[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型導(dǎo)電復(fù)合防腐涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210186354.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102703945A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘太軍;汪濤;薛文龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D9/02
• 分類(lèi)號(hào): C25D9/02
• 代理公司: 北京市惠誠(chéng)律師事務(wù)所 11353
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型導(dǎo)電復(fù)合防腐涂層的制備方法，屬于表面防腐領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著三大化石能源的逐步枯竭，能源問(wèn)題近些年一直備受關(guān)注，發(fā)展清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源成為形勢(shì)所趨。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）由于具有能量轉(zhuǎn)化率高；低溫快速啟動(dòng)；環(huán)境友好,可實(shí)現(xiàn)零排放；體積小,攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)。雙極板是將PEMFC單電池串聯(lián)起來(lái)組成電池堆的關(guān)鍵部件，要求有高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，良好耐蝕性以及較低的成本。金屬材料成為首選，但其面臨的主要挑戰(zhàn)是腐蝕問(wèn)題，這導(dǎo)致電池性能下降，且增加成本；成為制約PEMFC大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

研究表明，通過(guò)在金屬表面制備導(dǎo)電高分子聚吡咯PPy、聚苯胺PAni和聚噻吩PTh及它們的衍生物涂層，可以對(duì)金屬起到良好的防腐蝕作用。所制得導(dǎo)電聚合物涂層黏附性較好，與金屬基體保持長(zhǎng)久的黏附，可以長(zhǎng)時(shí)間保護(hù)金屬。其中，聚吡咯具有成本低，容易合成，化學(xué)和熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，是導(dǎo)電高分子材料中最具發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N之一。聚苯胺膜也由于價(jià)格便宜，導(dǎo)電性好，電荷密度高，摻雜容易等，成為一種實(shí)用價(jià)值很高的聚合物防腐涂料。聚吡咯和聚苯胺的常用制備方法為化學(xué)法和電化學(xué)法。和前者相比，電化學(xué)法的優(yōu)勢(shì)在于:(1)聚吡咯和聚苯胺的合成與膜層的沉積能在需要保護(hù)的金屬上一步完成，這種工藝高效，產(chǎn)物單一而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。(2)膜的厚度可以通過(guò)聚合電量即聚合電流密度乘以聚合時(shí)間來(lái)控制。(3)膜層更加均勻、致密。且聚合液體溶液對(duì)環(huán)境污染小，可以大大降低材料的成本及廢物處理的費(fèi)用。

但單獨(dú)制備的聚吡咯和聚苯胺涂層由于鏈的剛強(qiáng)性和鏈間的強(qiáng)相互作用，存在溶解性差、加工困難的缺點(diǎn)，限制了在技術(shù)上的廣泛應(yīng)用。同時(shí)在電池循環(huán)充放電的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致聚苯胺和聚吡咯膜層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，使得效率下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中單獨(dú)制備聚吡咯或聚苯胺涂層結(jié)構(gòu)易被破壞的缺點(diǎn)，提供一種聚吡咯聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電防腐涂層的制備工藝，該工藝制備的復(fù)合導(dǎo)電防腐涂層不易和腐蝕環(huán)境中的腐蝕離子發(fā)生交換而能長(zhǎng)期有效地阻礙腐蝕離子進(jìn)入，提高銅的腐蝕電位，減小腐蝕電流，制備的涂層在受到損傷后，可以在基體表面迅速生成一層鈍化膜而使金屬免于腐蝕。

本發(fā)明的步驟為：

a)首先，將對(duì)甲苯磺酸溶于水中配制成溶液，調(diào)節(jié)該溶液的pH，得到溶液A；

b)在溶液A中同時(shí)加入吡咯和苯胺單體，并通氮?dú)獬酰玫饺芤築；

c)將需保護(hù)的銅基片打磨后清洗干凈晾干備用；

d)在三電極電解池中，將步驟c)所得的銅基片作為工作電極，鉑片作為輔助電極，飽和甘汞電極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，控制溶液溫度在-5~+5攝氏度之間，采用循環(huán)伏安法聚合，合成后蒸餾水沖洗并干燥，即可在需保護(hù)的銅表面得到一層高密度的復(fù)合導(dǎo)電聚合物膜。

所述溶液A中，支持電解質(zhì)水溶液濃度為0.05~0.5mol/L；

所述溶液A中，支持電解質(zhì)水溶液調(diào)節(jié)后PH為1~6；

所述溶液B中，苯胺與吡咯單體濃度為0.05~0.5mol/L；

所述溶液B中，苯胺與吡咯單體溶液的濃度比為1:10~10:1；

所述銅基片由800^#~1000^#金相砂紙逐級(jí)打磨；

所述銅基片清洗依次用丙酮和乙醇；丙酮去油，乙醇去水；

所述聚合過(guò)程中，循環(huán)伏安掃描聚合的聚合電位區(qū)間:相對(duì)于飽和甘汞電位-0.4V~1.8V，掃描速度:10~50mV/s，循環(huán)次數(shù):5~30次。

由于銅是易氧化金屬，氧化電位和吡咯或苯胺接近，甚至比單體更容易氧化。在吡咯或苯胺的合成酸性溶液中施加電壓時(shí)只發(fā)生銅腐蝕，故較難合成單獨(dú)的聚吡咯或聚苯胺涂層。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在對(duì)甲苯磺酸溶液中吡咯和苯胺共同作用下可以形成鈍化層，施加電壓可以合成對(duì)甲苯磺酸參雜的復(fù)合導(dǎo)電防腐涂層。本發(fā)明將吡咯和苯胺單體混合，利用吡咯在界面生長(zhǎng)的特點(diǎn)，控制苯胺也同步在膜中生成，從而可制備出導(dǎo)電的聚吡咯/聚苯胺復(fù)合防腐涂層。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，容易控制，生產(chǎn)成本和能耗都很低，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染。合成的膜層均勻致密，不易和腐蝕環(huán)境中的腐蝕離子發(fā)生交換而能長(zhǎng)期有效地阻礙腐蝕離子滲透到金屬表面，提高了銅的腐蝕電位，降低了腐蝕電流；此外，制備的涂層在受到損傷后，可以在基體表面迅速生成一層鈍化膜而使金屬免于腐蝕。

附圖說(shuō)明

圖1TsOH/Ppy/Pani復(fù)合涂層合成曲線(xiàn)

圖2TsOH/Ppy/Pani復(fù)合涂層IR光譜圖