改性聚苯胺复合材料及其制备方法、防腐涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性聚苯胺复合材料及其制备方法、防腐涂层的制备方法。其中，改性聚苯胺复合材料的制备方法包括如下步骤：S1、将酸溶液和提纯后的改性苯胺单体混合均匀，得到中间体混合液。S2、配制纳米氧化锌溶液。S3、将纳米氧化锌溶液加入到中间体混合液中并混合均匀。S4、配制过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液。S5、将步骤S4配制的溶液加入到步骤S3得到的溶液中并混合均匀，得到前驱体反应液。S6、对前驱体反应液进行过滤、清洗和干燥，得到改性聚苯胺复合材料。本发明专利技术制得的改性聚苯胺复合材料具有较高的耐腐蚀性能，制得的防腐涂层具有较高的耐腐蚀性能，且与金属工件表面具有较强的黏附性。

Modified polyaniline composites and their preparation methods as well as the preparation of anticorrosive coatings

The invention relates to a Modified Polyaniline Composite material, a preparation method thereof and a preparation method of an anticorrosive coating thereof. The preparation method of Modified Polyaniline Composite includes the following steps: S1, mixing acid solution and purified modified aniline monomer evenly to obtain intermediate mixture. S2. Preparation of nano-zinc oxide solution. S3. The nano-zinc oxide solution was added into the intermediate mixture and mixed evenly. S4, ammonium persulfate solution, manganese dioxide solution or ferric chloride solution. S5. The solution prepared by 4 is added to the solution obtained by 4 and mixed evenly to obtain the precursor reaction liquid. S6. Modified polyaniline composites were obtained by filtering, cleaning and drying the precursor reaction liquid. The modified polyaniline composite material prepared by the invention has high corrosion resistance, the prepared anti-corrosion coating has high corrosion resistance, and has strong adhesion with the surface of metal workpiece.

