凝，会生成硫酸、盐酸、氢硫酸等对工业设备有严重的腐蚀性，就会引起露点腐蚀[1]，NH4Cl-NH4HS铵盐腐蚀[2]，工业循环水中存在的硫酸盐还原菌，铁氧化菌、锰氧化菌等微生物则会引起微生物腐蚀[3-4]，沙子，污泥等引起垢下腐蚀[5]，国内炼厂现有的换热设备主要由碳钢和合金钢等材料制造，不同类型材料的优缺点各异而用途不同，不同的钢材在HCl-H2S-H2O环境中，表现出不同的腐蚀形态，碳钢表现为均匀腐蚀[6]，不锈钢容易发生点蚀 [7-8]，点蚀的破坏性极强，若得不到及时控制持续发展，会有腐蚀穿孔的危险，这将会带来巨大的安全隐患，有可能引发安全事故，造成重大经济损失和人员伤亡。
聚苯胺的应用一、聚苯胺可用作防腐蚀涂料德国科学家成功研制出一种基本上完全不怕生锈和腐蚀的塑胶涂料，这意味着日后要制造寿命过百年的汽车、游艇和大桥，将不再是天方夜谭。
研究人员发现，在金属表面涂上聚苯胺涂料之后，能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用，遏止金属生锈和腐蚀。
这种塑胶涂料成本低，用法简便，而且不会破坏环境。
简单而言，锈蚀是由金属原子与氧气结合而成，并会削弱金属的结构。
为此人们一般会在金属表面涂上漆油或镀上锌层，以减慢金属氧化成锈的过程。
不过，漆油和锌层的耐用程度却有限。
相对于漆油和锌，聚苯胺的功能大相径庭。
它不是用作屏障，而是充当催化剂，以干扰金属氧化成锈这个化学反应。
聚苯胺先从金属吸取电子，然后将之传到氧气中。
这两个步骤会形成一层纯氧化物以阻止锈蚀。
在实验室的环境下，用聚苯胺制造出一种「永久耐用的有机金属」，其防锈能力较锌强一万倍。
在实地测试方面，聚苯胺的防锈效能则下降至介乎锌的三至十倍，这已是很大的进步，并且还有更大的潜力提升性能。
纳米聚苯胺还可以制成聚苯胺/环氧共混体系、聚苯胺/聚氨酯共混体系、聚苯胺/聚酰亚胺共混体系、聚苯胺/苯乙烯丙烯酸共聚物（SAA）共混体系以及聚苯胺/聚丁基异丁酸酯共混体系等，这些共混物可用于各种场合的表面保护。
这种聚合物涂层优胜于锌之处，还在于其本身不属于重金属，因此对食物链和人体健康的影响较小，而且较锌便宜，更可用于几乎所有金属表面。
目前，日本、韩国、意大利、德国和法国等欧亚国家，都已开始采用聚苯胺。
二、聚苯胺可用作抗静电和电磁屏蔽材料由于它具有良好的导电性，且与其它高聚物的亲合性优于碳黑或金属粉，可以作为添加剂与塑料、橡胶、纤维结合，制备出抗静电材料及电磁屏蔽材料(如用于手机外壳以及微波炉外层防辐射涂料、和军用隐形材料等)。
三、聚苯胺可用作二次电池的电极材料高纯度纳米聚苯胺具有良好的氧化还原可逆性，可以作为二次电池的电极材料。
四、聚苯胺可用作选择电极纳米聚苯胺对于某些离子和气体具有选择性识别和透过率，因此可作为离子或气体选择电极。
聚苯胺涂层防腐蚀机理聚苯胺涂层防腐蚀机理聚苯胺早在100多年以前就已经被人们发现，但是这种黑绿色的固体在很长一段时间里仅被用作颜料，称为“苯胺黑”。
聚苯胺防腐蚀性能的发现为涂层防腐性能带来了新的提高，尤其是导电聚苯胺，具有独特的电化学性质，可以应用到防腐、防污、防静电涂料等领域。
聚苯胺在涂层中各种状态都有可能发挥防腐蚀作用，哪一种状态效果更好以及防腐蚀机理都尚待进一步研究。
随着研究的深入，聚苯胺新的防腐蚀机理也不断被提出，综合起来主要有以下几种观点。
一、钝化作用聚苯胺的存在导致在金属和不本案膜界面处形成一层致密的金属氧化膜，使得该金属的电极电位处于钝化区，得到保护。
