對導電聚苯胺防腐材料的研究

【摘 要】簡述了導電聚苯胺的出現、發展及防腐機理，介紹了導電聚苯胺防腐材料在民用機械設備上的應用研究成果，解決了設備的防腐難題，為導電聚苯胺在設備防腐蝕中的應用提供了依據。

【關鍵詞】導電聚苯胺；腐蝕防護

一、導電聚苯胺防腐機理分析

（1）傳統防腐機理。金屬防腐方法主要分為永久性和暫時性兩大類。對于某些金屬制件的長期封存與短期防護等需要利用暫時性防腐的方法。防腐機理是根據吸附理論，防腐材料能在金屬表面吸附，使金屬的離子化傾向減少，從而減少了金屬表面原子的反應能，使金屬表面趨于穩定狀態。防腐材料中的防腐劑是具有極性的有機化合物，也是表面活性劑，作用機理是利用其在金屬表面吸附，隔絕了腐蝕介質與金屬的接觸，達到防腐的目的。（2）聚苯胺特性。本征型聚苯胺簡稱PAn，是一種活性聚合物，分別具有三種形態，還原態簡稱LEB，中間態簡稱EB，其分子中含有相等比例的氧化和還原鏈段，氧化態簡稱PNB。三態之間可以相互可逆轉化。不同狀態的聚苯胺還可以通過適當的摻雜方式獲得導電態聚苯胺，以加強其電子傳遞功能，其中最重要的是中性聚苯胺（EB）的質子酸摻雜方式，摻雜后生成中間態鹽，簡稱EBS，還原態鹽，簡稱LEBS。（3）導電聚苯胺防腐機理。首先，導電聚苯胺的氧化還原電位低于銀而高于銅，遠高于鐵的氧化還原電位。含有導電聚苯胺的防腐材料存在于鋼鐵表面上，使鐵表面電位上升，電位移向貴金屬方向；其次，在鋼鐵表面與含導電聚苯胺防護油脂之間生成了一層金屬氧化膜，這層膜使得鐵的電極電位處于鈍化區，可防止鋼鐵的進一步腐蝕，該膜亦稱為鈍化膜；第三，導電聚苯胺是一種具有氧化還原能力的共軛高分子材料，其氧化態電位比鐵高，當二者相互接觸時，在水和氧氣的參與下兩者發生氧化還原反應，在界面處形成一層致密的金屬氧化膜，

二、導電聚苯胺防腐材料的研究

（1）導電聚苯胺防腐膏（油脂）。主要是以高粘度、低凝點的鋰基潤滑脂為基礎油，添加導電聚苯胺和輔助添加劑而組成的新型防護封存油脂。特別適用于石油化工設備、海洋船舶、石油工業輸送管線、海上石油鉆井平臺、船塢、高鹽堿地域使用的車輛和設施等許多防腐環境特別惡劣條件金屬制件的防腐潤滑。溫度適應范圍-50℃～+55℃。可單獨、也可與1號或2號防銹油混合作庫存金屬制件長期封存用油。也適用于低速運轉機構的防腐蝕潤滑，但不適合于作做高溫的機械潤滑。其性能使用方法與傳統防護油脂一樣，可采用涂敷、熱浸等。在涂覆防腐膏前，金屬表面必須擦拭干凈，特別是要去除銹跡。爾后均勻涂覆薄薄一層聚苯胺防腐膏，既可有效阻止空氣、水和鹽分發揮作用，遏制金屬生銹和腐蝕的過程。（2）導電聚苯胺防銹密封膠。是以環氧樹脂為主劑，添加導電聚苯胺及輔助添加劑而組成的新型高效防腐密封材料。可用于各種金屬構件的螺栓密封防腐。特別適用于石油化工設備、海洋船舶、石油工業輸送管線、海上石油鉆井平臺、船塢等許多防腐環境特別惡劣條件的螺栓密封防腐。該膠的研制成功將是螺紋聯接件腐蝕防護技術的新突破。導電聚苯胺防銹密封膠使用方法：施膠前，要將螺栓和螺栓孔的螺紋用清洗劑去油污后晾干，再將此膠涂覆在螺栓和螺栓孔的螺紋表面上，涂膠量為0.5mm～1mm厚，然后將螺栓擰入螺栓孔、擰緊即可使用。（3）導電聚苯胺水箱防腐劑。目前車輛裝備水冷卻系統普遍腐蝕嚴重，有的部位銹透、穿孔。水箱及冷卻系統零部件腐蝕后易造成漏水，腐蝕產物、銹垢容易堵塞管路，影響對發動機的冷卻效果，甚至有可能出現發動機燒損的嚴重后果。將導電聚苯胺水箱防腐劑添加到發動機冷卻系采用的冷卻劑中，使水箱及冷卻系統零部件腐蝕速度明顯降低直至停止，也能起到抑制水垢形成作用。使用過程中，視冷卻劑損耗情況，由加水口處可一次性加入，也可隨時補加。實驗結果表明，使用該防腐劑，將使水冷發動機冷卻系統的耐腐蝕壽命提高2～5倍，可以有效解決冷卻系統的“跑、冒、滴、漏”等問題。該防腐技術的運用預計是目前國內外采用緩蝕劑技術解決發動機冷卻系統防腐蝕的理想方案。對解決應急部隊長期存放的車輛發動機冷卻系統防腐蝕問題更有其顯著的應用價值。（4）導電聚苯胺金屬切削液。為了減小工件、機床、刀具受周圍介質的腐蝕，要求金屬切削液具有一定的防銹作用。防銹作用的好壞，取決于切削液本身性能和加入的防銹添加劑的作用。在氣候潮濕地區，特別是精密機加工設備及高精度零件需要，對防銹作用的要求顯得更為突出。在現行的切削液中加入導電聚苯胺等替代原配方中的防銹劑，可顯著提高切削液的防銹性能，延長工件在工序間周轉的抗銹蝕時間，降低機床維護保養工時、費用和勞動強度。成本為市場中等價格，其科技含量處于國內前沿水平。

三、結論

通過實驗室對比試驗表明：上述防腐材料為提高車輛抗惡劣環境性能提供了新的技術手段；極大地提高了油脂、防銹膠、冷卻液及金屬切削液的防護性能，對其它防腐材料的開發具有重大促進作用；改進了車輛保養工藝手段、降低了工作強度及提高了車輛保養質量和效率。解決了高溫、高濕、高鹽霧地區車輛防護與保養的難題，將產生重大的經濟效益。