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聚苯胺（PANI）是一種具有極強工業(yè)應(yīng)用前景的、新型的金屬防腐和保護(hù)材料，與常見的添加劑及緩蝕劑相比沒有任何的環(huán)境副作用，是一種符合時代和科技發(fā)展的綠色添加劑及緩蝕劑載體。
早在1985 年，Deberry發(fā)現(xiàn)在不銹鋼上電沉積的聚苯胺膜能顯著降低不銹鋼在硫酸溶液中的腐蝕速率，從此聚苯胺和其它導(dǎo)電高分子作為一種新型的防腐蝕材料，開始受到人們的關(guān)注，并逐漸成為當(dāng)前腐蝕科學(xué)領(lǐng)域研究的一大熱點。
目前，聚苯胺具有優(yōu)異的防腐蝕性能，已被大量實驗現(xiàn)象證實，聚苯胺防腐蝕涂層已經(jīng)在德 國、美國和中國等國家部分商業(yè)化。
01 聚苯胺的結(jié)構(gòu)與性能
聚苯胺是從苯胺單體出發(fā)，通過化學(xué)氧化聚合或電化學(xué)聚合得到的一類導(dǎo)電高分子材料。聚苯胺可分為本征態(tài)和摻雜態(tài)兩種形式，本征態(tài)聚苯胺可視為對苯二胺單元和醌二亞胺單元的共聚物。
本征態(tài)聚苯胺的結(jié)構(gòu)式
本征態(tài)聚苯胺可通過化學(xué)、電化學(xué)或光的方式摻雜得到摻雜態(tài)聚苯胺，摻雜態(tài)聚苯胺的電導(dǎo)率可隨摻雜率的不同而不同。摻雜態(tài)的聚苯胺能夠通過化學(xué)、電化學(xué)或光的方法進(jìn)行脫摻雜，這種摻雜－脫摻雜是可逆的。
不同氧化態(tài)聚苯胺之間的可逆反應(yīng)
02 聚苯胺防腐涂層的制備方法
目前，聚苯胺防腐涂層的制備方法主要有電化學(xué)沉積法、共溶和／或共混涂裝法。
?。?）電化學(xué)沉積法
電化學(xué)沉積法是指通過電化學(xué)的方法在金屬表面直接沉積形成PANI層，電位的施加方法主要包括恒電流法、恒電位法、脈沖極化法和動電位掃描法。PANI一般在酸性溶液中進(jìn)行聚合。由于電極材料、施加電位以及電解質(zhì)溶液的組成及其pH值等對苯胺的聚合都有影響。因此，當(dāng)前這種制備PANI涂層方法采用的條件仍不統(tǒng)一。
?。?）共溶
共溶是指將PANI與傳統(tǒng)的聚合物完全溶解在一起，形成均以溶液進(jìn)行涂覆，待溶劑揮發(fā)后形成涂層。這種方法具有一定的缺點：因為PANI在常用的大多數(shù)有機(jī)溶劑中的溶解度較低，雖然在高沸點溶劑中有一定的溶解度，但是這些溶劑的沸點均較高、揮發(fā)慢，往往在涂層中有殘留，對涂層質(zhì)量有一定的影響。另外，這些溶劑往往毒性較大，比較昂貴，應(yīng)用時受到限制。
?。?）共混
共混是指將PANI作為現(xiàn)有防腐涂料的添加劑，與常規(guī)涂料如環(huán)氧樹脂涂料等混合并進(jìn)行涂敷，利用PANI和其他組分間的相互作用提高這種共混涂料的防腐性能。這種方法是當(dāng)前研究PANI防腐應(yīng)用最多的方法，研究表明通過PANI與樹脂或原有涂料共混制備的防腐涂料不但能夠提高涂料的保護(hù)性能，還能提高涂層的的附著力和對水的屏蔽作用。
03 聚苯胺納米防腐涂料的研發(fā)及應(yīng)用情況
聚苯胺納米防腐涂料更具有獨特的耐劃傷和耐點蝕性能，與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可用于各種金屬的防腐，成本低廉，對環(huán)境無影響等優(yōu)點，在很多領(lǐng)域如石油工業(yè)輸送管線，船塢，軍艦，通訊鐵塔，鐵路橋梁等許多要求耐久性設(shè)施的防腐都具有廣闊的應(yīng)用前景，并特別適合于海洋和航天等嚴(yán)酷條件下金屬腐蝕的防護(hù)。