二、空间隔离阴阳极反应聚苯胺具有一定的电荷传递功能，能在铁表面拦截电子，并输送至底漆外部，使大量的阴极反应在该处发生，从而避免了阴极反应在金属涂层界面发生，提高了涂层的防腐蚀能力。
三、离子交换膜作用选择性的透过和阻止具有侵蚀性的阴阳离子，在多层协同作用下达到消除腐蚀反应的目的。
四、缓蚀作用胺类有机化合物的中心原子N上具有未共用的电子对，当金属表面存在空的d轨道时，极性基团中心原子的孤对电子就与空的d轨道形成配位键，这样其分子就吸附在金属表面形成一层起到缓蚀作用的疏水吸附层。
然而聚苯胺的共轭主链结构使它在大多数溶剂中溶解性极差，从而妨碍了它作为缓蚀剂的作用。
五、屏蔽作用涂料通常都具有屏蔽保护的作用，将金属表面与周围腐蚀环境隔开，聚苯胺可在金属表面形成一层致密的薄膜，改善了涂膜的致密性，从而具有良好的防腐蚀保护作用。
六、形成络合物聚苯胺在铁的界面发生氧化还原反应，生成一种络合物，该络合物的氧化电位高于单独聚苯胺的氧化电位，以催化作用推动氧的还原，从而补偿了因铁的溶解而消耗的电荷，将铁的电位稳定在钝化区。
七、电场作用聚苯胺在金属表面形成电场，该电场的方向与电子传递方向相反，因此阻碍了电子从金属向氧化物质（氧气）的传递，相当于一个电子传递屏蔽作用。
聚苯胺的腐蚀防护机理及其在金属防腐中的应用之我见【摘要】聚苯胺是一种新型的化学防护材料，能够起到防治金属被腐蚀的作用，因其良好的防护性能，近年来被广大材料工作者广泛研究，也取得了一定的成果。
本文简单介绍聚苯胺对金属腐蚀的防护机理，并据此谈一点关于其在金属防腐工作中的应用，供广大同仁参考。
【关键词】聚苯胺防腐蚀原理金属防腐聚苯胺是一种可导电的高分子材料，其本身具有极强的稳定性，应用于电子仪器以及军事屏蔽等多个领域，同时由于其完全不怕生锈的特点，可以应用于金属材料的防腐蚀过程。
在应用的过程中，因聚苯胺的物理特性，不能得到广泛的规模化生产，我国在聚苯胺防腐产品的生产上，还没有成功的先例。
1 聚苯胺的防腐蚀机理简介聚苯胺本身具有结构多样化的特点，不同的化学结构的聚苯胺具有不同的物理性质，在颜色和导电率上也有较大的区别，聚苯胺的导电是以掺杂质子酸的方式实现的，在进行掺杂时，聚苯胺化学结构链上的固有电子数目并未发生变化，使其表现出强大的防腐性能。
聚苯胺对金属的防护作用极为显著，但是对于防护的原理，目前的研究尚未打成共识，对聚苯胺的防腐机理有以下几种认识：1.1 形成保护膜使金属钝化金属被腐蚀的过程，是金属分子与空气中的氧气发生化学反应的过程，当聚苯胺存在于金属表面时，会形成致密的氧化膜使金属发生钝化，从而起到保护作用，对于不锈钢材料而言，其表面本身就有一层保护膜，聚苯胺可以修复这层保护膜从而增强其保护作用。
在整个钝化的过程中，一般认为聚苯胺起到的是催化剂的作用，即在保护过程中先被还原，后又被迅速氧化，形成的保护膜使被保护的金属处于钝化状态，从而降低了金属被腐蚀的速度，起到保护作用。
1.2 以涂层效果屏蔽腐蚀以聚苯胺涂层保护金属的效果，与聚苯胺涂层的厚度有一定关系，实验室证明，聚苯胺涂料只有在达到1μm以上时，才会对工件所遭受到的腐蚀作用起到缓解，这种实验结果证明聚苯胺的保护作用有一定的屏蔽效果，体现在化学反应过程中的表现是，使反应中的阴极和阳极实现空间的隔离，从而使金属能够在较长时间内保持钝化状态，提高了金属的防腐蚀能力。
聚苯胺防腐涂料的研究现状及发展贾武强(班级090308,学号090308105)摘要综述了国内外聚苯胺在腐蚀防护领域的最新研究进展。
