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超长耐腐新型杰耐罗纳米聚苯胺重防腐涂料引发市场关注

http://www.coatings.hc360.com2021年03月01日18:03 来源:慧正资讯T|T

    慧聪涂料网讯:聚苯胺(PANI)是一种具有极强工业应用前景的、新型的金属防腐和保护材料,与常见的添加剂及缓蚀剂相比没有任何的环境副作用,是一种符合时代和科技发展的绿色添加剂及缓蚀剂载体。

    早在1985年,Deberry发现在不锈钢上电沉积的聚苯胺膜能显著降低不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀速率,从此聚苯胺和其它导电高分子作为一种新型的防腐蚀材料,开始受到人们的关注,并逐渐成为当前腐蚀科学领域研究的一大热点。

    目前,聚苯胺具有优异的防腐蚀性能,已被大量实验现象证实,聚苯胺防腐蚀涂层已经在德国、美国和中国等国家部分商业化。

    01聚苯胺的结构与性能

    聚苯胺是从苯胺单体出发,通过化学氧化聚合或电化学聚合得到的一类导电高分子材料。聚苯胺可分为本征态和掺杂态两种形式,本征态聚苯胺可视为对苯二胺单元和醌二亚胺单元的共聚物。

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本征态聚苯胺的结构式

    本征态聚苯胺可通过化学、电化学或光的方式掺杂得到掺杂态聚苯胺,掺杂态聚苯胺的电导率可随掺杂率的不同而不同。掺杂态的聚苯胺能够通过化学、电化学或光的方法进行脱掺杂,这种掺杂-脱掺杂是可逆的。

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不同氧化态聚苯胺之间的可逆反应

    02聚苯胺防腐涂层的制备方法

    目前,聚苯胺防腐涂层的制备方法主要有电化学沉积法、共溶和/或共混涂装法。

    (1)电化学沉积法

    电化学沉积法是指通过电化学的方法在金属表面直接沉积形成PANI层,电位的施加方法主要包括恒电流法、恒电位法、脉冲极化法和动电位扫描法。PANI一般在酸性溶液中进行聚合。由于电极材料、施加电位以及电解质溶液的组成及其pH值等对苯胺的聚合都有影响。因此,当前这种制备PANI涂层方法采用的条件仍不统一。

    (2)共溶

    共溶是指将PANI与传统的聚合物完全溶解在一起,形成均以溶液进行涂覆,待溶剂挥发后形成涂层。这种方法具有一定的缺点:因为PANI在常用的大多数有机溶剂中的溶解度较低,虽然在高沸点溶剂中有一定的溶解度,但是这些溶剂的沸点均较高、挥发慢,往往在涂层中有残留,对涂层质量有一定的影响。另外,这些溶剂往往毒性较大,比较昂贵,应用时受到限制。

    (3)共混

    共混是指将PANI作为现有防腐涂料的添加剂,与常规涂料如环氧树脂涂料等混合并进行涂敷,利用PANI和其他组分间的相互作用提高这种共混涂料的防腐性能。这种方法是当前研究PANI防腐应用最多的方法,研究表明通过PANI与树脂或原有涂料共混制备的防腐涂料不但能够提高涂料的保护性能,还能提高涂层的的附着力和对水的屏蔽作用。

    03聚苯胺纳米防腐涂料的研发及应用情况

    聚苯胺纳米防腐涂料更具有独特的耐划伤和耐点蚀性能,与金属发生氧化还原反应,可用于各种金属的防腐,成本低廉,对环境无影响等优点,在很多领域如石油工业输送管线,船坞,军舰,通讯铁塔,铁路桥梁等许多要求耐久性设施的防腐都具有广阔的应用前景,并特别适合于海洋和航天等严酷条件下金属腐蚀的防护。

    由于聚苯胺纳米防腐涂料具有广阔的市场前景,不少公司先后投入工业研究。美国AlliedSignal公司在聚苯胺的制造及应用上获得了30多项专利。Mon Santo公司获得了数十项相关专利,这些专利最后都被德国的Ormecon公司所收购。

    德国的Wessling于1993-1994年开发出工业用聚苯胺防腐涂料后,于1996年7月成立了Ormecon公司专门从事聚苯胺的研究及开发,已经研究出聚苯胺防腐涂料并进入市场,并得到了市场认同。如CORRPASSIV,ORMECONTM,Version等。其中SkippersCORRPASIV4900是一种海洋防腐涂料,已成功应用于船舶,港口和码头的防腐。

    国内对于聚苯胺防腐涂层研究也逐渐被引起重视。天津大学化学工程研究所教授、博导、国家重点研发计划项目首席科学家王纪孝教授,二十年来一直专注聚苯胺纳米材料的制备与应用研究。目前,产品的控制制备水平和污染控制水平处于世界前列,是世界范围内唯一制备多种颜色聚苯胺纳米材料的实验室,已申请多项国家发明专利。聚苯胺纳米球、纳米线、纳米片的生产已达工业化规模,技术水平世界领先,产品的综合指标远超国内、外同类产品,形成了完整的系列产品质量控制体系,是具有完全自主知识产权的、高性能的重防腐涂料产品,在海洋环境下防腐时效超过30年,可广泛应用于石油化工、海洋风电、管道储罐、机械设备、桥梁隧道等领域。

