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聚苯胺/水系高分子复合物的研究

谢素玲  
【摘要】:聚苯胺价格低廉易得,导电性能优良,结构多样化,在空气中稳定性好,具有独特的掺杂机制,制备方法简单,因而受到研究者的关注,在二次电池、电致变色、电磁屏蔽特别是金属防腐等领域有着广阔的应用前景。但是,聚苯胺分子的溶解和粘结性能都很差,必须将其与其它的涂料组分复合才能达到良好的防腐蚀效果。随着人们环保意识的日益增强,防腐涂料也朝着环保、节能、高效的方向发展,水性涂料成为涂料发展的一个重要方向和研究热点。水性环氧树脂涂料和水性丙烯酸乳液涂料具有良好的抗腐蚀性、柔韧性和附着力,且干燥迅速、复涂时间短,因而在防腐涂料领域具有广阔的应用前景。本文利用掺杂态聚苯胺分别和水性环氧树脂与水性丙烯酸乳液进行共混,制得聚苯胺/水系高分子复合物,主要对复合物的力学性能和耐腐蚀性进行了研究。 本文在过氧化钨酸-过氧化氢均相催化氧化体系中,分别用盐酸和对甲基苯磺酸掺杂合成出掺杂态聚苯胺。反应终了后,加入碘化钾除去体系中剩余的过氧化氢。产物分离过程中,使用了抽滤法与甲苯-水共沸蒸馏法两种方法。与抽滤法相比,用共沸蒸馏法处理反应后能得到高产率的掺杂态聚苯胺。使用傅立叶红外吸收光谱(FTIR)和紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)研究了两种掺杂态聚苯胺的化学构造变化。使用四端子法测定了掺杂态聚苯胺的导电性能,其导电率能达到10-3S/cm数量级。 在聚苯胺/水性环氧树脂复合物制备工艺中,采用较为传统的方法,即分别合成聚苯胺和水性环氧树脂乳液,再将二者按适当的比例进行机械共混制得复合物防腐涂料。在固化温度一定的条件下,探讨固化剂用量对复合物力学性能的影响,实验结果表明,在聚胺固化剂XCT-802:水性环氧树脂=20:100时,复合物涂层的力学性能最佳。本文分别探讨了聚苯胺添加量对聚苯胺/水性环氧树脂复合物涂层电导率、力学性能、硬度和附着力的影响。测试结果表明,在聚苯胺添加量分别为20%、3%、20%和25%时,相应性能指标达到最佳。利用固含量为30%的丙烯酸乳液与聚苯胺进行机械共混得到聚苯胺/丙烯酸乳液复合物。在聚苯胺的添加量为20%-25%时,复合物的硬度改善比较显著;在聚苯胺的添加量为25%时,复合物对基材的附着力最佳。


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