水溶性聚苯胺合成及聚苯胺在防腐领域的应用
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第 37 卷第 5期 2008 年 5 月
应
用
化
工
V o.l 37 N o . 5 M ay 2008
A pplied Chem ica l Industry
水溶性聚苯胺合成及聚苯胺 在防腐领域的应用
张苗 , 冯辉霞 , 邵亮 , 赵丹 , 张强俊
( 1. 兰州理工大学 石油化工学院 , 甘肃 兰州 1 1 1 1 2 710064) 730050 ; 2 . 长安大学 环境科学学院 , 陕西 西安
[ 9] [ 7]
虽然解决了水溶性问题 , 但其后处理过程比较繁琐, 因除去小分子杂质需要渗析及离子交换等过程, 而 且后处理不同 , 也会引起溶解度的很大变化。 1 . 2 . 3 线性胶束法制备聚苯胺 聚合得到水溶性聚苯胺。 张为灿等
[ 11]
线性胶束法是指
在线性胶束体系下 , 通过化学氧化或催化等使苯胺 在十二烷基磺酸钠 ( SDS) 胶束微
[ 11 ]
而在水溶液中合成的聚苯胺在 p H
电性。这可能是由于 SDS 阴离子的影响所致
。
2 聚苯胺在防腐领域的研究
2 . 1 聚苯胺的防腐机理 20 世纪 90 年代中期发现聚苯胺有金属防腐蚀 功能。易在钢铁或铝表面形 成均匀致密的 聚苯胺 膜, 膜下的金属得到了有效的保护。近年来 , 聚苯胺 作为一种优良的防腐材料逐渐被引起重视, 其防腐 机理
1 聚苯胺的结构及水溶性聚苯胺合成方法
1 . 1 聚苯胺的结构 聚苯胺的分子式可表示为:
y= l时 , 为全还原态的聚苯胺; y = 0 时, 为全氧 化态的聚苯胺; y= 0 . 5 时 , 为半氧化态的聚苯胺 , 也 是常说的本征态聚苯胺 , 且各态之间 可相互转化。
收稿日期 : 2008 03 01 基金项目 : 甘肃省自然科学基金资助项目 ( 3ZS062 B25 027)
摘
要 : 介绍了聚苯胺的结构 , 主 要讨论了水溶性聚苯胺 的 3 种合 成方法 , 及 聚苯胺在 防腐领 域的研 究及发 展 , 阐
述了聚苯胺的防腐机理 和聚苯胺防腐涂层的应用 , 并对 其前景 进行展 望 , 认 为水溶 性聚苯 胺的合成 研究及 其缓蚀 理论分析还需进一步深 入地开展研究。 关键词 : 聚苯胺 ; 合成方法 ; 水溶性 ; 防腐性 能 中图分类号 : TQ 050. 9+ 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1671- 3206( 2008) 05- 0573- 03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 5期
张苗等 : 水溶性聚苯胺合成及聚苯胺在防腐领域的应用
575
属表面 , 从而吸氧腐蚀无法发生。同时在铁被氧化 过程中产生 H 可以进一步掺杂本征态聚苯胺。 2 . 2 聚苯胺防腐涂层的应用 聚苯胺涂层也指涂料 , 是采用机械涂膜的方法 在金属表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜。并且人 们在研究聚苯胺对多种金属的防腐作用时 , 发现聚 苯胺的防腐涂层具有独特的抗划伤和抗点蚀性能 , 是一种具有广阔前景的新型金属腐蚀防护涂层。由 于聚苯胺不溶于常规有机溶剂 , 且纯聚苯胺对金属 的粘结性很差, 所以人们通常把聚苯胺作为现有防 腐涂料的添加剂 , 使之形成聚苯胺系防腐涂料。目 前 , 关于聚苯胺涂料按物质的不同分为单一聚苯胺 涂料、 聚苯胺为底漆的涂料、 聚苯胺与传统涂料的共 混涂料三类。 单一聚苯胺涂料是苯胺在酸溶液通过电化学聚 合反应直接在金属电极表面沉积得到聚苯胺涂层。 但这种方法的应用是有限的 , 它难以用于较大的金 属部件。M C Ber m ard 等 研究了用恒电位法 , 于 不同的酸性条件下的苯胺溶液中在铸铁电极表面生 成的聚苯胺膜对基体表面钝化作用的影响。 聚苯胺为底漆的涂料是指在聚苯胺涂层上涂敷 传统聚合物为面漆 , 与聚苯胺形成复合涂层。它的 优点是不需要考虑涂料中聚苯胺的分散性 , 每一种 涂料各自发挥作用。防腐性能则是 这些作用的加 和 , 面漆层一般起物理屏蔽作用。美国 Los A lam os 国家实验室和航空航天局 ( NASA ) 联合研究小组首 次宣布聚苯胺可作为中碳钢的防腐涂料
