[發明專利]一種導電聚合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201310178875.6
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103255465A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 邱日;侯健;朱紅飛;徐景坤
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C25D13/08
• 分類號: C25D13/08;C23F11/12;C23F17/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域:

本發明屬于導電聚合物防腐涂層材料制備領域，涉及一種微納米級粗糙導電聚合物-全氟聚醚油復相涂層的制備工藝，特別是一種導電聚合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法。

背景技術：

近年來，導電聚合物在防腐蝕方面的應用引起了人們的普遍關注。1985年，DeBerry發現在酸性介質中用電化學聚合生成的聚苯胺膜能使不銹鋼表面發生鈍化形成致密的氧化膜，從而起到良好防腐效果，這一發現很快引起了人們的關注，一系列相關的研究迅速展開，人們嘗試各種方法將各類導電聚合物應用于金屬防腐中，其中有相當一部分取得了顯著成效，導電聚合物性能優良，被譽為環境友好的“智能腐蝕抑制劑”，導電聚合物涂層為腐蝕防護領域開啟了新的篇章。導電聚合物膜層結合了導電性、環境穩定性和可逆的氧化還原特性等物理化學性能，能夠使金屬表面發生鈍化，催化氧化生成的致密鈍化膜可以有效的對腐蝕介質實現物理屏蔽，避免其與金屬基體的進一步接觸，把金屬腐蝕限制在膜基界面上，同時提高了金屬的自腐蝕電位。目前對聚吡咯防腐性能研究有一些較為突出的進展，Martin等以蘋果酸溶液為反應介質，在鐵電極表面利用電化學沉積形成聚吡咯膜，研究發現聚吡咯和金屬基體之間形成蘋果酸鐵鈍化膜，從鐵氰化鉀和吡咯溶液中電化學聚合吡咯，測試了其在0.1mol/L?HCl和0.4mol/L?NaCl溶液中的耐腐蝕性能，Tuke等以苯磷酸為反應介質，在低碳鋼表面電化學聚合得到苯磷酸摻雜的聚吡咯涂層，通過腐蝕測試發現導電涂層具有很高的穩定性和較低的滲透性，保護效率達到98.4%；Hosseini在草酸、磷酸鹽、吡咯配制的電解液中采用循環伏安法在碳鋼表面電化學沉積得到聚吡咯-磷酸鹽膜層，并利用動電位極化、電化學阻抗、X-射線衍射等手段研究表明聚吡咯-磷酸鹽膜層對基體腐蝕防護起到良好的效果；Rahman等采用涂層復合技術以聚吡咯為底漆，環氧樹脂為面漆在碳鋼表面涂敷制備了PPy/環氧樹脂復合涂層，通過鹽霧試驗和電化學阻抗譜的研究，表明在酸性環境中復合涂層表現出優良的抗腐蝕性能，效果甚至要優于富鋅環氧漆；張弢等以十二烷基硫酸鈉（SDS）作為表面活性劑配制吡咯水溶液，利用恒電流的方法在1Cr18Ni9Ti不銹鋼表面聚合導電聚吡咯膜層，在0.3mol/L?HCl水溶液中通過腐蝕測試發現聚吡咯膜層能有效抑制不銹鋼的活性腐蝕，明顯提高其點蝕電位，并且膜層對基體的保護效果隨著膜層厚度的增加而增強。

在海洋中服役的工程結構時刻經受著海水腐蝕和生物污損兩方面的侵害，涂層是保護海洋工程結構最普遍的方式，作為首道屏障的涂層幾乎遍布海洋工程的所有部位，同時涂層大多數直接暴露于苛刻的海洋環境中，其性能和壽命直接決定了海洋工程結構在海水環境中服役時間的長短。在實際服役環境下，由于需要兼顧涂層防腐防污的雙重功能，往往要求多結構、多組分的復雜涂層體系，通常的方法是在底層采用防腐涂層作為底漆，以保護基底金屬不受腐蝕；在最外層則涂裝相應的防污漆來保證海洋工程免受污損生物的附著，在這種涂裝體系下，不同的涂層發揮著不同的作用。直到現在，開發經濟實用并且集防腐、防污于一體的防護涂層仍然是一個巨大的挑戰，但其廣闊的市場應用前景也促使防腐、防污一體化涂層成為功能材料領域的研究熱點。近年來，超疏水材料為防腐、防污一體化提供了新的思路，利用超疏水表面所形成的空氣膜層，能夠起到良好的防腐防污效果。然而，這種材料本身存在難以逾越的困境，主要表現在：一是超疏水作用是由表面的微納米結構托起水相所致，超疏水材料與水相的交界面并非是完美的空氣墊，這將導致與水相接觸的支撐點可能成為腐蝕或污損最先發生的活性位置；二是超疏水是一種亞穩態體系，空氣能夠逐漸的溶于外在的水相，使外來的水或者水溶液侵入表面，而使超疏水作用失效。因此，普通超疏水結構并不能實現長效防腐、防污一體化功能。

近年來，基于疏水結構的復相涂層的研究為防腐、防污一體化功能材料的制備提供了新的手段。2011年，哈佛大學的Aizenberg課題組在Nature上報道了基于高分子聚合物-潤滑油復相分層結構的制備，并且利用實驗證實了其優良的防沾染特性，該課題組相繼在ACS?nano及Proceedings?of?the?National?Academy?of?Sciences上報道了此類材料的防冰及防細菌附著的研究成果，此類材料在相關應用上展示出了卓越的性能。目前，尚未見有關于制備此類復相結構的涂層體系并應用于海洋環境防腐防污領域的報道。

發明內容：