金属的腐蚀与防护,一直是工业现代化建设过程中不得不面临的挑战之一。发达国家每年因金属腐蚀而受到高额损失,已经占了国民生产总值的2~4%,约为地震等自然灾害综合损失的六倍;我国每年因腐蚀造的经济损失也十分巨大,达到200亿元或更多。因此金属的腐蚀成为了我国在工业化道路上前进的重大障碍。现有重防腐涂层所用防腐蚀颜料大都含锌、铬、铅等重金属化合物,对环境形成巨大隐患。因此,研究出新型的防腐蚀涂层成为了目前研究的热点之一。聚苯胺(PAn)作为一种新型的功能高分子材料,由于其合成工艺简单、掺杂机制独特,具有良好的氧化还原性和环境稳定性、较高的电导率以及独特的光、电、磁学性能而得到广泛应用。防腐蚀涂层是聚苯胺最重要的应用。凹凸棒石(AT)是一种天然一维纳米材料,其独特的结构和性质使其成为研究热门。目前很多研究已经证实其可以作为一种防腐填料。本文选取聚苯胺作为研究对象,首先讨论了具有不同pH和固化剂条件下得到的聚合物涂层对金属腐蚀的影响。采用原位氧化聚合法在环氧树脂中直接合成了聚苯胺。通过电化学腐蚀测试方法,在3.5 wt%NaCl溶液中,pH=1.0条件下合成的聚苯胺对A45钢有更好的腐蚀防护性能,其中采用593型固化剂的聚苯胺膜层的抗腐蚀能力优于采用T31及聚酰胺650,因此,后续实验均在pH=1.0、593型固化剂条件下完成试样的制备。其次,探索了不同掺量的有机改性凹凸棒石(OAT)对聚苯胺涂层的腐蚀防护能力的影响。通过电化学、盐雾实验等方法对掺加不同OAT的聚苯胺涂层进行防腐性能对比测试。电化学腐蚀测试方法发现:随着OAT掺量的增加,腐蚀电位呈现先增大后减小的趋势,当OAT掺量在1.0 wt%时,聚苯胺防腐涂层的腐蚀电位达到了E=-0.365 V,防腐效果最好;附着力测试表明,OAT掺量在0.5 wt%、1.0 wt%的情况下,聚苯胺防腐涂层与基材有良好的附着力,达到4B等级。再次,研究了不同制备方法对聚苯胺涂层腐蚀防护性能的影响。附着力测试表明,使用“一步法”制备的聚苯胺/有机改性凹凸棒石防腐涂层有更好的附着力等级;电化学腐蚀测试结果表明在3.5 wt%NaCl溶液中,采用“一步法”制备的聚苯胺/有机改性凹凸棒石防腐涂层对A45钢有更好的腐蚀防护性能,电位较“两步法”正移了0.09 V。最后,利用数学建模的方法,借助MATLAB软件模拟探索聚苯胺形貌与防腐效果的规律,通过腐蚀性能的测试结果评价最优聚苯胺的形貌。结果表明,实验所得聚苯胺粉末均处于微米级,在这一范围下,不定形、球状聚苯胺粉末随着粒径减小,防腐性能随之提高,其拟合度均达到99%以上;纤维状聚苯胺粉末拟合度为76.28%。将实验数据进行数值模拟分析,发现不定型聚苯胺在纳米尺度内可以达到的最高腐蚀电位为-0.3233 V;纤维状聚苯胺在纳米尺度内可达到的最高腐蚀电位为-0.3894 V;球状聚苯胺在纳米尺度内的最高腐蚀电位为-0.1859 V。