此外他们还采用苯胺及其衍生物进行共聚制备了水溶性聚苯胺并通过改变苯胺衍生物比例单体浓度氧化物浓度酸度反应温度得出这些因素对水溶性聚苯胺的缓蚀性能都具有较大的影响而反应时间对聚合产物的缓蚀性能没有显著影响研究水溶性聚苯胺扩大了聚苯胺的应用尤其是作为金属缓蚀剂可应用于油井泡沫棒泡沫液防腐添加剂金属切削液防锈添加剂及金属尊储罐循环水防腐添加剂中它不仅可保护环境也可提高经济效益结束语本文主要综述了水溶性聚苯胺的种合成方法及聚苯胺在防腐领域的应用但从目前的研究现状看水溶性聚苯胺的合成研究尚不深入在简化合成过程提高电导率改善成膜性以及结构和性能关系的研究等方面有待进一步深入地探讨聚苯胺涂料作为一种新型的无污染的防腐涂得到了广泛19223证明涂过聚苯胺后金属腐蚀速度不仅有明显的降使其在与其他组分复合时存在弊端也使其制备成
1 1 1 1 2
Abstract : T his paper introduced the structu re o f po lyanilin e , and three m eth ods for syn th esis o f w ater so l uble po lyanilin e . And the paper summ arized th e research advances of po ly an iline in the f ie ld o f an ticorro sio n coa tings, and it expatiated the antico rrosiv e m echan ism of po lyanilin e and applica tio n o f polyan iline anticorrosiv e coa. t W e had expected foreground about po ly an ilin e , and w e th ink that the synthesis of w ater soluble polyanilin e and th e analysis of corrosio n th eo ry need to be furth er stud ied . K ey w ord s : po lyanilin e ; syn th etic m ethod ; wa ter so lu bility; corrosion resistance 聚苯胺是一种典型的导电高分子聚合物 , 因具 有较高的电导性 , 良好的化学稳定性 , 因此在化学电 源、 防静电、 电磁屏蔽、 传感器、 电致变色和腐蚀防护 等方面都显示出了广泛的应用前景。 有关聚苯胺的报道最早出现在 1862 年的 Jour nal of the Chem ica l Soc iety 上 , 但直到 20 世纪 70 年 [ 1] 代后期 才掀起 对这种 聚合 物深 入研 究的 热潮 。 在对聚苯胺的研究中 , DeBerry 首先发现聚苯胺对 铁基金属具有良好的缓蚀作用。因此, 聚苯胺对金 属缓蚀性能的研究又成为这种导电聚合物的一个应 用新领域。至今聚苯胺的防腐机理和防腐效果已有
( 1. Co llege of Petroche m ica l Eng ineering , L anzhou U niversity of T echnology , L anzhou 730050, Ch ina ; 2. Co llege of Env ironm enta l Sc ience , Chang an U niversity , X i an 710064 , Ch ina)
