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金属材料具有良好的机械性能，在各大领域都发挥着至关重要的作用。金属腐蚀不仅影响基础设施与工业设备的可靠性，而且还有可能诱发重大安全事故危害社会安全。聚苯胺具有制备工艺简单、原料廉价、性质稳定等优点，是防腐领域内研究最多的一种导电聚合物。但聚苯胺分子链是典型的刚性结构，不溶不熔的性质限制了聚苯胺的应用。为提升聚苯胺的防腐性能以及改善其在环氧涂料体系中的分散稳定性，本论文分别设计合成了两种酸掺杂的聚苯胺，并对其结构进行了表征，研究了其复合环氧涂料的防腐性能。
一、以苯胺与2-羟基膦酰基乙酸为原料，通过化学氧化聚合的方法制备了2-羟基膦酰基乙酸掺杂聚苯胺(HPA-PANI)。通过XPS、SEM、UV-vis、FI-IR、XRD、Raman等手段表征了HPA-PANI的化学结构、组成以及形貌。研究表明，HPA主要掺杂在PANI中与醌环相连的氮原子上，HPA-PANI具有典型的纳米纤维结构，平均直径约为50nm。在Q235碳钢表面制备了不同HPA-PANI含量的复合环氧涂层。在3.5wt%的氯化钠溶液中，通过测定涂层的EIS和极化曲线研究了涂层的防腐性能。在浸泡30天后将涂层剥离，通过SEM-EDS与XPS表征金属表面的腐蚀产物的微观形貌及组成，探索HPA-PANI的防腐机理以及掺杂酸HPA的作用。结果显示，HPA-PANI复合涂层的防腐性能明显优于环氧清漆涂层，HPA-PANI含量为1wt%的环氧涂层防护性能表现最佳，在腐蚀介质中浸泡一个月后阻抗仍为4.18×107Ω/cm2，相对纯环氧涂层提升了一个数量级。这主要归因于HPA-PANI与掺杂酸的协同防腐机理。
二、通过快速氧化聚合法以苯胺和2-氨基苯磺酸为原料制备了2-氨基苯磺酸掺杂聚苯胺(SPANI)。通过SEM、FI-IR、XPS表征了SPANI的化学结构、组成以及表面形貌。研究表明，2-氨基苯磺酸进入聚苯胺主链，合成了自掺杂磺化聚苯胺(SPANI)，SPANI具有纳米纤维结构，平均直径约100nm。将SPANI加入水性环氧树脂中制备不同SPANI含量(0.5wt%、1wt%、2wt%)的水性环氧涂料，且对比了不同SPANI涂料的防腐性能。此外，还将SPANI与氧化锡锑（ATO）复合，制备了SPANI/ATO环氧涂层。通过对比不同涂层的EIS及等效电路的拟合结果，探究了ATO对SPANI环氧涂料性能的影响。结果表明，与环氧清漆相比，SPANI涂层的防护性能明显提升，极化曲线结果显示0.5wt%SPANI涂层的防护性能最佳。在浸泡15天后，SPANI/ATO涂层阻抗值相对SPANI涂层和环氧清漆涂层分别提升了1-2个数量级。SPANI/ATO明显增强了水性环氧涂料的基础性能与屏蔽保护性能。
一、以苯胺与2-羟基膦酰基乙酸为原料，通过化学氧化聚合的方法制备了2-羟基膦酰基乙酸掺杂聚苯胺(HPA-PANI)。通过XPS、SEM、UV-vis、FI-IR、XRD、Raman等手段表征了HPA-PANI的化学结构、组成以及形貌。研究表明，HPA主要掺杂在PANI中与醌环相连的氮原子上，HPA-PANI具有典型的纳米纤维结构，平均直径约为50nm。在Q235碳钢表面制备了不同HPA-PANI含量的复合环氧涂层。在3.5wt%的氯化钠溶液中，通过测定涂层的EIS和极化曲线研究了涂层的防腐性能。在浸泡30天后将涂层剥离，通过SEM-EDS与XPS表征金属表面的腐蚀产物的微观形貌及组成，探索HPA-PANI的防腐机理以及掺杂酸HPA的作用。结果显示，HPA-PANI复合涂层的防腐性能明显优于环氧清漆涂层，HPA-PANI含量为1wt%的环氧涂层防护性能表现最佳，在腐蚀介质中浸泡一个月后阻抗仍为4.18×107Ω/cm2，相对纯环氧涂层提升了一个数量级。这主要归因于HPA-PANI与掺杂酸的协同防腐机理。
二、通过快速氧化聚合法以苯胺和2-氨基苯磺酸为原料制备了2-氨基苯磺酸掺杂聚苯胺(SPANI)。通过SEM、FI-IR、XPS表征了SPANI的化学结构、组成以及表面形貌。研究表明，2-氨基苯磺酸进入聚苯胺主链，合成了自掺杂磺化聚苯胺(SPANI)，SPANI具有纳米纤维结构，平均直径约100nm。将SPANI加入水性环氧树脂中制备不同SPANI含量(0.5wt%、1wt%、2wt%)的水性环氧涂料，且对比了不同SPANI涂料的防腐性能。此外，还将SPANI与氧化锡锑（ATO）复合，制备了SPANI/ATO环氧涂层。通过对比不同涂层的EIS及等效电路的拟合结果，探究了ATO对SPANI环氧涂料性能的影响。结果表明，与环氧清漆相比，SPANI涂层的防护性能明显提升，极化曲线结果显示0.5wt%SPANI涂层的防护性能最佳。在浸泡15天后，SPANI/ATO涂层阻抗值相对SPANI涂层和环氧清漆涂层分别提升了1-2个数量级。SPANI/ATO明显增强了水性环氧涂料的基础性能与屏蔽保护性能。