[發明專利]一種不銹鋼表面聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201410637077.X
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104451826A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 云虹;張志國;錢超;徐群杰;李珊珊
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C25D13/08
• 分類號: C25D13/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

技術領域

????本發明涉及一種不銹鋼表面聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜及其制備方法，屬導電高分子材料的合成與金屬材料腐蝕防護領域。?

技術背景

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。采用電化學方法可直接在金屬表面電沉積聚苯胺膜，該方法操作簡單，可通過調整電化學參數靈活調整聚苯胺膜的厚度、氧化還原狀態等。然而，由于聚苯胺的成膜性能差，聚苯胺膜與金屬基底的結合力較弱。同時，由于苯胺的聚合是一個自催化過程，鏈的生長在已經形成的聚苯胺晶核上進行，致使生成的聚苯胺膜疏松多孔，這些都大大減弱了聚苯胺膜對金屬基底的腐蝕防護作用。目前，迫切需要提供一種制備表面均勻致密、與金屬基底具有較強結合力的聚苯胺膜的方法。?

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，其在聚苯胺的聚合過程中可作為空間穩定劑防止聚苯胺瞬間大量團聚。同時，聚乙烯吡咯烷酮可與苯胺發生接枝共聚反應，形成聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合物。目前，關于在金屬表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合防腐蝕膜的相關研究尚未見報道。?

發明內容

本發明目的之一是為了解決上述的聚苯胺膜疏松多孔，與金屬基底結合力差的問題而提供一種聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜，該復合膜具有表面光滑、均勻致密、與金屬基底有較強結合力等優點。?

本發明的目的之二是提供上述一種聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜的制備方法。通過在電解液中加入聚乙烯吡咯烷酮，用電沉積的方法直接在金屬表面制備聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜，其制備方法簡單，便于操作。?

本發明的技術方案?

一種聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜，通過包括如下步驟的方法制備而成：?

（1）、不銹鋼基底的預處理

將不銹鋼依次經600、1000、1500目的金相砂紙打磨，然后依次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；

所述的不銹鋼為304不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼或321不銹鋼等；

（2）、電解液的配制

將苯胺溶于0.5mol/L的H₂SO₄水溶液中，其中苯胺的濃度為10-30g/L，攪拌使其溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，繼續磁力攪拌0.5h，得到電解液；

聚乙烯吡咯烷的加入量，按苯胺與聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1-4：1，優選為1.2-2:1；

（3）、將步驟（1）預處理后的不銹鋼基底在步驟（2）所得的電解液中采用循環伏安法進行電沉積；

上述的循環伏安掃描過程中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；

上述電沉積結束后在不銹鋼表面生成一層墨綠色的膜，然后依次經乙醇和去離子水潤洗，然后真空條件下控制溫度為50℃進行干燥，即在不銹鋼的表面形成一層聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜。

上述的制備方法所得的聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜均勻致密，通過劃格子實驗對制備的復合膜層和單一聚苯胺膜層樣片進行粘附力測試，結果表明聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜具有較強的粘附作用，同時聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜對不銹鋼基底具有優異的腐蝕防護作用，保護效率達到97.7%。?

本發明的有益效果?

本發明的一種不銹鋼表面的聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜，采用了電沉積的方法在含有苯胺和聚乙烯吡咯烷酮的電解液中進行聚合。聚乙烯吡咯烷酮的羰基與苯胺的氨基之間發生親核反應，通過聚乙烯吡咯烷酮與苯胺之間的接枝共聚，使聚苯胺分子與聚乙烯吡咯烷酮分子之間形成了結合效果較好的化學結合，解決了聚苯胺膜機械強度低，與金屬基體粘附力弱的問題。通過劃格子實驗表明，相比單一聚苯胺膜，聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜的機械強度及與金屬基底的粘附力大為提高，同時聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮復合膜對不銹鋼基底具有優異的腐蝕防護作用，保護效率達到97.7%。