    值得指出的是,在防腐涂料海上挂板实验的过程中,研究还发现了导电态聚苯胺具有防止海生物附着的能力。此外,中科院长春应化所、西安交通大学等也开展了聚苯胺防腐涂料的研究工作。

    04聚苯胺防腐涂料发展前景

    目前,聚苯胺防腐涂料已取得了一定范围的商业应用,但还有许多问题亟待解决:首先,聚苯胺防腐机理需要更加细致的研究,阐明聚苯胺在不同环境中所发挥的具体作用,有针对性地开发出特种聚苯胺涂料,满足不同环境下的防腐要求。其次,聚苯胺和基体树脂共混是制备聚苯胺防腐涂料最具实用性的方法。因此,提高聚苯胺在基体树脂中的分散性显得十分必要。分散性的提高不但可以提高涂料的防腐性能,同时也可以减少涂料中聚苯胺的含量,降低成本。降低成本的同时也降低了聚苯胺对基体树脂物理机械性能(例如附着力,柔韧性,致密性等)的破坏。第三,研究聚苯胺同其他有机、无机填料的配伍性。目前大部分的研究工作都是针对聚苯胺/基体树脂的双组分体系进行的,在实际使用中的涂料往往要添加很多有机、无机填料组分,聚苯胺和这些组分的配伍性如何,还需进一步深入研究。

    聚苯胺涂料未来发展的方向可以归纳为以下几个:

    (1)专用化:研发在航空航天、海洋等特殊环境下使用的重防腐涂料,以及不同金属之间相互耦接情况下使用的聚苯胺防腐涂料。

    (2)环保化:开发水性聚苯胺涂料、高固分聚苯胺涂料、紫外光固化涂料等系列绿色环保的涂料。

    (3)低成本化:通过合理的涂层设计以及增强聚苯胺的分散性,来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技术推介

    (1)技术特征

    杰耐罗聚苯胺纳米重防腐涂料是采用新技术、新方法、新材料制备的高性能防腐涂料,原料完全国产化,并具有完全的自主知识产权。经检测,聚苯胺纳米涂料的阶段性检测报告(报告时间为2017年10月23日,报告中盐雾试验:11500小时,实际:11928小时),至今已超过30000小时,盐雾试验仍完好,防护水平处于国际领先水平。杰耐聚苯胺纳米涂料以环氧树脂、聚氨酯、呋喃树脂等基体树脂、以高分子纳米材料、功能性助剂、溶剂、固化剂等组成的双组份涂料,可作为底漆、中间漆或面漆使用。产品体系分为:溶剂型、水性和全固含的防腐涂料系列。产品涂层在金属表面可形成防护型钝化膜,防腐性能优异,具有良好的力学性能,漆膜坚韧耐冲击;适用于常用处理等级的基材表面(Sa2.5或者St3)。

    (2)相关产品

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    (3)工程案例

    莱钢Ⅱ厂连铸Ⅰ车间二冷室防腐工程:二冷室腐蚀环境恶劣。腐蚀强度≧12mm/年;相当于普通海洋腐蚀强度的60倍以上;相当于ISO9223-2012中最高腐蚀强度的17倍以上。

    莱钢Ⅱ厂连铸Ⅰ车间二冷室换(温度:85℃以上,相对湿度:100%,盐度:饱和,有机械振动,设备每周停止运行一个班检修,约4小时与室温接近)。

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10mmH型钢在莱钢二冷室内一年时的腐蚀状态

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莱钢Ⅱ厂连铸Ⅰ车间二冷室钢构涂装现场(涂层厚度:200μm)

    索普(集团)低温换热器防腐工程:换热器腐蚀强度≧12mm/年相当于普通海洋腐蚀强度的60倍以上;相当于ISO9223-2012中最高腐蚀强度的17倍以上。

    换热器防腐工程(温度:-5℃,换热器管内为20%食盐水、管外为液氨,涂层厚度40μm,设备运行17个月,尚未发生腐蚀泄露问题。

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索普(集团)低温热交换器防腐工程

    中石化普光天然气净化厂硫磺储运地下廊道防腐工程

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硫化氢环境钢构防腐工程(涂层厚度:200μm)

    湘钢焦化厂煤气管道防腐工程

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湘钢焦化厂煤气管道防腐工程(涂层厚度:200μm)

    美钻能源深海采油树设备防腐

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水下采油树系统

    (4)公司介绍

    上海平耐实业有限公司成立于2006年,总部位于上海,是一家集纳米重防腐涂料、氟碳涂料、陶瓷涂料、特种涂料等研发、生产、销售及服务为一体的高科技企业,品牌包括杰耐、杰耐罗、平耐、耐瓷等。公司旗下拥有上海杰耐化工科技有限公司及平耐新材料科技(山东)有限公司全资子公司。现有华东生产基地坐落于上海奉贤化工园区,华北生产基地位于山东省菏泽市,占地面积60余亩。公司先后与天津大学、复旦大学、浙江大学等知名高校开展校企合作,并建立联合实验室等。公司“以科技创新,产业聚焦,生态共建”作为核心发展理念,在聚焦高性能涂料研发创新的同时,积极推进“事业合伙人”发展机制,致力于打造成为一家立足中国、服务全球的综合性涂料产业集团。

    资料参考:中国材料进展、中国防腐涂料

责任编辑:王倩5

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