眾所周知，潮濕環(huán)境中，鋼鐵的表面容易形成一層電解質(zhì)溶液的薄膜。鋼鐵接觸電解質(zhì)溶液之后，活潑金屬因為電化學反應而被腐蝕，導致資源浪費，如何高效環(huán)保解決金屬腐蝕問題呢?近日，揚州大學化工學院的一群學生就在該學院專業(yè)教授的指導下發(fā)明了一種高分子材料解決了此難題，并填補了國內(nèi)行業(yè)空白。

阻止金屬腐蝕不環(huán)保

揚大教授帶領學生發(fā)明新材料

揚州大學化學化工學院大四學生芮敏是該項目的負責人，她告訴記者，她查閱了大量資料發(fā)現(xiàn)，金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失十分巨大，每年全球金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失占GDP總量的4%左右。“談起一些高分子材料，很多人都覺得離生活很遠，其實并不是，它與我們的生活很近，比如現(xiàn)在的這個發(fā)明創(chuàng)新就是針對金屬的腐蝕問題。”

芮敏介紹，在國際市場上，最常用的技術是通過在金屬表面涂覆有機涂層，實現(xiàn)金屬與腐蝕介質(zhì)的隔離，從而達到抑制金屬腐蝕的目的。同時，為了提高涂層的腐蝕防護能力，通常會添加鉛、鉻等強致癌重金屬緩蝕劑。而目前市場上廣泛使用的是以重金屬鋅作為緩蝕材料的富鋅涂料，但其不可忽略的環(huán)保及效能等方面的缺陷也不斷凸現(xiàn)。

朱愛萍教授就表示，富鋅涂料在較酸性環(huán)境使用過程中，富鋅底漆中鋅粉的高速消耗嚴重制約了產(chǎn)品的使用壽命，并且在長期使用過程中，伴隨著鋅粉的氧化，底漆涂層中會產(chǎn)生大量微小空洞，嚴重削弱了涂層的附著能力，使涂層剝落，最終造成大量額外的腐蝕損耗。

“這種材料在生產(chǎn)時，也并不環(huán)保，在鋅粉的生產(chǎn)過程中往往伴隨著大量的能源資源消耗并有大量廢棄物質(zhì)的排放，對自然環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染并造成惡劣影響。”朱愛萍表示，在這樣的前提下，她帶領學生決定試試用最新的材料技術，讓金屬減少這種腐蝕。而伴隨著新型材料的迅速發(fā)展和成熟，高聚物復合材料，作為一種新型防腐材料的運用也在防腐領域表現(xiàn)出強大的生命力與發(fā)展?jié)撃堋?/span>

防腐能力比原來強十倍

獲全國大學生創(chuàng)新大賽二等獎

芮敏表示，本產(chǎn)品用的是聚苯胺/碳納米管的復合納米材料，是在朱愛萍教授的指導下研制的碳納米管與導電聚合物的復合材料，填充聚苯胺/碳納米管的金屬防腐涂層，可利用復合材料可逆的氧化還原活性，使與其接觸的金屬表面持續(xù)地鈍化為一層致密的氧化膜，從而使金屬得到有效的腐蝕保護。另一方面，利用復合材料的導電性，在金屬界面產(chǎn)生電場，這個電場方向與電子傳遞方向相反，能夠阻礙電子從金屬向介質(zhì)中氧化物傳遞，起到電子傳遞的屏障作用，從而起到防腐效果。

“實際應用中發(fā)現(xiàn)，添加1%的本產(chǎn)品可達到70%鋅的效果，雖然產(chǎn)品價格較高，但性價比卻比鋅的要高。”芮敏告訴記者，“不僅如此，我們研發(fā)的材料防腐能力比鋅強近10倍，延長了絕大多數(shù)金屬的使用壽命。”據(jù)芮敏介紹，該產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)中真正做到了零污染、零排放，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。

“聚苯胺/碳納米管復合材料是無毒無害的材料，且生產(chǎn)過程排出的水、乙醇等都是可循環(huán)利用的。相比重金屬防腐材料，本產(chǎn)品在使用過程中不會產(chǎn)生有毒的重金屬離子，具有無毒環(huán)保的特點。本產(chǎn)品是一種新型的綠色防腐涂料添加劑。”

朱愛萍教授介紹，項目團隊研發(fā)的聚苯胺/碳納米管復合納米材料是一種新型高分子材料添加劑，克服了結構形貌的可調(diào)控、放大過程中質(zhì)量控制以及廢水的循環(huán)利用等多個技術難題，推動了碳納米管與聚苯胺的工業(yè)應用，最終實現(xiàn)了工業(yè)和生產(chǎn)。研發(fā)得到的新型復合材料拓展了應用領域，這項技術也填補了國內(nèi)的空白。

近日，在第四屆全國大學生高分子材料創(chuàng)新大賽上，該研發(fā)從369件參賽作品中脫穎而出獲得了二等獎。“未來1~3年內(nèi)，我們會將這項技術專業(yè)化生產(chǎn)，并投入到市場。” 朱愛萍教授說。