聚苯胺(PANI)是一種新型的金屬防腐保護材料，與常規(guī)緩蝕劑相比沒有任何的環(huán)境副作用，是一種符合時代和科技發(fā)展的綠色緩蝕劑。

1985 年，Deberry發(fā)現在不銹鋼上電沉積的聚苯胺膜能顯著降低不銹鋼在硫酸溶液中的腐蝕速率，從此聚苯胺和其它導電高分子作為一種新型的防腐蝕材料，開始受到人們的關注，并逐漸成為當前腐蝕科學領域研究的一大熱點。

目前，聚苯胺具有優(yōu)異的防腐蝕性能，已被大量實驗現象證實，聚苯胺防腐蝕涂層已經在德 國、美國和中國等國家部分商業(yè)化。

01 聚苯胺的結構與性能

聚苯胺是從苯胺單體出發(fā)，通過化學氧化聚合或電化學聚合得到的一類導電高分子材料。聚苯胺可分為本征態(tài)和摻雜態(tài)兩種形式，本征態(tài)聚苯胺可視為對苯二胺單元和醌二亞胺單元的共聚物。

本征態(tài)聚苯胺的結構式

本征態(tài)聚苯胺可通過化學或電化學方式摻雜得到 雜態(tài)聚苯胺，這種摻雜態(tài)聚苯胺可隨摻雜率的不同而有不同的電導率，而且可以通過堿或電化學方法進行反摻雜，這種摻雜-反摻雜是可逆的。

不同氧化態(tài)聚苯胺之間的可逆反應

02 聚苯胺防腐涂層的制備方法

目前，主流的制備方法主要有電化學沉積法、共溶和共混。

（1）電化學沉積法

電化學沉積法是指通過電化學的方法在金屬表面沉積形成PANI涂層，主要包括恒電流法、恒電位法、脈沖極化法和動電位掃描法。PANI一般都是在酸性溶液中進行聚合。由于電極材料、電位以及電解質溶液的pH值等對苯胺的聚合都有一定影響，所以當前這種制備PANI涂層方法采用的條件仍然不統一。

（2）共溶

共溶是指將PANI與傳統的聚合物溶劑混合使其形成共溶物進行涂覆，待溶劑揮發(fā)后會形成涂層。這種方法也具有一定的缺點:因為PANI在有機溶劑中的溶解度較低，雖然在高沸點溶劑中有一定的溶解度，但是這些溶劑的沸點均較高，對涂層質量有一定的影響。而且這些溶劑大都有毒，也比較昂貴，應用方面受到限制。

（3）共混

共混是指將PANI作為現有防腐涂料的添加劑，與常規(guī)涂料如環(huán)氧樹脂等混合使用進行涂敷，利用PANI和其他組分間的相互作用以及化學鍵作用來提高這種共混涂料的防腐性能。這種方法是當前研究PANI防腐應用最多的方法，研究表明通過PANI與樹脂共混制備的防腐涂料不但具有陽極保護作用，而且附著力以及對水的屏蔽作用都優(yōu)于前面兩種方法。

03 聚苯胺納米防腐涂料的研發(fā)及應用情況

聚苯胺納米防腐涂料具有獨特的耐劃傷和耐點蝕性能，與金屬發(fā)生氧化還原反應，可用于各種金屬的防腐，成本低廉，對環(huán)境無影響等優(yōu)點，在很多領域如石油工業(yè)輸送管線，船塢，軍艦，通訊鐵塔，鐵路橋梁等許多要求耐久性設施的防腐都具有廣闊的應用前景，并特別適合于海洋和航天等嚴酷條件下的新型金屬的腐蝕防護。

由于聚苯胺納米防腐涂料具有廣闊的市場前景，不少公司先后投入工業(yè)研究。美國AlliedSignal公司在聚苯胺的制造及應用上獲得了30多項專利。Mon Santo公司獲得了數十項相關專利，這些專利最后都被德國的Ormecon公司所收購。

德國的Wessling于1993－1994年開發(fā)出工業(yè)用聚苯胺防腐涂料后，于1996年7月成立了Ormecon公司專門從事聚苯胺的研究及開發(fā)，已經研究出聚苯胺防腐涂料并進入市場，并得到了市場認同。如CORRPASSIV，ORMECONTM，Version等。其中SkippersCORRPASIV4900是一種海洋防腐涂料，已成功應用于船舶，港口和碼頭的防腐。

國內對于聚苯胺防腐涂層研究也逐漸被引起重視。天津大學化學工程研究所教授、博導、國家重點研發(fā)計劃項目首席科學家王紀孝教授，二十年來一直專注聚苯胺納米材料的制備與應用研究。目前，產品的控制制備水平和污染控制水平處于世界前列，是世界范圍內唯一制備多種顏色聚苯胺納米材料的實驗室，已申請多項國家發(fā)明專利。聚苯胺納米球、納米線、納米片的生產已達工業(yè)化規(guī)模，技術水平世界領先，產品的綜合指標遠超國內外同類產品，形成了完整的系列產品質量控制體系，是具有完全自主知識產權的、高性能的重防腐涂料產品。

值得指出的是，在防腐涂料海上掛板實驗的過程中，研究還發(fā)現了導電態(tài)聚苯胺具有防止海生物附著的能力。此外，西安交通大學的井新利等人也開展了聚苯胺防腐涂料的研究工作。

