阴极电泳涂料凭借其独特的外加电场的沉积方式,在不破坏金属基材的同时,能够在基材表面制得平整、可控、均一和高附着力的涂层,因此已经成为金属防护涂层领域的研究热点。随着金属器件的发展,制备更高防腐蚀性能的阴极电泳涂料是十分有意义的。在众多提升涂层耐腐蚀性的方法中,聚苯胺及其衍生物凭借其独特的电活性、更好的环境稳定性、较低的生产成本等优点,成为金属防腐材料领域的研究重点,相关成果不胜枚举。将阴极电泳涂料与聚苯胺及其衍生物的优势相结合,制备更高性能的防腐涂料具有重大意义。但是,阴极电泳涂料在施工过程中,由于水的电解,被涂物附近区域pH较高会驱使聚苯胺及其衍生物去掺杂从而失去电活性,限制了聚苯胺及其衍生物在其中的应用。为解决高pH环境下聚苯胺去掺杂电活性降低这一问题,采用导电材料碳纳米管对聚苯胺进行掺杂是一种有效的方法。碳纳米管表面的π键能够与聚苯胺的共轭结构之间进行电子转移,从而维持聚苯胺在高pH条件下的电活性。此外,采用具有与聚苯胺相似电活性,但分子量更低、结构更加明确的苯胺低聚物,更有助于提升分散性、研究涂层抗腐蚀行为。因此,本文通过碳纳米管对苯胺四聚体的掺杂作用,制备了高pH适用性的电活性杂化阴极电泳涂料,应用于金属防腐领域。具体研究内容分为以下两个部分:1.通过物理共混法制备电活性杂化阴极电泳涂料首先,以N-苯基对苯二胺(4-ADPA)为原料,过硫酸铵(APS)为氧化剂,制得苯胺四聚体(TANI),分子量大约为365;再采用相同的工艺,仅在制备过程中添加碳纳米管(CNTs),使得4-ADPA在CNTs表面原位聚合,制得苯胺四聚体/碳纳米管(TC)复合材料,并对复合材料的结构及性质进行表征。其次,以甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸异辛酯(EHA)和苯乙烯(St)为单体制备阴极电泳涂料用树脂,并将所制的TC复合材料分散于树脂中,加水乳化制得电活性杂化阴极电泳涂料。进一步,以70 V、1 min的沉积条件,160℃、30 min的固化工艺在金属基材表面制备电活性涂层。最后对涂层的耐腐蚀性及腐蚀产物进行研究。结果表明:在π-π相互作用的驱动下TANI聚集在CNTs表面,当CNTs与TANI的质量比为1:2时,所得复合材料表现出最好的电活性,在pH=9的条件下也能显示出良好的氧化还原活性;当复合材料的添加量为聚合物质量的3%时,复合材料在涂料中分散良好,其所制的涂层显示出较好的机械性能;电化学和盐雾试验测试结果表明,添加复合材料的涂层显示出最好的防腐性能;此外,通过EDS和XRD分析,复合材料的引入能够在金属表面形成钝化层。2.通过化学接枝法制备电活性杂化阴极电泳涂料本章在前一节的基础上以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为“桥梁”,将TANI接枝到电泳涂料用聚合物中,制得电活性树脂PT,并对其结构及接枝率进行研究。其次,将CNTs分散于树脂中,加水乳化制得电活性杂化阴极电泳涂料。之后,采用电泳沉积技术在金属基材表面制备电泳涂层,控制沉积电压70 V、沉积时间1 min,固化工艺160℃、30 min。最后,对涂层防腐蚀性能进行研究,并提出相应涂层防腐蚀机理。结果表明:TANI成功接枝到聚合物中;当接枝率为3%时,附着力没有下降依然为0级,当继续增加接枝比例时,附着力开始降低;当CNTs的添加量为聚合物质量的1%时,超景深显微镜下可以观察到良好分散的CNTs;根据涂层截面SEM及水接触角测试结果表明CNTs可以有效填充涂层内部的缺陷,使涂层更加致密;电化学和盐雾试验测试结果表明,接枝TANI并添加CNTs的涂层具有最佳的防腐性能;之后,结合EDS和XRD的测试结果,证明接枝TANI并引入CNTs的涂层能够在金属表面形成钝化层,提升基材的耐腐蚀性。