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摘 要

近年来一种新的有机高聚物—导电聚合物由于制备简单，性能优异，经济高效等特点成为金属腐蚀与防护领域的一个研究特点。

本文用电化学方法制备了聚苯胺、聚吡咯碳钢电极，制备体系为质子酸草酸溶液。制备方法采用循环伏安法，研究了碳钢电极在质子酸溶液中发生聚合的过程。

制备了不含掺杂剂和含有掺杂剂苯扎氯铵的聚苯胺/聚吡咯双层聚合膜。即BAC掺杂量3 g·L^-1 ，分别电聚合得到PAni/PPy、PAni-BAC/PPy和PAni/PPy-BAC三种双层膜。以盐酸为腐蚀介质，通过开路电位、动电位极化曲线法等测试研究比较了以上双层膜对碳钢防腐性能的优异。结果表明：三种聚苯胺和聚吡咯的双层膜在0.1 mol·L^-1盐酸溶液中均有很好的腐蚀抑制效果。BAC作为季铵盐类表面活性剂，能够吸附在铁表面并参与形成不溶性的季铵盐-草酸亚铁复合层BAC掺杂在外层，可以使PAni/PPy-BAC具有相对最大的腐蚀阻抗， PAni/PPy-BAC具有比PAni/PPy、PAni-BAC/PPy都高的缓蚀效率。

关键词：聚苯胺 聚吡咯 掺杂苯扎氯铵 防腐

Abstract

In recent years,a new kind of organic poiymers-conducting polymer is a hptstop to protect metals for its easy preparation, excellent properties and high economic benefits.

In the study, the polyaniline carbon steel electrode was prepared by electrochemical methods. The system of protonated acid were oxalic acid. The polymerization process of carbon electrode in a proton acid solution polymerization process is studied, which is prepared by cyclic voltammetry.

The double-layer coatings PAni/PPy, PAni-BAC/PPy and PAni/PPy-BAC were electrodeposited in the absence and presence of 3 g·L^-1 BAC. In hydrochloric acid media, Open-circuit potential, polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy were used to evaluate the corrosion inhibition effect of these double layers. The results showed that all double layers have high inhibition efficiency in 0.1 mol·L^-1 hydrochloric acid. Considering the strong oxidizability of BAC in acidic media, the insoluble Fe (II) species could be rapidly oxidized to soluble Fe (III) species by BAC in the coating. Therefore, the presence of BAC in the PAni-BAC/PPy inner layer may hinder the maintenance of passive layer. PAni/PPy-BAC coating in which BAC ions are doped into the outer layer of the coating undoubtedly has the highest corrosion resistance values and much better inhibition efficiency than PAni/PPy and PAni-BAC/PPy coatings.

Keywords: Polyaniline；doped polypyrrole ；benzalkonium； chloride； corrosion

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 4

1.1引言 4

1.2聚苯胺 6

1.2.1 苯胺的性质和结构 6

1.2.3 聚苯胺的防腐机理 7

1.2.4 聚苯胺的应用 7

1.3 聚吡咯 8

1.3.1 聚吡咯的结构和性质 8

1.3.2 聚吡咯的合成 9

1.3.3 PPy的导电机理 9

1.3.5 PPy 在防腐蚀领域中的应用及展望 10

1.4导电聚合物的掺杂 11

第二章 聚苯胺、聚吡咯的电化学合成及腐蚀抑制研究 12

2.1 试剂与仪器 12

2.2 实验装置与方法 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 聚合过程 14

3.2 开路电位 18

3.3 极化曲线 19

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第一章 绪论

1.1引言

材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，从日常生活到交通运输、机械、化工、冶金，从尖端科学技术到国防工业，凡是使用材料的地方，都不同程度的存在着腐蚀问题，腐蚀问题给社会带来了巨大的经济损失^[1]，造成了许多灾难性的事故，耗竭了宝贵的资源与能源，严重地污染了环境，甚至阻碍了高新技术的正常发展。

金属腐蚀给社会造成巨大的经济损失[1]随着工业、农业与科学技术的发展，防腐蚀技术也不断地获得了新的进步。根据工业生产的需要，发展了各类金属镀层，从比较经典的电镀、热浸镀，发展据工业发达国家统计，每年由于金属腐蚀的直接损失约占全年国民经济总产值的一半。中国2002年国民生产总值约为100000亿元，由于金属腐蚀造成的直接损失约为4000亿元，通过工作者的努力，有可能每年挽回约1000亿人民币的损失。据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和。因腐蚀造成的经济损失是十分惊人的。

金属腐蚀对安全的危害：腐蚀不仅造成经济上的损失，也经常对安全构成威胁。均匀腐蚀，如铁生锈，一般进展缓慢，危险性不大，但一些局部腐蚀如孔蚀和应力腐蚀破裂，可能引起事故，造成意外危险。过去国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁，桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷等。可见，除了经济损失以外，腐蚀对安全的威胁决不容忽视。

金属腐蚀加速自然资源的耗损：地球蕴藏的金属矿藏是有限的。人类从矿石中提炼出金属，腐蚀又使金属变成无用的、散碎的氧化物等，一些大的贮罐、换热器也常常因为局部穿孔而变成一堆破铜烂铁。这些都加速了自然资源的耗损。从延缓自然资源的耗竭的观点看，防腐蚀工作是重要的，也是可持续发展的需要。

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