0 引言
20 世纪70 年代末，日本的白川英树和美国的麦克·迪埃米德等人首次发现导电聚合物聚乙炔（PA），并对聚乙炔进行P 型掺杂，发现其具有类似金属的导电性，逐渐打破有机聚合物是绝缘体的这一传统观念［1-2］。在众多的导电高分子材料中，聚苯胺原料易得，合成简便，具有多样化结构、特殊的掺杂机理、金属的导电性和塑料的低密度加工性、优异的电化学性能和良好环境稳定性等多种优点，使其在防腐蚀涂料中具有巨大的应用潜力［3-4］。
自DeBerry 发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用至今，大量试验结果证明聚苯胺涂料对金属基材具有更高的防腐蚀能力。目前，开发聚苯胺防腐蚀涂料已成为高分子导电材料的应用和涂料研究开发领域的一个新热点。目前，美国Dupont 公司、IBM 公司和德国Zipperling Kessler 公司等多家企业均在积极开发聚苯胺的工业化应用，已基本解决了导电聚苯胺的批量生产和熔融加工等难题。德国Ormecon Chemie 公司已开始导电聚苯胺涂料的生产，并且在美国、日本和韩国分别建立了Ormecon America、Ormecon Japan 及Ormecon Korea 3 家分公司，成为当今具影响力的生产聚苯胺的大公司。美国联合信号公司主要开发导电聚苯胺防腐、抗静电材料。美国宇航局肯尼迪航天发射中心与Geo Tech 公司签约，授权该公司生产商品名为CatizeTM 的聚苯胺（PANI）防腐蚀涂料。我国导电聚苯胺及涂料的开发应用仅限于极少数的科研院校，如中国科学院长春应用化学所、中国科学院有机化学所、吉林大学、西安交通大学、华南理工大学等。其中中国科学院长春应用化学所的开发成果为引人注目，该所于1984 年开始导电聚苯胺的结构、合成、性能、加工和应用的研究，并纳入国家863 科技攻关项目，拥有6 项中国专利和1 项美国专利［4-7］。

1 聚苯胺的防腐机理
聚苯胺可以在金属表面形成一层致密的金属氧化膜，使该金属电极电位处于钝化区而得到保护，其具体的化学过程为：聚苯胺被还原/ 铁被氧化：
Fe+3PAn++3H2O → Fe（OH）3 +3PAn+3H+ ；聚苯胺被氧气氧化：O2+2H2O+PAn → PAn++4OH-。
与其他高聚物相比，聚苯胺具备如下特点：，结构多样化，不同的氧化- 还原态对应不同的结构；第二，特殊的掺杂机理，能够通过掺杂和反掺杂来改变其性能。但聚苯胺由于其链的强刚性和链间强的相互作用，使它的溶解性极差，几乎不溶于任何溶剂。这一缺点极大地限制了聚苯胺在实际中的应用［8-10］。

