Page 43 - 2025年7月防腐蚀专辑
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王   波等：基于改性氧化石墨烯/聚苯胺增强水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究


                 anticorrosive  properties，and  the  incorporation  of  PDA  would  not  destroy  the  anticorrosive
                 mechanism of PANI.
                      Key words：waterborne polyurethane；polydopamine；nanofillers；nti-corrosion
                                                                                    a
                 金属腐蚀是一种常见的自然现象，它能使桥梁、                          研究大多为单一的防腐策略，比如聚多巴胺对氧化
             汽车、铁路和其他工业基础设施中使用的金属材料                              的包覆并应用于防腐。但在保证涂层基本性能的
             的综合性能和功能严重退化，造成巨大的经济损失、                            前提下，这个仅添加单一腐蚀抑制剂的策略对于提
             环境污染和人员伤害 。水性聚氨酯由于其良好的                             高防腐性能存在局限性。为此，寻找一种多重防腐
                                 [1]
             机械性能、优异的耐磨性和高附着力，被广泛地应用                            协同作用的方法具有重大意义。
             于防腐行业 。然而，水性聚氨酯结构中的亲水基团                                 本研究利用 PDA 的高黏附性和表面较多的反应
                        [2]
             会形成极性通道，加速腐蚀介质的侵入 。因此，有                            活性位点，来提高 FGO/PANI 填料与 WPU 之间的相
                                                 [3]
             必要开发一种能有效进行长期防腐的水性聚氨酯                              容性，以减少填料与聚合物之间的缝隙产生，以期制
             涂料。                                                备能够有效提高水性聚氨酯涂层防腐性能的填料
                 氧化石墨烯（GO）是一种具有代表性的二维                           PDA/FGO/PANI。并通过一系列的表征技术研究了
            （2D）材料，具有高比表面积和优异的阻隔性能，可以                           填料和涂层的相容性，以及复合涂层的防腐性能。
             提供良好的屏障，防止水、氧气和腐蚀性离子的渗
             透。Cui 等 利用 GO 与自聚合聚多巴胺（PDA）之间                      1    实验部分
                       [4]
             的 π-π 相互作用以及 PDA 与 GO 之间的共价键，在
             GO 表面进行多巴胺的自聚合，从而改善了 GO 纳米                         1. 1  实验原料
             片与溶剂/聚合物之间的相容性。并将其加入水性环                                 异 尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚丙二醇
             氧树脂中，提高其防腐能力。但随着使用时间的延                             （PPG2000）：分析纯， 台万华股份有限公司；二月桂
             长，腐蚀性离子仍会穿过涂层，到达金属表面，引起                            酸二丁基锡（DBTDL）：化学纯，天津市 晨化学试剂
             金属腐蚀。因此，仅加入 GO 并不能实现涂层的长期                          厂 ；植酸（PA）、三乙胺（TEA）、丙酮 、1，4-丁二醇
             防腐。聚苯胺（PANI）分子链中存在大量的 N 原子，                        （BDO）、无水乙醇（EtOH）、二羟甲基丙酸（DMPA）、苯
             可以与金属阳离子螯合，形成疏水层，延缓金属的腐                            胺（An）、氯化钠（NaCl）：分析纯，成都市科龙化工试
             蚀，提高涂层的防腐性能。推测氧化石墨烯/聚苯胺                            剂厂 ；对苯胺磺酸（p-ABSA，分析纯）、过硫酸铵
                                                                     ）S O ，分析纯）、盐酸多巴胺（Dopamine HCl）：分
            （GO/PANI）基水性聚氨酯基于 GO 的物理屏蔽 和                        （NH 4 2 2  8
                                                         [5]
             PANI的 化作用 ，可使其具有优异的长期的防腐性                          析纯，成都化夏化学试剂有限公司；三羟甲基氨基甲
                            [6]
             能。但 GO 和 PANI 都难以与水性聚氨酯（WPU）相                      烷（Tris）：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；氧化石墨
             容，可能在涂层与填料之间产生微缝隙，从而降低水                            烯水相分散液（GO，1 g分散液 面含有 10 mg的氧化
             性聚氨酯的防腐性能 。因此，开发研究提高惰性填                            石墨烯）：高通新材料科技有限公司。
                                [7]
             料和聚合物基材之间的相容性是提高涂层防腐性能                             1. 2  改性氧化石墨烯/聚苯 （FGO/PANI）填
             的有效办法。                                                   料的制备
                 多巴胺在碱性环境下，容易发生自聚合沉积在                                采用超声波将 100 mg GO 均匀地分散在去离子
             基材表面，形成一层有机聚多巴胺（PDA），其合成过                          水中。然后向 GO 分散液中加入 1. 5 g 的 p-ABSA。
             程简单，几乎在任何表面都具有非常好的黏附性 ，                            在 80 ℃加热条件下反应 12 h，得到了功能化的氧化
                                                          [7]
             可以和惰性填料紧密地黏附。并且 PDA 含有大量的                          石墨烯（FGO）。产品经过 0. 22 μm 水系微孔混合纤
             具有反应活性的官能团（如  酚、羟基、亚胺等），                           维素脂膜过滤，随后采用去离子水和乙醇分别洗涤
             可以与有机聚合物发生反应，从而使 PDA 成为聚合                          3次后，冷 干燥。使用超声波将适量的 FGO 分散在
                              [8]
             物涂层的共价接头 。聚多巴胺可以通过氢键、π-π                           水中，形成均匀的溶液。然后，向溶液中加入 1. 86 g
             对 等相互作用黏附在 GO/PANI的表面。                             （0. 02 mol）An，在 0~10 ℃ 下混合均匀 。 然后滴加
                 因而 PDA 被广泛应用于生物科学、化学、防腐涂                       PA，使其物质的量浓度为 1 mol/L，最后向溶液中加入
             层等领域 。然而，目前关于聚多巴胺在防腐领域的                            2. 28 g（0. 01 mol）过硫酸铵，继续在 0~10 ℃下反应
                     [9]
                                                                                                          40
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