Page 202 - 《精细化工》2022年第4期
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·838·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 碳钢因具有高的强度和硬度等优异性能，使其                          司；石墨粉(C)、聚乙烯亚胺（PEI），化学纯，上海
            几乎能应用于整个工业领域。然而，碳钢的严重腐                             阿拉丁生化科技股份有限公司；苯胺、过硫酸铵、
            蚀带来了众多的安全隐患和经济损失                  [1-2] 。目前，针      氯磺酸、1,2-二氯乙烷、水合肼、硝酸钠、高锰酸钾、
            对腐蚀防护的研究受到了广泛的关注。其中，金属                             双氧水（H 2 O 2 ，质量分数 30%）、氯化钠，化学纯，
            基体改性、表面涂层保护和局部阴极保护等方法被                             上海麦克林生化科技有限公司；浓硫酸（质量分数
            不断地应用于延缓碳钢腐蚀。                                      98%）、磷酸、无水乙醇，化学纯，上海国药集团化
                 石墨烯具有独特的二维单层结构和大比表面积、                         学试剂有限公司；去离子水，自制。
            高导电性等性能，因而备受关注。研究证明，石墨                                 Nexus-870 傅里叶变换红外光谱仪，美国 Nicolet
            烯涂层可以降低铜的腐蚀             [3-7] 。氧化石墨烯（GO）           公司；Smartlab X 射线晶体衍射仪，日本株式会社；
            是石墨烯的衍生物，为含有大量的含氧官能团的片层                            S-4800 型扫描电子显微镜，日本 Hitachi 公司；
            状结构   [8-9] ，具有独特的光学、热学和机械特性              [10-11] 。  DSA10-MK2 接触角测量仪，德国 Kruss 公司；QHQ
            GO 丰富的含氧官能团可以作为各种电活性物质进                            铅笔硬度计，深圳速德瑞科技有限公司；LX-60 盐
            行化学修饰和功能化的有效场所                   [12-13]  。聚苯胺     雾实验机，上海魅宇仪器科技有限公司；CHI660E
            （PANI）是重要的共轭导电聚合物之一，稳定性和                           电化学工作站，上海辰华仪器有限公司。
            导电性均较优异        [14-15] ，近年来，对 GO/PANI 复合材          1.2   氨基化 GO/磺化聚苯胺改性水性环氧防腐涂
            料的研究较多。YEH 等         [16] 合成了一种聚苯胺和石墨                   料的制备
            烯复合的新型防腐蚀涂层，其中，官能化后的石墨                             1.2.1   磺化聚苯胺（SPANI）的制备
            烯片能更好的分散，延长气体接触涂层的扩散途径。                                称量 9.3 g（1 mol）苯胺溶于 100 mL 1 mol/L
            但是，石墨烯片的分散性不能满足更高的防腐要求。                            的盐酸中，28.6 g（1 mol）过硫酸铵溶于 80 mL 水
            JAFARI 等  [17] 在铜电极上合成了 GO/PANI 纳米复合               中。将两种溶液搅拌混匀后放置冰箱冷却至 0  ℃，
            膜，电化学测试结果表明，在聚苯胺/氧化石墨烯存在                           移至三口烧瓶，在–5  ℃搅拌 12 h 后，经过滤、水
            下，腐蚀电位向阳极区域移动，显著提高了铜基体的                            洗和 50  ℃真空烘干，研磨，得到聚苯胺（PANI）
            耐腐蚀性能。但 GO 分散性差的问题未被完美解决。                          粉末。将 2 g PANI 溶于 50 mL 1,2-二氯乙烷中，加
                 基于此，本研究将易水解且环保的添加剂氯磺                          热至 80  ℃，超声分散；取 3.63 g 氯磺酸溶于 5 mL
            酸应用于 PANI 中，在水溶液中制备出可稳定分散                          1,2-二氯乙烷中分散均匀后，将其逐滴滴入 PANI 的
            的磺化聚苯胺（SPANI），磺化聚苯胺带有磺酸基团，                         1,2-二氯乙烷溶液中，在 75~80  ℃反应 5 h 后，对
            磺酸基团是一个强水溶性基团，可使磺化后的聚苯                             产物进行抽滤，用水洗涤，40  ℃真空烘干，研磨，
            胺均匀分散在水性环氧树脂中，增强防腐性能；聚                             得 7 g 墨绿色 SPANI 粉末。
            乙烯亚胺（PEI）是一种弱碱性脂肪族聚合物，利用                           1.2.2   氨基化氧化石墨烯/聚苯胺（PG/PANI）和氨
            其氨基基团与 GO 表面的羧基、环氧基反应来还原                                 基化氧化石墨烯/磺化聚苯胺（SPG）的制备
            GO，并使 GO 表面接枝大量氨基基团，氨基基团亲                              采用改进的 Hummers 法       [18] 制备 GO。取 0.1 g
            水性强，合成的氨基化氧化石墨烯（PG）能更好地                            GO 超声分散于 100 mL 去离子水中，制得 1 g/L 的
            分散在水中；再以 PG、SPANI、环氧树脂和水性环                         GO 水分散液；再取 0.5 g PEI 超声分散于 50 mL 水
            氧固化剂制备出氨基化氧化石墨烯/磺化聚苯胺水                             中，得到 10 g/L 的 PEI 水溶液；将 PEI 水溶液滴加
            性环氧复合防腐涂料（SPG/EP）。以期将该水性环氧                         入 GO 水分散液中，搅拌 24 h 后经离心，水洗，35
            复合涂层用于钢铁基材表面，增强其长效耐腐蚀性能。                           ℃真空烘干，即得 PG 固体产品。分别取 0.1 g PANI
                                                               和 0.1 g SPANI 溶于 20 mL 5 g/L 的 PG 水分散液中，
            1   实验部分
                                                               超声 2 h 后，分别加入 1 mL 水合肼，在 90~95  ℃
            1.1   试剂与仪器                                        下反应 12 h，40  ℃真空烘干，研磨后得约 0.1 g 黑
                 环氧树脂 E-51（环氧当量 184 g/mol）、水性环                 色 PG/PANI 粉末和 0.1 g 黑色 SPG 粉末。合成路线
            氧固化剂 628，工业级，无锡钱广化工原料有限公                           如下所示。
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