Page 45 - 201807

第 7 期 李玉峰，等: 无皂苯胺/硅丙共聚乳液的制备及其防腐蚀性能 ·1113·

由表 1 可以看出，当反应温度较高时，共聚乳 由于反应速度快，使得 Ani 在硅丙乳胶粒子表面未
液的粒径变大，稳定性变差；乳胶膜的接触角变小， 充分接枝的情况下直接自聚，造成乳胶粒子的团聚，
吸水率升高，疏水性下降，附着力也略有降低。比 平均粒径增加，破坏了共聚乳液的分散性，对乳液
较来看，不同温度得到的共聚乳液乳胶膜的抗冲击 稳定性及乳胶膜的疏水性和附着力产生不良影响，
性和柔韧性都能达到使用要求。当采用先 20 ℃反应 乳胶膜的防腐蚀性能随之变差。因此，本文采用分
6 h 然后升温 80 ℃反应 2 h 时，制备的共聚乳液的 段控温的方法，先 20 ℃反应 6 h 以保证 Ani 单体的
基本性能及其乳胶膜的性能相对较好，说明此时 Ani 充分接枝，避免 Ani 的自聚和 PANI 的团聚；再升
在硅丙乳胶粒子表面的接枝和聚合都较为充分。 温 80 ℃反应 2 h，使 H 2 O 2 的氧化能力完全发挥，
采用电化学方法对制备的系列共聚乳液乳胶膜 Ani 聚合反应完全。电化学阻抗谱测试结果表明，
的防腐蚀性能进行测试，不同反应温度的苯胺/硅丙 反应温度为先 20 ℃后 80 ℃时，共聚乳液乳胶膜的阻
7
2
共聚乳液的电化学阻抗谱见图 3,内插图为相应温度 抗值达到 4.70×10 Ω·cm ，具有最佳的防腐蚀性能。
时曲线的放大。 不同温度下反应得到的苯胺/硅丙共聚乳液的

极化曲线见图 4。

图 4 不同反应温度的苯胺/硅丙共聚乳液的极化曲线
Fig. 4 Polarization curves of Ani/SiAc copolymer emulsion
synthesized at different temperature

由图 4 可以看出，反应温度为 20 ℃的共聚乳液
比 10 ℃的共聚乳液腐蚀电流密度低，腐蚀电位高。
这是因为随着温度的升高，H 2 O 2 分解效率逐渐增
加，体系中 PANI 的含量增加，其氧化还原作用和
钝化作用提高了金属表面的电位，降低了腐蚀电流

A—Bode 图；B—Nyquist 图 密度。但是当温度继续升高，腐蚀电流密度升高，

图 3 不同反应温度的苯胺/硅丙共聚乳液的电化学阻抗谱 腐蚀电位降低。而当反应温度为 20 ℃反应 6 h、80 ℃
Fig. 3 EIS plots of Ani/SiAc copolymer emulsion synthesized 反应 2 h 时，共聚乳液的腐蚀电位最高，腐蚀电流
at different temperature 密度最低，防腐蚀性能最佳。这与电化学阻抗谱的

从图 3 中可以看出，当反应温度从 10 ℃升高到 测试结果一致。
80 ℃时，共聚乳液乳胶膜的阻抗值呈现先增加后减 2.4 H 2 O 2 用量对共聚乳液性能的影响
小的趋势。分析认为，苯胺/硅丙共聚乳胶粒子的形 由于 Ani 的聚合机理为阳离子自由基聚合，因
成遵循无皂乳液机理中非均相“核-壳”增长模式， 此需要过量的氧化剂，所需氧化剂的物质的量一般
其本质是体系中 Ani 单体先在硅丙乳胶粒子表面接 为 Ani 的 0.8~2 倍 [22] 。Ani 聚合常用的氧化剂为 APS，
枝，再进行链增长，最后得到核壳结构的共聚乳胶 APS 反应后向体系中带入的铵根离子会给排放液中
粒子。当温度为 10 ℃时，H 2 O 2 分解速率较慢，反 带入大量的氨氮和盐分（硫酸铵），造成废水后处理
应体系中以 Ani 在硅丙乳胶粒子表面的接枝为主， 的困难。同时，所制备的乳胶膜中含有的硫酸铵，
链增长反应缓慢。当温度升高到 20 ℃，H 2 O 2 分解 会对乳胶膜的性能带来不利影响。选择 H 2 O 2 为引发
速率加快，接枝在硅丙乳胶粒子表面的 Ani 聚合反 剂，其分解产物为无污染的水，可以避免上述不利
应程度增加，PANI 含量增多，共聚乳液乳胶膜防腐 因素。表 2 为不同 H 2 O 2 用量下制得的共聚乳液的基
蚀能力变强。当温度继续升高时，H 2 O 2 逐渐达到最 本性能及其乳胶膜基本性能的测试结果，温度条件
佳分解温度，Ani 聚合反应程度进一步增加，但是 为先 20 ℃（6 h）后 80 ℃（2 h）。