介绍了聚苯胺的结构和性能、防腐蚀机理、目前制备聚苯胺防腐涂层的3种主要方法，并比较了3种方法的特点。
指出了聚苯胺研究中存在的问题，应用现状和对其发展前景的展望。
关键词：聚苯胺；防腐涂料；研究现状；发展自1985年BeBerry发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用以来[1]，世界各国学者相继开展了这方面的研究，许多科技文献和商业性开发对聚苯胺做为防腐蚀涂层的应用进行了评价。
本文综述了近年来聚苯胺在金属防腐蚀方面的研究进展及应用成果，并展望了今后的研究方向各种金属材料、设备装置在工业环境和自然环境中遭受到不同类型的腐蚀破坏，腐蚀问题遍及国民经济各部门、各行业，对国民经济的发展、人民生活和社会环境产生了巨大危害。
据统计，各国由于腐蚀破坏造成的年度经济损失约占当年GDP的1．5％一4．2％，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属产量的1／3 [2]，我国1998年度因腐蚀造成的损失约2800亿元人民币。
腐蚀除了经济性问题之外，其过程和结果实际上也是对地球上有限资源和能源的极大浪费，对自然环境的严重污染，对正常工业生产和人们生活的重大干扰，带来不可忽视的社会安全性问题。
腐蚀问题可成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展及远程发展的重要制约因素。
为了防止腐蚀，世界各国均投入了大量人力、财力，采用各种手段来进行腐蚀的防护。
传统的对金属设备的防护主要还是以涂敷防腐蚀涂料为主，如普通有机涂料和含有重金属缓蚀剂的涂料等。
但涂层本身难以作为物理阻隔层完全阻止氧气、氢离子等对金属的腐蚀，并且重金属危害人的健康和环境，随着各国对环境问题和经济问题的关注，开发更有效的，环境友好的经济型的防腐蚀涂料已成为的发展趋势。
而聚苯胺防腐蚀涂料的出现给这一问题带来了新的转机。
聚苯胺是当今具有特殊功能的高科技新材料之一，被称为导电高分子新型材料。
《聚磷酸铵及聚苯胺在环氧涂层中的缓蚀机理研究》一、引言在保护金属免受腐蚀的领域中，涂料因其方便性和成本效益而被广泛使用。
尤其是环氧涂层，因其良好的附着力和耐化学腐蚀性，被广泛应用于各种工业环境中。
然而，即使如此，涂层仍然不能完全避免环境中的腐蚀问题。
因此，通过添加具有缓蚀效果的添加剂来提高涂层的防腐蚀性能成为了一种常见的做法。
本文重点探讨了聚磷酸铵（APP）和聚苯胺（PANI）这两种添加剂在环氧涂层中的缓蚀机理。
二、聚磷酸铵（APP）的缓蚀机理聚磷酸铵（APP）是一种具有优良性能的防腐剂，它具有强大的离子交换能力和对金属表面的保护作用。
在环氧涂层中，APP的缓蚀机理主要体现在以下几个方面：首先，APP的离子交换能力可以有效地中和金属表面的腐蚀性离子，如氯离子等。
这可以降低金属表面的电位差，从而减少电化学腐蚀的发生。
其次，APP能够在金属表面形成一层致密的保护膜，这层膜能够阻挡外界腐蚀介质如水、氧气等的渗透，从而防止了金属的进一步腐蚀。
三、聚苯胺（PANI）的缓蚀机理聚苯胺（PANI）是一种具有良好导电性和稳定性的有机高分子材料，它也被广泛应用于涂料防腐领域。
在环氧涂层中，PANI 的缓蚀机理主要包括以下几点：首先，PANI可以提供一种保护层覆盖在金属表面，这个保护层具有良好的阻隔性，可以有效防止水、氧气等腐蚀性介质接触到金属表面。