Synthesis of water soluble polyaniline and its application in corrosion protection
ZHANG M iao , FENG H ui x ia , SHAO Liang , ZHAO D an , ZHANG Q iang jun
[ 13] +
苯胺及其衍生物共聚可得到的分子量相对较大 的共聚复合物, 而且该复合物的电导率和物化性质 也随组分的质量分数的不同而不同, 因此通过改变 反应物组分的质量分数可以调节共聚复合物的电导 率和溶解度。一般而言 , 复合物中苯胺单元的含量 越高, 复合物的电导率就越大; 而苯胺衍生物单元的 含量越高, 复合物的电导率就越小, 但其溶解度却相 应的提高。 在高分子酸的水溶液中使苯胺及其衍生物发生 聚合的方法也称为聚合酸接枝法, 该方法可通过改 变反应体系的温度、 浓度及组分得到水溶性的聚苯 胺 /高 分子酸的复合物。刘学习等
[ 10]
F e( OH ) 3 + 3PAn+ 3 H PAn + 4OH
+ -
+
, 聚苯胺在环境 p H值
7时
具有完全氧化态和半氧化态结构 , 这两种结构的聚 苯胺在金属的防护过程中, 只起到一种机械隔离作 用, 它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式, 当金属表面的聚苯胺有缺损时, 它对该部位不能起 到保护作用 ; 而当聚苯胺在环境 p H 值 < 7 时, 聚苯 胺结构发生变化, 形成聚苯胺盐形态, 此时聚苯胺具 有良好的导电性和电化学活性。当金属表面的聚苯 胺有缺损时, 它对该部位起一种催化钝化作用, 使缺 损聚苯胺涂层的金属裸露部分在酸性条件下, 发生 阳极氧化反应 , 快速恢复表面钝化层。聚苯胺对氧 气的渗透起到了屏障作用, 使之无法直接渗透到金
环境中, 用大豆过氧化物酶 ( SBP ) 催化合成了水溶 性聚苯胺。在 pH = 4~ 5 , 0 . 1 % ~ 1 . 0 % 的 SDS 胶束 微环境中 , SBP 能催化苯胺聚合。通过对产物进行 测量 , 结果表明产物为头尾相连结构。 在线性胶束中苯胺聚合速度很快, 透明的无色 溶液立即变为蓝绿色。同时, 生成的聚苯胺由绝缘 体向半导体转变的 p H 值和在含水溶液中合成的聚 苯胺不同 , 它在 p H 7~ 8 时由绝缘体变为半导体, 4 时才具有导
[ 2]
大量研究报道
[ 36]
。随着对聚苯胺聚合工艺的深入
研究 , 其溶解性得到了有效的改善 , 制备水溶性聚苯 胺已成为可能。因此 , 研究水溶性聚苯胺对金属的 缓蚀作用将会扩展聚苯胺在防腐领域的应用范围。 本文从研究聚苯胺的结构出发, 着重介绍了几种水 溶性聚苯胺的合成方法及聚苯胺在防腐领域的应用 研究。
[ 12]
氧化聚合可得到 水溶性聚合物。反应条件和
聚苯胺的合成相似, 得到的高聚物类似聚苯胺的头 尾相连的结构。 1 . 2 . 2 聚苯胺复合物的制备 聚苯胺复合物的制 在 备主要有两种方法: 苯胺与衍生物共聚制得 ; 高分子酸水溶液中使苯胺与衍生物聚合。
为: 聚苯胺使得金属和聚苯胺膜界面处形成
一层金属氧化膜, 使得该金属的电极电位处于钝化 区, 得到保护。聚苯胺的氧化还原电位比铁高, 当两 者相互接触时 , 在水和氧的参与下发生氧化还原反 应, 在界面处形成一层致密的金属氧化膜。其过程 为: 聚苯胺被还原 /铁被氧化 : F e+ 3PAn + 3 H 2O 聚苯胺被氧气氧化 : O2 + 2 H 2 O+ PAn 研究结果显示
它的结构中含有双键共轭体系, 电子具有较大的 迁移性, 可以离域到整个聚合物链上, 因此具有导电 性。与其它导电高聚物相比 , 聚苯胺具有如下特点:
