[發明專利]不銹鋼表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮防腐蝕膜的方法

在審

• 申請號: 201410535186.0
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104313658A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 云虹;張志國;徐群杰;錢超;李珊珊
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明屬導電高分子材料的合成與金屬材料腐蝕防護領域，尤其是涉及一種在不銹鋼表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮防腐蝕膜的方法。

背景技術

鋼鐵腐蝕問題存在于國民經濟的各個領域，它不僅造成金屬資源和能源的巨大浪費，而且對工業、農業、國防和科技的發展與也造成了極大障礙，還嚴重威脅到環境和生態的安全。

自從發現導電聚合物具有防腐蝕作用，以聚苯胺(PANI)為代表的導電聚合物由于其電化學性質穩定，原料易得和制備過程簡單等，成為國內外研究的熱點。但這些聚合物與活性金屬的結合力較低，成膜性能差，容易發生不可逆的電化學氧化降解，在實際應用中受到很大的限制。已有報道將聚苯胺與環氧樹脂、聚乙烯醇，聚丙烯酸樹脂等物質混合制備成膜，可顯著提高膜層的機械性能及與金屬基底的結合力，然而采用的合成方法工藝均較為復雜，另一方面聚苯胺與這些基質的相溶性較差，在成膜基質中分散不均勻，導致得到的聚苯胺復合膜的防腐蝕效果并不理想，尚有待改進。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有技術中在不銹鋼表面制備PANI防腐蝕膜的缺陷，提供在不銹鋼表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮防腐蝕膜的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

不銹鋼表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮防腐蝕膜的方法，采用以下步驟：

(1)電解液配制：將經過減壓蒸餾提純后的苯胺溶于濃度為0.5mol/L的H₂SO₄溶液中攪拌其溶解，苯胺在H₂SO₄溶液中的濃度為10-30g/L，再向溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，苯胺與聚乙烯吡咯烷酮的濃度之比為4∶1～1∶1，繼續磁力攪拌0.5h；

(2)不銹鋼基底預處理：將304不銹鋼依次經600、1000、1500目金相砂紙打磨后在乙醇和去離子水中超聲清洗以除去表面油污和雜質，然后將304不銹鋼在0.05～0.2mol/L的HCl溶液中進行化學刻蝕20～60秒，取出后在去離子水中超聲清洗；

(3)電化學合成：將預處理的不銹鋼置于電解液中，采用循環伏安法，控制電位掃描范圍的低電位為-0.6～0V，高電位為0.8～1.2V，掃描段數為10～20段，掃描速率10～50mV/S，反應時間為300～3000s，然后利用乙醇和去離子水潤洗，在真空干燥箱中50℃干燥6h，即得在不銹鋼表面合成的PANI-PVP復合膜。

本申請采用電化學沉積的方法可直接在金屬表面電沉積制備聚苯胺膜，通過在電解液中加入高分子物質制備復合膜，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一種非離子型高分子化合物，易溶于水，具有良好的分散性和成膜性。在電沉積聚苯胺的溶液中加入PVP，可阻止聚苯胺宏觀沉淀的形成，生成膠體粒子，進而在不銹鋼表面生成聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮(PANI-PVP)復合膜從而克服單一PANI膜的缺點，提高其對不銹鋼基底的腐蝕防護作用。

與現有技術相比，本發明在不銹鋼表面制得的PANI-PVP復合膜表面光滑、膜層厚度均一、致密性好、對不銹鋼基底的粘結作用強，提高了膜層對腐蝕性介質的屏蔽作用，對不銹鋼基底具有較好的保護效果，且制備工序簡單，成本較低，粘結性較高，復合防腐蝕膜具有持久耐蝕性。

附圖說明

圖1為不銹鋼表面PANI(a)和PANI-PVP復合膜(b)的SEM圖。

圖2為表面制備有PANI膜、PANI-PVP復合膜的不銹鋼電極及裸不銹鋼電極在質量分數為3.5％的NaCl溶液中浸泡1h后的動電位極化曲線圖。

圖3為表面制備有PANI膜、PANI-PVP復合膜的不銹鋼電極及裸不銹鋼電極在質量分數3.5％的NaCl溶液中浸泡1h后的Nyquist圖。

圖4為交流阻抗擬等效電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

本發明在不銹鋼表面制備的PANI-PVP復合膜用掃描電子顯微鏡(SU-1500，日本Hitachi公司)觀察其表面形貌。電化學合成與測試均使用上海辰華(CHI600E)電化學工作站，采用三電極體系進行，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，鉑片電極作為輔助電極。動電位極化曲線測試掃描速率為1mV/s，交流阻抗測試頻率范圍為100KHz～0.05Hz，振幅5mV。交流阻抗擬合采用如圖4所示的等效電路進行。