其次，由于PANI具有优秀的导电性，它可以在一定程度上中和掉因摩擦等原因在金属表面产生的静电荷。
这种中和效应可以有效防止由于静电而导致的腐蚀问题。
此外，PANI还具有氧化还原反应的能力，可以在金属表面形成一层稳定的氧化膜，进一步增强涂层的防腐蚀性能。
四、聚磷酸铵和聚苯胺在环氧涂层中的协同作用在实际应用中，将聚磷酸铵和聚苯胺同时添加到环氧涂层中，二者之间会产生协同效应。
这种协同作用主要表现在：两者在涂层中形成了复合的防腐蚀屏障，不仅可以提供更好的物理阻挡效果，还可以通过离子交换和氧化还原反应等化学作用进一步增强涂层的防腐蚀性能。
0321世纪初0119世纪末0220世纪初聚苯胺的发展历程化学稳定性聚苯胺具有较好的化学稳定性，能够在多种腐蚀性环境中使用。
导电性聚苯胺是一种半导体材料，其导电性能可通过掺杂剂的种类和掺杂程度进行调整。
热稳定性聚苯胺在高温下可保持稳定的物理性能，有利于其在高温环境下的防腐应用。
聚苯胺的基本性质聚苯胺的主要合成方法电化学合成化学合成气相合成01保护金属表面02抑制电化学反应03抑制微生物附着聚苯胺对金属的防腐性能聚苯胺能够增强非金属材料的耐候性和抗老化性能，减缓紫外线、水分等环境因素对材料的破坏作用。
增强非金属耐候性聚苯胺能够抑制微生物在非金属材料表抑制微生物繁殖聚苯胺能够与非金属材料表面形成一形成保护膜010203聚苯胺对非金属的防腐性能高温稳定性聚苯胺在高温环境下仍然能够保持稳定的化学性质和结构，不易分解和氧化。
增强耐腐蚀性在高温环境下，聚苯胺能够提高金属或非金属材料的耐腐蚀性能，减缓腐蚀反应。
抑制高温微生物繁殖高温环境下，聚苯胺能够抑制某些微生物的繁殖，降低生物降解和腐蚀风险。
聚苯胺在高温环境下的防腐性能030201聚苯胺在导电涂料中的应用010203聚苯胺在防腐蚀涂料中具有优良的防腐蚀性能和耐候性，能够有效地保护金属表面免受腐蚀。
聚苯胺在防腐蚀涂料中的制备工艺简单，涂层致密、光滑，具有良好的装饰性和保护性。
聚苯胺在防腐蚀涂料中可以有效地防止水、酸、碱等物质的侵蚀，广泛应用于船舶、桥梁、石油化工等领域。
010203聚苯胺在防腐蚀涂料中的应用123聚苯胺在阻尼涂料中的应用聚苯胺具有优异的电化学性能，可以提高电池的稳定性和寿命。
聚苯胺在电池制造过程中易于控制，生产效率高，降低了生产成本。
聚苯胺在医疗器械防腐中的应用聚苯胺作为医疗器械的涂层材料，能够有效地防止医疗器械表面的细菌滋生和腐蚀。
聚苯胺具有优良的生物相容性，对人体的副作用小，适用于医疗器械的制造。
01020304高效性环保性持久性经济性生产成本高涂层脆性制备工艺复杂对基材要求高聚苯胺的电化学性能会随着时间的推移而降低，因此需要研究新的改性方法以提高其持久性。
聚苯胺的腐蚀防护机理及其在金属防腐中的应用之我见作者：赵慧萍来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第01期【摘要】聚苯胺是一种新型的化学防护材料，能够起到防治金属被腐蚀的作用，因其良好的防护性能，近年来被广大材料工作者广泛研究，也取得了一定的成果。
本文简单介绍聚苯胺对金属腐蚀的防护机理，并据此谈一点关于其在金属防腐工作中的应用，供广大同仁参考。
【关键词】聚苯胺防腐蚀原理金属防腐聚苯胺是一种可导电的高分子材料，其本身具有极强的稳定性，应用于电子仪器以及军事屏蔽等多个领域，同时由于其完全不怕生锈的特点，可以应用于金属材料的防腐蚀过程。