2 聚苯胺的制备
2.1 化学氧化聚合法
化学氧化聚合法是在酸性水溶液中，用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。化学氧化法能够大批量制备聚苯胺，具有设备简单、反应条件容易控制等优点，是目前制备聚苯胺常用的一种方法。其中研究比较成熟的方法是溶液聚合和乳液聚合两种方法，近几年出现的微乳液聚合法目前还未实现大规模生产［11］。
2.1.1 溶液聚合法
溶液聚合法是制备聚苯胺早使用的一种方法，目前对它的研究已比较成熟。其操作步骤如下：先向三口烧瓶中通入氮气保护，再依次向瓶中加入苯胺、盐酸，然后在搅拌下滴加过硫酸铵氧化剂溶液，在氮气保护下低温搅拌，反应结束后过滤，用水或稀盐酸反复洗涤，至滤液基本无色为止，产物在60℃下真空干燥48 h，制得墨绿色掺杂态聚苯胺。溶液聚合法的工艺简单，但是所得产品在溶解性及熔融加工性等方面不太理想。
2.1.2 乳液聚合法
乳液聚合法的关键是选择合适的乳化剂和引发剂来引发苯胺的聚合，例如：在反应器中加入苯胺与十二烷基苯磺酸，混合均匀后，依次加入水、二甲苯，充分搅拌，制得透明乳液。然后向乳液中滴加过硫酸铵水溶液，体系颜色很快变深，保持体系温度0~20℃，继续搅拌，再加入丙酮破乳，过滤，依次用水、十二烷基苯磺酸溶液洗涤至滤液基本无色，40℃下真空干燥48 h，制得掺杂的聚苯胺粉末。用这种方法制备聚苯胺，其聚合产率大于80%，聚苯胺的电导率大于1 S/cm。与溶液聚合法相比，乳液聚合法具有聚合速率高、产物相对分子质量高、热稳定性好、粒径均匀等诸多优点。近年来，随着乳液聚合技术的不断发展和完善，使得这种方法迅速成熟并引起了人们的广泛关注［11-13］。
2.1.3 微乳液聚合法
聚苯胺微乳液可直接与环氧树脂等成膜物共混而制成防腐蚀涂料，用于金属防护，其防腐性能明显优于纯环氧树脂或纯聚苯胺涂层。聚苯胺微乳液的制备步骤是：将一定量的乳化剂SDS（十二烷基硫酸钠）和引发剂APS（过硫酸铵）加入到一定量酸性水溶液反应介质中，搅拌1 h 左右，配制成乳化剂与氧化剂的混合溶液。取一定量的苯胺单体配成相应的酸性水溶液，将其按照不同的比例分两批滴加到上述混合溶液中。滴毕，再在20℃下搅拌反应24 h，即得聚苯胺微乳液［14］。这种方法比较先进且实用，正在逐渐成熟并慢慢投入生产之中。
2.2 电化学聚合法
电化学聚合法是在含苯胺单体的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成黏附于电极表面的聚苯胺薄膜，或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。其制备步骤是：以氟化铵与氢氟酸作为电解质溶液，以铂为工作电极，Cu/CuF2 为参比电极，在含苯胺和电解质的电解池中，以动电位扫描法进行电化学聚合，反应一段时间后即生成聚苯胺产物。影响聚苯胺电化学聚合法的因素有：电解质溶液的酸度、溶液中阴离子种类、苯胺单体的浓度、电极材料、电极电位、聚合反应温度等。电化学聚合法制备的聚苯胺由电极电位来控制氧化程度，制备的聚苯胺电导率与电极电位和溶液pH 值都有很大关系。电化学聚合法的优点是产物纯度高，反应条件简便且易于控制；不足是只适宜于制备小批量的聚苯胺，难以工业化，从而制约了该法的应用［15-18］。

3 聚苯胺在涂料中的应用
3.1 防腐蚀涂料
近年来，聚苯胺作为一种优良的防腐蚀材料逐渐引起人们重视，并有可能成为聚苯胺有希望的应用领域。由于聚苯胺难熔且难溶，用纯聚苯胺作涂料不现实，必须与常用的基料树脂配合使用。经过多年的研究，逐步形成了两种聚苯胺防腐蚀涂料体系：掺杂态聚苯胺- 聚氨酯涂料体系和本征态聚苯胺- 脂肪多胺- 环氧树脂涂料体系。聚氨酯和环氧树脂优异的成膜性能和聚苯胺的防腐蚀功能相结合，使这两种涂料的施工性能、漆膜物理机械性能达到了实用要求［19-20］。
3.2 防静电涂料　
聚苯胺还可作为防静电涂层，代替传统的金属类防静电材料。Armes SP 等人在聚苯胺体系中加入少量能与聚苯胺接枝，且有较强作用的水溶性聚合物制得乳液，用于防静电涂料［21-22］。

4 结语
目前，聚苯胺的生产已经大规模化，对其的研究也在不断深入且日臻成熟，但是尚有一些问题亟待解决：首先，水性涂料已凭借其无色、无味、无污染等特点成为当今理想的涂料，但是聚苯胺的难溶性可能会限制水性聚苯胺涂料的发展；其次，对于成膜性较差的聚苯胺来说，必须有合适的成膜物质与之配用才能制成涂料，但现有能够成膜的某些基料树脂对环境、人体都会造成危害。