作者简介 : 张苗 ( 1983- ), 女 , 山东淄博人 , 兰州理工大学在读硕士研究生 , 师从冯 辉霞教授 , 从事绿 色化学及腐 蚀电化学 方面的研究。电话 : 13893138018 , E - m a i: l zhangm iao831212@ 163. com
574
应用化工
第 37 卷
结构多样化 , 不同的氧化 还原态对应不同的结 构; 特殊的掺杂机制 , 它还能够通过掺杂和反掺 杂来改变其性质。但聚苯胺由于其链的强刚性和链 间强的相互作用 , 使它的溶解性极差 , 几乎不溶于任 何溶剂。这一缺点极大地限制了聚苯胺在技术上的 应用。 1 . 2 水溶性聚苯胺及其衍生物的合成 早期合成的聚苯胺虽能溶于普 通的有机溶剂 中 , 解决了本征聚苯胺的难以加工性 , 但大多数有机 溶剂都会造成不同程度的环境污染。而如果能用水 代替有机溶剂制备水溶性的导电聚苯胺, 不仅有利 于环境保护 , 而且也会带来更大的经济效益。目前 水溶性导电聚苯胺的研究也有一定进展。据文献报 道解决导电聚苯胺的水溶性有以下方法 。 1 . 2 . 1 聚苯胺衍生物的制备 在聚苯胺的苯环或 氨基氮原子上引入烷基可使聚苯胺溶于普通的有机 溶剂中 , 而实验发现在苯环或氨基氮原子上引入亲 水性的基团则可使聚苯胺溶于水溶液中。这些衍生 物的合成方法有两种: 由聚苯胺的衍生作用而得 亲水性衍生物 , 如在二甲基亚砜 ( DM SO ) 中加热聚 苯胺和 1 , 3 丙磺酸内酯或 1 , 4 丁磺酸内酯而得到 [ 8] 聚 N 丙磺酸基苯胺和聚 N 丁磺酸基苯胺 ; 由苯 胺衍生物单体经化学氧化聚合而得, 如邻氨基苯甲 酸
以苯胺 ( An)
为单体 , 过硫酸铵 ( APS)为氧化剂, 在聚苯乙烯磺酸 ( PSSA ) 的水溶液中, 合成了可溶于水的 PSSA 掺杂 聚苯胺。通过对产物的结构和性能进行研究 , 结果 表明: 该法合成的 PSSA 掺杂聚苯胺可完全溶于水 , 具有较高的特性粘数、 电导率、 耐热性。但此种方法
应
用
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V o.l 37 N o . 5 M ay 2008
A pplied Chem ica l Industry
水溶性聚苯胺合成及聚苯胺 在防腐领域的应用
张苗 , 冯辉霞 , 邵亮 , 赵丹 , 张强俊
( 1. 兰州理工大学 石油化工学院 , 甘肃 兰州 1 1 1 1 2 710064) 730050 ; 2 . 长安大学 环境科学学院 , 陕西 西安
[ 9] [ 7]
虽然解决了水溶性问题 , 但其后处理过程比较繁琐, 因除去小分子杂质需要渗析及离子交换等过程, 而 且后处理不同 , 也会引起溶解度的很大变化。 1 . 2 . 3 线性胶束法制备聚苯胺 聚合得到水溶性聚苯胺。 张为灿等
[ 11]
线性胶束法是指
在线性胶束体系下 , 通过化学氧化或催化等使苯胺 在十二烷基磺酸钠 ( SDS) 胶束微
[ 11 ]
而在水溶液中合成的聚苯胺在 p H
电性。这可能是由于 SDS 阴离子的影响所致
。
2 聚苯胺在防腐领域的研究
2 . 1 聚苯胺的防腐机理 20 世纪 90 年代中期发现聚苯胺有金属防腐蚀 功能。易在钢铁或铝表面形 成均匀致密的 聚苯胺 膜, 膜下的金属得到了有效的保护。近年来 , 聚苯胺 作为一种优良的防腐材料逐渐被引起重视, 其防腐 机理
1 聚苯胺的结构及水溶性聚苯胺合成方法
1 . 1 聚苯胺的结构 聚苯胺的分子式可表示为:
y= l时 , 为全还原态的聚苯胺; y = 0 时, 为全氧 化态的聚苯胺; y= 0 . 5 时 , 为半氧化态的聚苯胺 , 也 是常说的本征态聚苯胺 , 且各态之间 可相互转化。
收稿日期 : 2008 03 01 基金项目 : 甘肃省自然科学基金资助项目 ( 3ZS062 B25 027)
摘
要 : 介绍了聚苯胺的结构 , 主 要讨论了水溶性聚苯胺 的 3 种合 成方法 , 及 聚苯胺在 防腐领 域的研 究及发 展 , 阐