在应用的过程中，因聚苯胺的物理特性，不能得到广泛的规模化生产，我国在聚苯胺防腐产品的生产上，还没有成功的先例。
1 聚苯胺的防腐蚀机理简介聚苯胺本身具有结构多样化的特点，不同的化学结构的聚苯胺具有不同的物理性质，在颜色和导电率上也有较大的区别，聚苯胺的导电是以掺杂质子酸的方式实现的，在进行掺杂时，聚苯胺化学结构链上的固有电子数目并未发生变化，使其表现出强大的防腐性能。
聚苯胺对金属的防护作用极为显著，但是对于防护的原理，目前的研究尚未打成共识，对聚苯胺的防腐机理有以下几种认识：1.1 形成保护膜使金属钝化金属被腐蚀的过程，是金属分子与空气中的氧气发生化学反应的过程，当聚苯胺存在于金属表面时，会形成致密的氧化膜使金属发生钝化，从而起到保护作用，对于不锈钢材料而言，其表面本身就有一层保护膜，聚苯胺可以修复这层保护膜从而增强其保护作用。
在整个钝化的过程中，一般认为聚苯胺起到的是催化剂的作用，即在保护过程中先被还原，后又被迅速氧化，形成的保护膜使被保护的金属处于钝化状态，从而降低了金属被腐蚀的速度，起到保护作用。
1.2 以涂层效果屏蔽腐蚀以聚苯胺涂层保护金属的效果，与聚苯胺涂层的厚度有一定关系，实验室证明，聚苯胺涂料只有在达到1μm以上时，才会对工件所遭受到的腐蚀作用起到缓解，这种实验结果证明聚苯胺的保护作用有一定的屏蔽效果，体现在化学反应过程中的表现是，使反应中的阴极和阳极实现空间的隔离，从而使金属能够在较长时间内保持钝化状态，提高了金属的防腐蚀能力。
聚苯胺金属防腐涂料该系列涂料由耐腐蚀性能优良的环氧树脂，超细聚苯胺、特殊助剂及其它无毒性防锈颜料精制而成，通过国内多家权威机构的测试，具有防腐性能优良、耐酸碱、耐油-水等特性。
在环境温度低于5℃下也可涂装聚苯胺防腐涂料是目前国内外金属防腐涂料最新一代产品，该涂料采用了具有特殊防腐功效的新材料——导电聚苯胺，涂料具有与传统防腐涂料不同的防腐机理——聚苯胺使金属表面形成一种特殊氧化膜，从而大大延缓金属的腐蚀。
其防腐性能比传统富锌涂料要高出3-8倍。
适用于各种钢结构设备保护，如电厂、化工厂、集装箱、海港设备、油舱、管线等，使用安全可靠。
一、产品组成该产品由环氧树脂、超细聚苯胺、特别助剂及其它无毒防锈材料组成，双组份。
二、主要性能指标项目指标测试方法漆膜颜色各色GB9716-88细度μm≤80GB1724-89粘度s80-100GB1723-79固体含量%>65GB1725-89附着力：划圈法级拉开法Mpa1≥3GB1720-88GB5210-85柔韧性mm1-2GB1731-79冲击强度kg·cm50GB1732-79干燥性表干h≤4GB1728-89实干h≤48GB1728-89耐盐水性：120天(5%NaCl)漆膜无变化GB1763-89耐油性：常温120天汽油煤油柴油漆膜无变化GB1734-79耐盐雾，2000h级1GB1771-79遮盖力：G/M2≤200储存稳定性：a 1.5GB6753.3-86三、施工方法及注意事项(一)底材处理1、推荐使用喷砂、除锈，质量应达到Sa2.5级(GB8923-88)，喷砂后应在8小时内涂装。
2、若采用手工除锈，质量应达到ST3级(GB8923-88)。
3、锈蚀不严重的工件可经酸洗、磷化处理后喷涂。
4、涂装前应清除被涂物表面的油污，灰尘等杂物。
(二)配漆1.本涂料为双组份包装，开箱后首先对甲组份进行充分搅拌，然后按比例加入乙组份，混合均匀；使用前最好倒桶一次，经30分钟熟化。