由于聚苯胺納米防腐涂料具有廣闊的市場前景，不少公司先后投入工業(yè)研究。美國AlliedSignal公司在聚苯胺的制造及應(yīng)用上獲得了30多項專利。Mon Santo公司獲得了數(shù)十項相關(guān)專利，這些專利最后都被德國的Ormecon公司所收購。
德國的Wessling于1993－1994年開發(fā)出工業(yè)用聚苯胺防腐涂料后，于1996年7月成立了Ormecon公司專門從事聚苯胺的研究及開發(fā)，已經(jīng)研究出聚苯胺防腐涂料并進(jìn)入市場，并得到了市場認(rèn)同。如CORRPASSIV，ORMECONTM，Version等。其中SkippersCORRPASIV4900是一種海洋防腐涂料，已成功應(yīng)用于船舶，港口和碼頭的防腐。
國內(nèi)對于聚苯胺防腐涂層研究也逐漸被引起重視。天津大學(xué)化學(xué)工程研究所教授、博導(dǎo)、國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家王紀(jì)孝教授，二十年來一直專注聚苯胺納米材料的制備與應(yīng)用研究。目前，產(chǎn)品的控制制備水平和污染控制水平處于世界前列，是世界范圍內(nèi)唯一制備多種顏色聚苯胺納米材料的實驗室，已申請多項國家發(fā)明專利。聚苯胺納米球、納米線、納米片的生產(chǎn)已達(dá)工業(yè)化規(guī)模，技術(shù)水平世界領(lǐng)先，產(chǎn)品的綜合指標(biāo)遠(yuǎn)超國內(nèi)、外同類產(chǎn)品，形成了完整的系列產(chǎn)品質(zhì)量控制體系，是具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、高性能的重防腐涂料產(chǎn)品，在海洋環(huán)境下防腐時效超過30年，可廣泛應(yīng)用于石油化工、海洋風(fēng)電、管道儲罐、機(jī)械設(shè)備、橋梁隧道等領(lǐng)域。
值得指出的是，在防腐涂料海上掛板實驗的過程中，研究還發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電態(tài)聚苯胺具有防止海生物附著的能力。此外，中科院長春應(yīng)化所、西安交通大學(xué)等也開展了聚苯胺防腐涂料的研究工作。
04 納米聚苯胺防腐涂料發(fā)展前景
目前，聚苯胺防腐涂料已取得了一定范圍的商業(yè)應(yīng)用，但還有許多問題亟待解決： 首先，聚苯胺防腐機(jī)理需要更加細(xì)致的研究，闡明聚苯胺在不同環(huán)境中所發(fā)揮的具體作用，有針對性地開發(fā)出特種聚苯胺涂料，滿足不同環(huán)境下的防腐要求。其次，聚苯胺和基體樹脂共混是制備聚苯胺防腐涂料最具實用性的方法。因此，提高聚苯胺在基體樹脂中的分散性顯得十分必要。分散性的提高不但可以提高涂料的防腐性能，同時也可以減少涂料中聚苯胺的含量，降低成本。降低成本的同時也降低了聚苯胺對基體樹脂物理機(jī)械性能（例如附著力，柔韌性，致密性等） 的破壞。第三，研究聚苯胺同其他有機(jī)、無機(jī)填料的配伍性。目前大部分的研究工作都是針對聚苯胺／基體樹脂的雙組分體系進(jìn)行的，在實際使用中的涂料往往要添加很多有機(jī)、無機(jī)填料組分，聚苯胺和這些組分的配伍性如何，還需進(jìn)一步深入研究。
聚苯胺涂料未來發(fā)展的方向可以歸納為以下幾個：
?。?1） 專用化： 研發(fā)在航空航天、海洋等特殊環(huán)境下使用的重防腐涂料，以及不同金屬之間相互耦接情況下使用的聚苯胺防腐涂料。
?。?2） 環(huán)?；?開發(fā)水性聚苯胺涂料、高固分聚苯胺涂料、紫外光固化涂料等系列綠色環(huán)保的涂料。
?。?3） 低成本化： 通過合理的涂層設(shè)計以及增強聚苯胺的分散性，來提高聚苯胺涂料的防腐性能，降低聚苯胺的用量，降低成本。
05 技術(shù)推介
?。?）技術(shù)特征