述了聚苯胺的防腐机理 和聚苯胺防腐涂层的应用 , 并对 其前景 进行展 望 , 认 为水溶 性聚苯 胺的合成 研究及 其缓蚀 理论分析还需进一步深 入地开展研究。 关键词 : 聚苯胺 ; 合成方法 ; 水溶性 ; 防腐性 能 中图分类号 : TQ 050. 9+ 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1671- 3206( 2008) 05- 0573- 03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 5期
张苗等 : 水溶性聚苯胺合成及聚苯胺在防腐领域的应用
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属表面 , 从而吸氧腐蚀无法发生。同时在铁被氧化 过程中产生 H 可以进一步掺杂本征态聚苯胺。 2 . 2 聚苯胺防腐涂层的应用 聚苯胺涂层也指涂料 , 是采用机械涂膜的方法 在金属表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜。并且人 们在研究聚苯胺对多种金属的防腐作用时 , 发现聚 苯胺的防腐涂层具有独特的抗划伤和抗点蚀性能 , 是一种具有广阔前景的新型金属腐蚀防护涂层。由 于聚苯胺不溶于常规有机溶剂 , 且纯聚苯胺对金属 的粘结性很差, 所以人们通常把聚苯胺作为现有防 腐涂料的添加剂 , 使之形成聚苯胺系防腐涂料。目 前 , 关于聚苯胺涂料按物质的不同分为单一聚苯胺 涂料、 聚苯胺为底漆的涂料、 聚苯胺与传统涂料的共 混涂料三类。 单一聚苯胺涂料是苯胺在酸溶液通过电化学聚 合反应直接在金属电极表面沉积得到聚苯胺涂层。 但这种方法的应用是有限的 , 它难以用于较大的金 属部件。M C Ber m ard 等 研究了用恒电位法 , 于 不同的酸性条件下的苯胺溶液中在铸铁电极表面生 成的聚苯胺膜对基体表面钝化作用的影响。 聚苯胺为底漆的涂料是指在聚苯胺涂层上涂敷 传统聚合物为面漆 , 与聚苯胺形成复合涂层。它的 优点是不需要考虑涂料中聚苯胺的分散性 , 每一种 涂料各自发挥作用。防腐性能则是 这些作用的加 和 , 面漆层一般起物理屏蔽作用。美国 Los A lam os 国家实验室和航空航天局 ( NASA ) 联合研究小组首 次宣布聚苯胺可作为中碳钢的防腐涂料
此外他们还采用苯胺及其衍生物进行共聚制备了水溶性聚苯胺并通过改变苯胺衍生物比例单体浓度氧化物浓度酸度反应温度得出这些因素对水溶性聚苯胺的缓蚀性能都具有较大的影响而反应时间对聚合产物的缓蚀性能没有显著影响研究水溶性聚苯胺扩大了聚苯胺的应用尤其是作为金属缓蚀剂可应用于油井泡沫棒泡沫液防腐添加剂金属切削液防锈添加剂及金属尊储罐循环水防腐添加剂中它不仅可保护环境也可提高经济效益结束语本文主要综述了水溶性聚苯胺的种合成方法及聚苯胺在防腐领域的应用但从目前的研究现状看水溶性聚苯胺的合成研究尚不深入在简化合成过程提高电导率改善成膜性以及结构和性能关系的研究等方面有待进一步深入地探讨聚苯胺涂料作为一种新型的无污染的防腐涂得到了广泛19223证明涂过聚苯胺后金属腐蚀速度不仅有明显的降使其在与其他组分复合时存在弊端也使其制备成
1 1 1 1 2
Abstract : T his paper introduced the structu re o f po lyanilin e , and three m eth ods for syn th esis o f w ater so l uble po lyanilin e . And the paper summ arized th e research advances of po ly an iline in the f ie ld o f an ticorro sio n coa tings, and it expatiated the antico rrosiv e m echan