[發明專利]聚苯胺金屬防腐水性工業涂料

無效

• 申請號: 200810070065.8
• 申請日: 2008-07-31
• 公開（公告）號: CN101362918A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 傅曉平;李巖;龍蘭
• 申請（專利權）人: 傅曉平;李巖;龍蘭
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D175/04;C09D7/12;C09D5/08;C09D5/02;B05D7/14
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技術領域

本發明涉及使用本征態聚苯胺(Eigenstate?Polyaniline)、導電態聚苯胺(Conducting?State?Polyaniline)分別用于制造可配套成系的金屬防腐水性底涂和面涂的工業涂料。由于不使用有機溶劑，所以制成的金屬防腐水性底涂和面涂是很低VOC(有機揮發物)含量和對環境友好的用于金屬基材面上的非溶劑型金屬防腐工業涂料。與常用的犧牲型防腐蝕涂料對金屬面實施陰極保護作用不同，聚苯胺金屬防腐水性工業涂料對金屬材料是一類陽極保護涂料。

背景技術

金屬的腐蝕無處不在，而主要集中在用量最多的鋼鐵材料上，是造成各種設施和裝備自然損耗的最主要因素，造成巨大的經濟損失和社會危害。據統計，全世界每年鋼材產量的1/3因為腐蝕而損失掉，中國每年因金屬腐蝕帶來的直接經濟損失約占國民生產總值GDP的4％。

中國從元朝而國外從古羅馬時期開始，人們就試圖用天然和合成的涂料或后來的油漆來保護金屬基材免遭銹蝕。據粗略估計，2007年我國防腐蝕涂料品種逾1000種，防腐蝕涂料年產量在15萬-17萬噸，但金屬防腐的效果不讓人樂觀。因此，金屬的腐蝕與防護是涂料工業界永無止息的課題和任務。

1910年Green等基于對苯胺基本氧化產物的元素分析和定量的氧化還原反應，提出了直接合成的苯胺八偶體的堿式結構為Emeraldine形式和苯胺的五種結構形式，分別命名為Leucoeeral-dinebase(LEB)，Emeraldinease(EB)，Penigranilinebase(PNB)，Protoemeraldine，Nigraniline。現已公認的聚苯胺的結構式是1987年由MacDiarmid提出的：即結構式中含有“苯—苯”連續的還原形式和含有“苯—醌”交替的氧化形式，其中y值表征PAN的氧化還原程度，不同的結構，組分和顏色及導電率。當y＝1是完全還原的全苯式結構，對應著“Leucoemeraldine”；y＝0是“苯-醌”交替結構，對應著“Prenigraniline”，均為絕緣體。而y＝0.5為苯醌比為3∶1的半氧化和還原結構，對應著“Emeral-dine”，即本征態。

y為摩爾分數，X為聚合度

聚苯胺是一種高分子合成材料，俗稱導電塑料。它是一種具有特種功能的材料，具有塑料的密度，又有金屬的導電性和塑料的可加工性，還具備金屬和塑料欠缺的化學和電化學性能。聚苯胺的導電率可以通過摻雜率和氧化程度控制，氧化程度通過合成條件來控制。當氧化程度一定時，導電率與摻雜態密切相關，隨摻雜率的提高，導電率不斷增大，最后可達100S/cm左右。

近年來，導電高分子的研究掀起了極大的熱潮，這不僅體現在新型導電高分子的不斷合成和問世上，而且體現在人們的研究目標已延伸到了導電高分子的終極應用領域。研制開發出新型實用性導電功能高分子材料已成為高分子領域里科學家及學者孜孜以求的目標。已有研究表明，聚苯胺由于具有優異的導電性、易制備性及環境穩定性而成為共軛性導電高分子家庭中最有希望率先展示其魅力的重要一員。在工業應用領域，涉及到金屬的防腐蝕、抗靜電材料、電子化學產品、電磁屏蔽材料等。在中國發明專利申請號01138153.1、02139434.2和03151472.3三份專利申請文件里，可以看到科技人員嘗試將聚苯胺運用于金屬的防腐涂料的制造中。而最后一份專利申請中，陳述了用分子鏈上帶有羧基的苯胺共聚物與脂肪族多元胺進行縮合反應，通過-COOH與脂肪族多元胺中的氨基縮合，將脂肪族多元胺接枝到聚苯胺分子鏈上，制得一種能溶于水的聚苯胺/脂肪族多元胺縮合物型環氧樹脂固化劑，將該固化劑與水性環氧樹脂復配，從而獲得一種低固化溫度且滿足綠色化學要求的金屬防腐涂料。這是至2008年7月唯一一份涉及將聚苯胺用來制造金屬水性防腐涂料的中國發明專利申請。

本征態聚苯胺(Eigenstate?Polyaniline)和導電態聚苯胺(ConductingState?Polyaniline)是兩種不同的產品，本征態聚苯胺的分子結構是由苯二胺和醌二亞胺的單元組成，其分子量介于10,0000～100,000；導電態聚苯胺是由聚苯胺和有機質子酸組成，其導電率是10-6～100(S/cm)。