杰耐羅納米聚苯胺重防腐涂料是采用新技術(shù)、新方法、新材料制備的高性能防腐涂料，原料完全國產(chǎn)化，并具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。經(jīng)檢測，納米聚苯胺涂料的階段性檢測報告（報告時間為2017年10月23日，報告中鹽霧試驗：11500小時，實際：11928小時），至今已超過30000小時，鹽霧試驗仍完好，防護(hù)水平處于國際領(lǐng)先水平。杰耐羅納米聚苯胺涂料以環(huán)氧樹脂、聚氨酯、呋喃樹脂等基體樹脂、以高分子納米材料、功能性助劑、溶劑、固化劑等組成的雙組份涂料，可作為底漆、中間漆或面漆使用。產(chǎn)品體系分為：溶劑型、水性和全固含的防腐涂料系列。產(chǎn)品涂層在金屬表面可形成防護(hù)型鈍化膜，防腐性能優(yōu)異，具有良好的力學(xué)性能，漆膜堅韌耐沖擊；適用于常用處理等級的基材表面（Sa2.5或者St3）。
?。?）相關(guān)產(chǎn)品
?。?）工程案例
萊鋼Ⅱ廠連鑄Ⅰ車間二冷室防腐工程：二冷室腐蝕環(huán)境惡劣。腐蝕強度≧12mm／年； 相當(dāng)于普通海洋腐蝕強度的60倍以上；相當(dāng)于 ISO9223－2012中最高腐蝕強度的17倍以上。
萊鋼Ⅱ廠連鑄Ⅰ車間二冷室換（溫度：85℃以上，相對濕度：100％，鹽度：飽和，有機(jī)械振動，設(shè)備每周停止運行一個班檢修，約4小時與室溫接近）。
10mmH型鋼在萊鋼二冷室內(nèi)一年時的腐蝕狀態(tài)
萊鋼Ⅱ廠連鑄Ⅰ車間二冷室鋼構(gòu)涂裝現(xiàn)場（涂層厚度：200μm）
索普（集團(tuán)）低溫?fù)Q熱器防腐工程：換熱器腐蝕強度≧12mm／年 相當(dāng)于普通海洋腐蝕強度的60倍以上；相當(dāng)于ISO9223－2012中最高腐蝕強度的17倍以上。
換熱器防腐工程（溫度：－5℃，換熱器管內(nèi)為20％食鹽水、管外為液氨，涂層厚度40μm，設(shè)備運行17個月，尚未發(fā)生腐蝕泄露問題。
索普（集團(tuán)）低溫?zé)峤粨Q器防腐工程
中石化普光天然氣凈化廠硫磺儲運地下廊道防腐工程
硫化氫環(huán)境鋼構(gòu)防腐工程（涂層厚度：200μm）
湘鋼焦化廠煤氣管道防腐工程
湘鋼焦化廠煤氣管道防腐工程（涂層厚度：200μm）
美鉆能源深海采油樹設(shè)備防腐
水下采油樹系統(tǒng)
?。?）公司介紹
上海平耐實業(yè)有限公司成立于2006年，總部位于上海，是一家集納米重防腐涂料、氟碳涂料、陶瓷涂料、特種涂料等研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)為一體的高科技企業(yè)，品牌包括杰耐、杰耐羅、平耐、耐瓷等。公司旗下?lián)碛猩虾＝苣突た萍加邢薰炯捌侥托虏牧峡萍迹ㄉ綎|）有限公司全資子公司?，F(xiàn)有華東生產(chǎn)基地坐落于上海奉賢化工園區(qū)，華北生產(chǎn)基地位于山東省菏澤市，占地面積60余畝。公司先后與天津大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等知名高校開展校企合作，并建立聯(lián)合實驗室等。公司“以科技創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)聚焦，生態(tài)共建”作為核心發(fā)展理念，在聚焦高性能涂料研發(fā)創(chuàng)新的同時，積極推進(jìn)“事業(yè)合伙人”發(fā)展機(jī)制，致力于打造成為一家立足中國、服務(wù)全球的綜合性涂料產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。
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