ism of po lyanilin e and applica tio n o f polyan iline anticorrosiv e coa. t W e had expected foreground about po ly an ilin e , and w e th ink that the synthesis of w ater soluble polyanilin e and th e analysis of corrosio n th eo ry need to be furth er stud ied . K ey w ord s : po lyanilin e ; syn th etic m ethod ; wa ter so lu bility; corrosion resistance 聚苯胺是一种典型的导电高分子聚合物 , 因具 有较高的电导性 , 良好的化学稳定性 , 因此在化学电 源、 防静电、 电磁屏蔽、 传感器、 电致变色和腐蚀防护 等方面都显示出了广泛的应用前景。 有关聚苯胺的报道最早出现在 1862 年的 Jour nal of the Chem ica l Soc iety 上 , 但直到 20 世纪 70 年 [ 1] 代后期 才掀起 对这种 聚合 物深 入研 究的 热潮 。 在对聚苯胺的研究中 , DeBerry 首先发现聚苯胺对 铁基金属具有良好的缓蚀作用。因此, 聚苯胺对金 属缓蚀性能的研究又成为这种导电聚合物的一个应 用新领域。至今聚苯胺的防腐机理和防腐效果已有
( 1. Co llege of Petroche m ica l Eng ineering , L anzhou U niversity of T echnology , L anzhou 730050, Ch ina ; 2. Co llege of Env ironm enta l Sc ience , Chang an U niversity , X i an 710064 , Ch ina)
Synthesis of water soluble polyaniline and its application in corrosion protection
ZHANG M iao , FENG H ui x ia , SHAO Liang , ZHAO D an , ZHANG Q iang jun
[ 13] +
苯胺及其衍生物共聚可得到的分子量相对较大 的共聚复合物, 而且该复合物的电导率和物化性质 也随组分的质量分数的不同而不同, 因此通过改变 反应物组分的质量分数可以调节共聚复合物的电导 率和溶解度。一般而言 , 复合物中苯胺单元的含量 越高, 复合物的电导率就越大; 而苯胺衍生物单元的 含量越高, 复合物的电导率就越小, 但其溶解度却相 应的提高。 在高分子酸的水溶液中使苯胺及其衍生物发生 聚合的方法也称为聚合酸接枝法, 该方法可通过改 变反应体系的温度、 浓度及组分得到水溶性的聚苯 胺 /高 分子酸的复合物。刘学习等
[ 10]
F e( OH ) 3 + 3PAn+ 3 H PAn + 4OH
+ -
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, 聚苯胺在环境 p H值
7时
具有完全氧化态和半氧化态结构 , 这两种结构的聚 苯胺在金属的防护过程中, 只起到一种机械隔离作 用, 它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式, 当金属表面的聚苯胺有缺损时, 它对该部位不能起 到保护作用 ; 而当聚苯胺在环境 p H 值 < 7 时, 聚苯 胺结构发生变化, 形成聚苯胺盐形态, 此时聚苯胺具 有良好的导电性和电化学活性。当金属表面的聚苯 胺有缺损时, 它对该部位起一种催化钝化作用, 使缺 损聚苯胺涂层的金属裸露部分在酸性条件下, 发生 阳极氧化反应 , 快速恢复表面钝化层。聚苯胺对氧 气的渗透起到了屏障作用, 使之无法直接渗透到金
