[發(fā)明專利]一種雜多酸摻雜聚苯胺涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510093857.7
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104674324B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸洪彬;高揚之;孟祥康;朱強;唐偉;張秋香
• 申請（專利權(quán)）人: 南通南京大學(xué)材料工程技術(shù)研究院
• 主分類號: C25D13/08
• 分類號: C25D13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬防腐領(lǐng)域，具體是一種雜多酸摻雜聚苯胺涂層的制備方法。

背景技術(shù)

聚苯胺是一種導(dǎo)電高分子聚合物，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，可調(diào)節(jié)的導(dǎo)電率，以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。電聚合是能夠在不添加除單體和摻雜酸外的其他添加劑的條件下在金屬表面同時實現(xiàn)聚苯胺的合成與沉積，是一種可以快速大面積涂覆聚苯胺涂層的綠色方法。1985年，Deberry在論文中首次報道了聚苯胺用作防腐涂層的方法。此后，人們對其進行了許多研究。人們發(fā)現(xiàn)，在聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后，可由不導(dǎo)電的基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電的摻雜態(tài)，而這種摻雜態(tài)的聚苯胺能夠?qū)⒔饘俚母g電位保持在鈍化區(qū)域，提供陽極保護機制。雜多酸是一種有特定金屬及非金屬組成的含氧酸，利用其作為質(zhì)子酸摻雜聚苯胺能夠穩(wěn)定金屬表面氧化鈍化層。曾有報道中將雜多酸摻雜的片狀聚苯胺用于防腐涂料中的填料，報道中制備出的聚苯胺材料需加入有機成膜物質(zhì)方能在金屬表面成膜，這將使聚苯胺的陽極防護效果大大減弱。電聚合是一種可以將聚苯胺直接沉積在金屬表面的方法，不需要添加其他有機物質(zhì)。但由于雜多酸與苯胺單體在溶液中易產(chǎn)生沉淀，因此雜多酸不能直接用于聚苯胺電聚合。然而，聚苯胺的摻雜和脫摻雜完全可逆，摻雜度受pH值和電位等因素的影響，并表現(xiàn)為外觀顏色的相應(yīng)變化，可以通過解摻雜-再摻雜置換摻雜離子的二次摻雜方法來實現(xiàn)雜多酸的摻雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種雜多酸摻雜聚苯胺涂層的制備方法，在不影響涂層性能的前提下，通過摻雜和解摻雜工藝，將雜多酸摻雜到聚苯胺主鏈中，提高聚苯胺的防腐效果，具體步驟如下：

步驟1：采用循環(huán)伏安法在需要防腐處理的金屬表面電聚合一層聚苯胺涂層，然后用去離子水洗凈表面殘留溶液；

步驟2：將經(jīng)步驟1處理后的材料放入濃度為M1的氨水中浸泡3～6小時，然后用去離子水洗凈表面殘留溶液，并在20～35℃及真空條件下干燥4～8小時；

步驟3：將經(jīng)步驟2處理后的材料放入濃度為M2的磷酸和濃度為M3雜多酸混合溶液中浸泡6～12小時，然后用去離子水洗凈表面殘留的溶液，并在20～35℃條件下干燥4～8小時。

進一步地，所述的一種雜多酸摻雜聚苯胺涂層的制備方法，其特征在于：所述的循環(huán)伏安法中電勢區(qū)間為-0.7～1.6V，掃描速率為5～50mV/S，循環(huán)5～50次。

進一步地，所述的金屬包括單一組分金屬、二元或多元合金，所述的表面為任意形狀的表面。

進一步地，所述的電聚合需使用質(zhì)子酸，更具體的質(zhì)子酸為硫酸、磷酸、硝酸、草酸中的一種或幾種混合，濃度為0.1～1M。

進一步地，所述的氨水濃度M1為0.5～1M。

進一步地，真空度為0.01～0.05MPa。

進一步地，所述的磷酸和雜多酸的混合溶液中的溶劑為乙醇。

進一步地，所述的雜多酸包括磷鎢酸、磷鉬酸、硅鎢酸、硅鉬酸中的一種或幾種。

進一步地，所述的磷酸濃度M2為0.5~1M，雜多酸的濃度M3為5~15mM。

經(jīng)過本發(fā)明提供的一種摻雜雜多酸摻雜聚苯胺防腐涂層的制備方法，可以在金屬表面快速大面積沉積雜多酸摻雜的聚苯胺涂層，不添加其他有機物質(zhì)。本發(fā)明通過嚴格控制摻雜和解摻雜的溶劑和浸泡時間，在不影響涂層防腐效果的前提下，將雜多酸摻雜入聚苯胺的主鏈中，提高聚苯胺的防腐效果。經(jīng)過本發(fā)明的方法處理后，金屬表面會形成一層致密的氧化鈍化層，以保護金屬，防止其被氧化。

具體實施例

實施例1：首先在不銹鋼表面用循環(huán)伏安法電聚合一層聚苯胺層；其中質(zhì)子酸為0.1M的硫酸，掃描速率為10mV/S，循環(huán)10次。然后用去離子水洗滌表面。將上述材料放入0.5M氨水中浸泡5小時，然后取出用去離子水洗滌，在20℃的真空度為0.01MPa條件下干燥4小時。將材料放入0.5M磷酸和10mM磷鉬酸乙醇溶液中浸泡9小時，然后取出用去離子水洗滌，在25℃下干燥6小時。最終得到綠色的雜多酸摻雜聚苯胺涂層。

實施例2：首先在不銹鋼表面用循環(huán)伏安法電聚合一層聚苯胺層；其中質(zhì)子酸為1M的草酸，掃描速率為50mV/S，循環(huán)30次。然后用去離子水洗滌表面。將上述材料放入1M氨水中浸泡3小時，然后取出用去離子水洗滌，在35℃的真空度為0.05MPa條件下干燥7.5小時。將材料放入0.85M磷酸和13.5mM磷鉬酸乙醇溶液中浸泡10.5小時，然后取出用去離子水洗滌，在20℃下干燥8小時。最終得到綠色的雜多酸摻雜聚苯胺涂層。