掺杂聚吡咯的电化学合成及其对不锈钢的防腐蚀性能研究文献综述
2020-04-18 20:45:00
一. 导电聚合物概述 导电聚合物 (Conducting polymers) 是一类具有双键和单键共轭序列的新型高分子材料,是无需添加任何导电性(无机)物质即可导电的有机聚合物,又称为本征导电聚合物[1]。
导电聚合物的导电率:10-9 S/cm~105 S/cm,实现了从绝缘体到半导体、再到导体的变化,在所有能够完成这种形态变化的物质中其跨度最大。
导电聚合物既保留了高聚物结构多样化、可加工和比重轻等特点,同时兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性[2]。
作为导电涂料使用的导电高分子主要是环境稳定性高、较适合商品化应用的聚苯胺 (PANI)、聚噻吩 (PTh) 和聚吡咯 (PPy) 等[3]。
1. 聚苯胺 (PANI) 聚苯胺具有良好的结构多样性、高导电性和特殊掺杂机制等特点,原料便宜,易于合成,是目前导电高分子的研究热点,已成为广泛应用的导电聚合物之一[4]。
其结构式如图1所示: 图1 (图例) 刘谊君等以过硫酸铵为氧化剂合成了无机酸掺杂的 PANI,测得其电导率超过 17.3 S/m,与 EP 共混制备了掺杂 PANI 导电防腐涂料[5]。
李辉等采用聚对苯乙烯磺酸为掺杂剂制备了水溶性 PANI,电导率最高为 0.19 S/cm,与水性 EP 共混后在镁合金表面制备出具有防腐与导电双效功能的涂层[6]。
聚苯胺可用作测试温度、酸碱性或气体敏感性的传感器,因此在电化学、生物等众多的研究领域都可以得到应用,其不仅选择性好、灵敏度高,而且就有较宽的线性范围和较低的检出限;聚苯胺通过改变掺杂态中的酸的浓度,不但可以调节纤维的电导率,而且还可以制备导电纤维,得到抗静电性能优异且持久、稳定性很高的纤维产品[7];根据聚苯胺独特的脱杂/掺杂机制、充放电速率快、氧化还原反应可逆以及循环稳定性高等优势,所以被广泛地用作超级电容器的材料;还有就是通过聚苯胺与其他材料共混合成新型复合材料,合成聚苯胺防腐涂料[8]。
2. 聚噻吩 (PTh) 目前关于聚噻吩用于金属防腐蚀的报道不多,实际上聚噻吩的衍生物与其他导电聚合物的衍生物一样,在一定的条件下也表现出防腐蚀性能。
如在适当的电压下,聚噻吩及其衍生物性质类似于聚吡咯,将两者结合起来的防腐蚀效果会更好。