环境中, 用大豆过氧化物酶 ( SBP ) 催化合成了水溶 性聚苯胺。在 pH = 4~ 5 , 0 . 1 % ~ 1 . 0 % 的 SDS 胶束 微环境中 , SBP 能催化苯胺聚合。通过对产物进行 测量 , 结果表明产物为头尾相连结构。 在线性胶束中苯胺聚合速度很快, 透明的无色 溶液立即变为蓝绿色。同时, 生成的聚苯胺由绝缘 体向半导体转变的 p H 值和在含水溶液中合成的聚 苯胺不同 , 它在 p H 7~ 8 时由绝缘体变为半导体, 4 时才具有导
[ 2]
大量研究报道
[ 36]
。随着对聚苯胺聚合工艺的深入
研究 , 其溶解性得到了有效的改善 , 制备水溶性聚苯 胺已成为可能。因此 , 研究水溶性聚苯胺对金属的 缓蚀作用将会扩展聚苯胺在防腐领域的应用范围。 本文从研究聚苯胺的结构出发, 着重介绍了几种水 溶性聚苯胺的合成方法及聚苯胺在防腐领域的应用 研究。
[ 12]
氧化聚合可得到 水溶性聚合物。反应条件和
聚苯胺的合成相似, 得到的高聚物类似聚苯胺的头 尾相连的结构。 1 . 2 . 2 聚苯胺复合物的制备 聚苯胺复合物的制 在 备主要有两种方法: 苯胺与衍生物共聚制得 ; 高分子酸水溶液中使苯胺与衍生物聚合。
为: 聚苯胺使得金属和聚苯胺膜界面处形成
一层金属氧化膜, 使得该金属的电极电位处于钝化 区, 得到保护。聚苯胺的氧化还原电位比铁高, 当两 者相互接触时 , 在水和氧的参与下发生氧化还原反 应, 在界面处形成一层致密的金属氧化膜。其过程 为: 聚苯胺被还原 /铁被氧化 : F e+ 3PAn + 3 H 2O 聚苯胺被氧气氧化 : O2 + 2 H 2 O+ PAn 研究结果显示
它的结构中含有双键共轭体系, 电子具有较大的 迁移性, 可以离域到整个聚合物链上, 因此具有导电 性。与其它导电高聚物相比 , 聚苯胺具有如下特点:
作者简介 : 张苗 ( 1983- ), 女 , 山东淄博人 , 兰州理工大学在读硕士研究生 , 师从冯 辉霞教授 , 从事绿 色化学及腐 蚀电化学 方面的研究。电话 : 13893138018 , E - m a i: l zhangm iao831212@ 163. com
574
应用化工
第 37 卷
结构多样化 , 不同的氧化 还原态对应不同的结 构; 特殊的掺杂机制 , 它还能够通过掺杂和反掺 杂来改变其性质。但聚苯胺由于其链的强刚性和链 间强的相互作用 , 使它的溶解性极差 , 几乎不溶于任 何溶剂。这一缺点极大地限制了聚苯胺在技术上的 应用。 1 . 2 水溶性聚苯胺及其衍生物的合成 早期合成的聚苯胺虽能溶于普 通的有机溶剂 中 , 解决了本征聚苯胺的难以加工性 , 但大多数有机 溶剂都会造成不同程度的环境污染。而如果能用水 代替有机溶剂制备水溶性的导电聚苯胺, 不仅有利 于环境保护 , 而且也会带来更大的经济效益。目前 水溶性导电聚苯胺的研究也有一定进展。据文献报 道解决导电聚苯胺的水溶性有以下方法 。 1 . 2 . 1 聚苯胺衍生物的制备 在聚苯胺的苯环或 氨基氮原子上引入烷基可使聚苯胺溶于普通的有机 溶剂中 , 而实验发现在苯环或氨基氮原子上引入亲 水性的基团则可使聚苯胺溶于水溶液中。这些衍生 物的合成方法有两种: 由聚苯胺的衍生作用而得 亲水性衍生物 , 如在二甲基亚砜 ( DM SO ) 中加热聚 苯胺和 1 , 3 丙磺酸内酯或 1 , 4 丁磺酸内酯而得到 [ 8] 聚 N 丙磺酸基苯胺和聚 N 丁磺酸基苯胺 ; 由苯 胺衍生物单体经化学氧化聚合而得, 如邻氨基苯甲 酸
以苯胺 ( An)
为单体 , 过硫酸铵 ( APS)为氧化剂, 在聚苯乙烯磺酸 ( PSSA ) 的水溶液中, 合成了可溶于水的 PSSA 掺杂 聚苯胺。通过对产物的结构和性能进行研究 , 结果 表明: 该法合成的 PSSA 掺杂聚苯胺可完全溶于水 , 具有较高的特性粘数、 电导率、 耐热性。但此种方法