04 聚苯胺防腐涂料發(fā)展前景

目前聚苯胺防腐涂料已取得了一定范圍的商業(yè)應用，但還有許多問題亟待解決: 首先，聚苯胺防腐機理需要更加細致的研究，闡明聚苯胺在不同環(huán)境中所發(fā)揮的具體作用，有針對性地開發(fā)出特種聚苯胺涂料，滿足不同環(huán)境下的防腐要求。其次，聚苯胺和基體樹脂共混是制備聚苯胺防腐涂料最具實用性的方法。因此，提高聚苯胺在基體樹脂中的分散性顯得十分必要。分散性的提高不但可以提高涂料的防腐性能，同時也可以減少涂料中聚苯胺的含量，降低成本。降低成本的同時也降低了聚苯胺對基體樹脂物理機械性能( 例如附著力，柔韌性，致密性等) 的破壞。第三，研究聚苯胺同其他有機、無機填料的配伍性。目前大部分的研究工作都是針對聚苯胺/基體樹脂的雙組分體系進行的，在實際使用中的涂料往往要添加很多有機、無機填料組分，聚苯胺和這些組分的配伍性如何，還需進一步深入研究。

聚苯胺涂料未來發(fā)展的方向可以歸納為以下幾個:

( 1) 專用化:?研發(fā)在航空航天、海洋等特殊環(huán)境下使用的重防腐涂料，以及不同金屬之間相互耦接情況下使用的聚苯胺防腐涂料。

( 2) 環(huán)?；??開發(fā)水性聚苯胺涂料，高固分聚苯胺涂料，紫外光固化涂料等系列綠色環(huán)保的涂料。

( 3) 低成本化:?通過合理的涂層設計以及增強聚苯胺的分散性，來提高聚苯胺涂料的防腐性能，降低聚苯胺的用量，降低成本。

05 技術推介

（1）技術特征

杰耐羅高性能納米防腐涂層產品采用獨特的多形態(tài)聚苯胺納米高分子材料，規(guī)避傳統防腐涂料缺陷，自身不含重金屬，屬于全有機、環(huán) 境友好型涂層產品。能夠根據不同的施工環(huán)境、使用環(huán)境和要求設計涂料，滿足不同環(huán)境下的防腐需求。適用于腐蝕問題突出的苛刻環(huán)境、不便于短期維修的工業(yè)裝備、有 耐久性要求的各類鋼結構建筑物和構筑物等。

（2）檢驗報告

（3）工程案例

該項目是陜西省在建的第一個全裝配式鋼結構住宅項目，規(guī)劃建筑面積100萬平米。項目采用杰耐羅鋼結構防腐涂料50系列，防腐時效50年，可實現與鋼結構建筑同壽命。

萊鋼扎鋼廠二冷室鋼結構車間防腐（每周停一班進行設備檢修。工作溫度：85℃以上，相對濕度：100%，鹽度：到飽和，有機械振動）及10mmH鋼一年內的腐蝕狀態(tài)（估計腐蝕速率≥12mm/Y。約為普通海洋最大腐蝕速率的 60倍）。

萊鋼扎鋼廠二冷室防腐工程施工現場及施工14個月后效果（中間為門口的較低溫度處；右下為較高溫度處，構件表 面有鐵銹，但不能確定是由鋼構腐蝕還是鹽垢沉積。與原腐蝕產物不同，沒有剝落）。涂層厚度：200 μm

中石化普光天然氣凈化廠天然氣凈化廠鋼結構防腐工程(硫化氫環(huán)境鋼構防腐工程）使用傳統涂料防護的中石化普 光天然氣凈化廠試運行不到4個月廊道的腐蝕狀態(tài)及使用我們涂料施工后9年的狀態(tài)（未見腐蝕現象發(fā)生）。涂層厚度：黑色處：200 μm ，藍色處：200+60 μm。

湘鋼焦化回收車間脫硫煤氣鋼結構管道防腐工程施工現場及施工10個月后傳統涂料防腐效果對比。

江蘇索普換熱器使用2.5個月的腐蝕狀態(tài)（溫度：-5oC，管內為20%食鹽水、 管外為液氨。腐蝕速率≥12mm/Y。約為普通海洋最大腐蝕速率的60倍）及 防腐工程后設備運行17個月時公司出具的使用證明。涂層厚度：40μm）。

陜西北元化工輸鹵鋼結構管線使用三年的腐蝕狀態(tài)（已泄露。材質：20#鋼；? 180*16mm 或 ? 600*16mm ；輸送 介質：飽和鹽水；溫度：60°C;流速：≤1.95m/s；工作壓力：≤12MPa；腐蝕速率：≧5mm/年。約為普通海洋最大 腐蝕速率的25倍）及使用我們涂層2年的防腐效果（涂層完好，未見腐蝕）。涂層厚度：240 μm 。

（4）公司介紹

上海平耐實業(yè)有限公司成立于2006年，總部位于上海，作為”中國高鹽高濕鋼結構防 腐涂料應用技術“標準起草單位，是一家集高性能建筑涂料及工業(yè)涂料的研發(fā)、生產、 銷售及服務為一體的高科技企業(yè)。公司的高性能建筑涂料主要包括鋼結構50年防腐涂料、 氟碳涂料、陶瓷涂料等；工業(yè)涂料主要包括：工業(yè)重防腐涂料、特氟龍涂料、3C電子應 用涂料等功能性涂料。旗下品牌包括杰耐羅、平耐、耐瓷等，其中“杰耐羅“納米防腐 涂料獲得“2021年中國納米防腐涂料影響力”品牌。平耐集團擁有上海杰耐化工科技有 限公司、平耐新材料科技（山東）有限公司等全資子公司?，F有華東生產基地坐落于上 海奉賢化工園區(qū)，華北生產基地位于山東省菏澤市，占地面積近100畝。公司先后與天津 大學、復旦大學、浙江大學等知名高校開展校企合作，并建立聯合實驗室等。公司“以 科技創(chuàng)新，產業(yè)聚焦，生態(tài)共建”作為核心發(fā)展理念，致力于打造成為一家立足中國、 服務全球的綜合性涂料產業(yè)集團。