对导电聚苯胺防腐材料的研究

【摘 要】简述了导电聚苯胺的出现、发展及防腐机理，介绍了导电聚苯胺防腐材料在民用机械设备上的应用研究成果，解决了设备的防腐难题，为导电聚苯胺在设备防腐蚀中的应用提供了依据。

【关键词】导电聚苯胺；腐蚀防护

一、导电聚苯胺防腐机理分析

（1）传统防腐机理。金属防腐方法主要分为永久性和暂时性两大类。对于某些金属制件的长期封存与短期防护等需要利用暂时性防腐的方法。防腐机理是根据吸附理论，防腐材料能在金属表面吸附，使金属的离子化倾向减少，从而减少了金属表面原子的反应能，使金属表面趋于稳定状态。防腐材料中的防腐剂是具有极性的有机化合物，也是表面活性剂，作用机理是利用其在金属表面吸附，隔绝了腐蚀介质与金属的接触，达到防腐的目的。（2）聚苯胺特性。本征型聚苯胺简称PAn，是一种活性聚合物，分别具有三种形态，还原态简称LEB，中间态简称EB，其分子中含有相等比例的氧化和还原链段，氧化态简称PNB。三态之间可以相互可逆转化。不同状态的聚苯胺还可以通过适当的掺杂方式获得导电态聚苯胺，以加强其电子传递功能，其中最重要的是中性聚苯胺（EB）的质子酸掺杂方式，掺杂后生成中间态盐，简称EBS，还原态盐，简称LEBS。（3）导电聚苯胺防腐机理。首先，导电聚苯胺的氧化还原电位低于银而高于铜，远高于铁的氧化还原电位。含有导电聚苯胺的防腐材料存在于钢铁表面上，使铁表面电位上升，电位移向贵金属方向；其次，在钢铁表面与含导电聚苯胺防护油脂之间生成了一层金属氧化膜，这层膜使得铁的电极电位处于钝化区，可防止钢铁的进一步腐蚀，该膜亦称为钝化膜；第三，导电聚苯胺是一种具有氧化还原能力的共轭高分子材料，其氧化态电位比铁高，当二者相互接触时，在水和氧气的参与下两者发生氧化还原反应，在界面处形成一层致密的金属氧化膜，

二、导电聚苯胺防腐材料的研究

（1）导电聚苯胺防腐膏（油脂）。主要是以高粘度、低凝点的锂基脂为基础油，添加导电聚苯胺和辅助添加剂而组成的新型防护封存油脂。特别适用于石油化工设备、海洋船舶、石油工业输送管线、海上石油钻井平台、船坞、高盐碱地域使用的车辆和设施等许多防腐环境特别恶劣条件金属制件的防腐。温度适应范围-50℃～+55℃。可单独、也可与1号或2号防锈油混合作库存金属制件长期封存用油。也适用于低速运转机构的防腐蚀，但不适合于作做高温的机械。其性能使用方法与传统防护油脂一样，可采用涂敷、热浸等。在涂覆防腐膏前，金属表面必须擦拭干净，特别是要去除锈迹。尔后均匀涂覆薄薄一层聚苯胺防腐膏，既可有效阻止空气、水和盐分发挥作用，遏制金属生锈和腐蚀的过程。（2）导电聚苯胺防锈密封胶。是以环氧树脂为主剂，添加导电聚苯胺及辅助添加剂而组成的新型高效防腐密封材料。可用于各种金属构件的螺栓密封防腐。特别适用于石油化工设备、海洋船舶、石油工业输送管线、海上石油钻井平台、船坞等许多防腐环境特别恶劣条件的螺栓密封防腐。该胶的研制成功将是螺纹联接件腐蚀防护技术的新突破。导电聚苯胺防锈密封胶使用方法：施胶前，要将螺栓和螺栓孔的螺纹用清洗剂去油污后晾干，再将此胶涂覆在螺栓和螺栓孔的螺纹表面上，涂胶量为0.5mm～1mm厚，然后将螺栓拧入螺栓孔、拧紧即可使用。（3）导电聚苯胺水箱防腐剂。目前车辆装备水冷却系统普遍腐蚀严重，有的部位锈透、穿孔。水箱及冷却系统零部件腐蚀后易造成漏水，腐蚀产物、锈垢容易堵塞管路，影响对发动机的冷却效果，甚至有可能出现发动机烧损的严重后果。将导电聚苯胺水箱防腐剂添加到发动机冷却系采用的冷却剂中，使水箱及冷却系统零部件腐蚀速度明显降低直至停止，也能起到抑制水垢形成作用。使用过程中，视冷却剂损耗情况，由加水口处可一次性加入，也可随时补加。实验结果表明，使用该防腐剂，将使水冷发动机冷却系统的耐腐蚀寿命提高2～5倍，可以有效解决冷却系统的“跑、冒、滴、漏”等问题。该防腐技术的运用预计是目前国内外采用缓蚀剂技术解决发动机冷却系统防腐蚀的理想方案。对解决应急部队长期存放的车辆发动机冷却系统防腐蚀问题更有其显著的应用价值。（4）导电聚苯胺金属切削液。为了减小工件、机床、刀具受周围介质的腐蚀，要求金属切削液具有一定的防锈作用。防锈作用的好坏，取决于切削液本身性能和加入的防锈添加剂的作用。在气候潮湿地区，特别是精密机加工设备及高精度零件需要，对防锈作用的要求显得更为突出。在现行的切削液中加入导电聚苯胺等替代原配方中的防锈剂，可显著提高切削液的防锈性能，延长工件在工序间周转的抗锈蚀时间，降低机床维护保养工时、费用和劳动强度。成本为市场中等价格，其科技含量处于国内前沿水平。

三、结论

通过实验室对比试验表明：上述防腐材料为提高车辆抗恶劣环境性能提供了新的技术手段；极大地提高了油脂、防锈胶、冷却液及金属切削液的防护性能，对其它防腐材料的开发具有重大促进作用；改进了车辆保养工艺手段、降低了工作强度及提高了车辆保养质量和效率。解决了高温、高湿、高盐雾地区车辆防护与保养的难题，将产生重大的经济效益。