【技术实现步骤摘要】
改性聚苯胺复合材料及其制备方法、防腐涂层的制备方法
本专利技术属于防腐材料
，具体涉及一种改性聚苯胺复合材料及其制备方法、防腐涂层的制备方法。
技术介绍
导电聚合物由于其潜在的应用前景，近年来被广泛研究应用于储能科学、催化剂、传感器和防腐涂层等领域。其中，最重要和最有前景的应用是腐蚀防护，它能从空间结构上阻止金属基底与腐蚀介质接触，有效降低金属的腐蚀速率。聚苯胺作为最早应用于金属腐蚀防护领域的导电聚合物，因其成本低、无毒、高导电性、化学和环境稳定等特性，具备替代一些传统重金属及其氧化物涂层的趋势，而深受较多研究者所关注。虽然聚苯胺存在优良的性能，但是其涂层表面存在非致密结构，与金属基底的黏附性弱，限制了聚苯胺的应用和发展。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种具有较高的耐腐蚀性能的改性聚苯胺复合材料及其制备方法。本专利技术的目的之二提供一种应用上述改性聚苯胺复合材料的防腐涂层的制备方法，制得的防腐涂层具有较高的耐腐蚀性能，且与金属工件表面具有较强的黏附性。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术一方面提供一种改性聚苯胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将酸溶液和提纯后的改性苯胺单体在0～5℃的温度下混合均匀，得到中间体混合液；S2、将纳米氧化锌粉末溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到纳米氧化锌溶液；S3、将纳米氧化锌溶液加入到中间体混合液中，并混合均匀；S4、将过硫酸铵、二氧化锰或三氯化铁溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液；S5、在0～5℃的温度下，将过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液加入到步骤S3得到的溶液中，并混合均匀，得到前驱体反应液；S6、对前驱体反应液进行过滤，然后对得到的滤饼进行清洗和干燥，得到改性聚苯胺复合材料。根据本专利技术，在步骤S1中，酸溶液和提纯后的改性聚苯胺单体的摩尔比为0.5～1:1；改性苯胺单体为间甲基苯胺单体、氨基苯胺单体、环氧烷基苯胺单体或磺基苯胺单体；酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。根据本专利技术，在步骤S2中，纳米氧化锌粉末的质量占改性聚苯胺单体的质量的百分比为7％～14％。根据本专利技术，在步骤S4中，过硫酸铵、二氧化锰或三氯化铁与改性聚苯胺单体的摩尔比为0.8～1:1。根据本专利技术，在步骤S6中，采用乙醇和去离子水对滤饼进行清洗；在真空条件下进行干燥，干燥的时间为18～30h。本专利技术另一方面提供一种改性聚苯胺复合材料，采用上述的任一种制备方法制得。本专利技术再一方面提供一种防腐涂层的制备方法，包括如下步骤：步骤A、对金属工件表面进行预处理；步骤B、将水性聚氨酯树脂、权利要求1至5任一项的制备方法制得的改性聚苯胺复合材料、N-甲基吡咯烷酮、消泡剂和固化剂混合在一起，混合均匀后得到防腐涂料；步骤C、将步骤B得到的防腐涂料涂覆在步骤A得到的预处理后的金属工件表面，然后经过干燥后在预处理后的金属工件表面形成防腐涂层。根据本专利技术，在步骤A中，预处理包括先对金属工件表面进行打磨，然后依次采用丙酮和去离子水进行清洗，再浸泡在丙酮和乙醇的混合溶液中并超声6～20min，最后再进行干燥。根据本专利技术，在步骤B中，水性聚氨酯树脂、改性聚苯胺复合材料、N-甲基吡咯烷酮、消泡剂和固化剂质量比为(8～15):(0.6～1.4):(2.5～8.5):(1.2～4.2):(1～3)，且N-甲基吡咯烷酮和消泡剂的体积比为2:1。根据本专利技术，在步骤B中，还同时加入滑石粉，且滑石粉与水性聚氨酯树脂的质量比为(0.5～1.4):(8～15)；在步骤B中，消泡剂为乙酸乙酯，固化剂为异氰酸酯；在步骤C中，干燥的温度为50～80℃，干燥的时间大于20h。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术制得的改性聚苯胺复合材料，首次将改性聚苯胺与纳米氧化锌进行复合，最终形成改性聚苯胺聚合物包覆在纳米氧化锌的表面，形成类似于核壳结构的材料，具有较高的耐腐蚀性能。同时由于改性聚苯胺复合材料中N上面的孤对电子能够与金属工件表面的金属中存在的空轨道之间存在相互吸引形成配位键，进而能够大大增强应用改性聚苯胺复合材料制成的防腐涂层与金属工件表面的黏附性。复合材料采用原位聚合法合成，操作简单，且原料易得、环保。本专利技术制得的防腐涂层采用上述制得的改性聚苯胺复合材料作为防腐剂制成，形成的防腐涂层表面存在大量的栏栅结构，形成一种网状的保护层，能够明显的延长腐蚀介质侵蚀到底部金属工件的路径，且其表面没有空隙，进而阻碍腐蚀介质的进入。同时当腐蚀介质通过防腐涂层的孔隙缺陷渗透到防腐涂层和金属工件表面之间的界面时，在金属工件表面与空气接触的间隙处能够形成钝化层，进而将间隙处进行覆盖，以达到防腐蚀的作用。此外，改性聚苯胺复合材料还能够将阴极反应所需的电子转移到防腐涂层表面，从而避免了由于阴极反应在防腐涂层和金属工件表面之间的界面上发生引起防腐涂层附着力降低而产生鼓泡和防护性能失效，进而起到了防腐蚀的作用。附图说明图1为如下实施例1中制得的改性聚苯胺复合材料的红外光谱谱图；图2为如下实施例1中制得的改性聚苯胺复合材料的SEM图；图3为如下实施例1中制得的防腐涂层的SEM图；图4为以聚间甲基苯胺材料作为防腐剂，采用实施例1中提供的制备防腐涂层的方法制备得到的防腐涂层的SEM图；图5位如下实施例1提供的表面形成有图3和图4中所示出的防腐涂层的碳钢片分别在3.5％NaCl溶液中浸泡15天后的交流阻抗测试曲线。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1本实施例提供一种改性聚苯胺复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1、先通过减压蒸馏对间甲基苯胺单体(MT)进行提纯，然后将提纯后的间甲基苯胺单体加入到浓度为1.0mol/L的盐酸溶液中，并置于冰浴中搅拌30min，使其混合均匀，得到中间体混合液。其中，盐酸溶液和提纯后的间甲基苯胺单体的摩尔比为1:1，在整个混合过程中是在常压下进行的，间甲基苯胺单体与盐酸溶液发生化学反应，生成中间体。盐酸溶液为无机小分子酸，在这里的作用一方面能够提高间甲基苯胺单体的导电性，进而对制成的复合材料的耐腐蚀性也有一定的提高，另一方面是为了与间甲基苯胺单体发生反应生成中间体。S2、将纳米氧化锌粉末溶于去离子水，并通过搅拌或者振荡使其充分溶解并混合均匀得到纳米氧化锌溶液，制得的纳米氧化锌溶液为白色乳液。其中，纳米氧化锌粉末的质量占步骤S1中的间甲基苯胺单体的质量的百分比为10％。S3、将纳米氧化锌溶液加入到步骤S1得到的中间体混合液中，并继续搅拌30min使其混合均匀。其中，在纳米氧化锌溶液与中间体混合液的整个混合过程中，并未发生化学反应，仅是物理上的混合，此时整个溶液仍为白色乳液。需要说明的是，制得的纳米氧化锌溶液并未在步骤S1中进行混合时同时加入，而是在步骤S1中混合均匀后再将其加入进行混合，主要是为了使混合更加均匀。S4、将过硫酸铵溶于去离子水，并通过搅拌或者振荡使其混合均匀得到过硫酸铵溶液。其中，过硫酸铵与步骤S1中的间甲基苯胺单体的摩尔比为1:1。S5、通过恒压漏斗将过硫酸铵溶液缓慢地滴加到步骤S3得到的溶液中，并混合均匀，整个滴加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将酸溶液和提纯后的改性苯胺单体在0～5℃的温度下混合均匀，得到中间体混合液；S2、将纳米氧化锌粉末溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到纳米氧化锌溶液；S3、将所述纳米氧化锌溶液加入到所述中间体混合液中，并混合均匀；S4、将过硫酸铵、二氧化锰或三氯化铁溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液；S5、在0～5℃的温度下，将所述过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液加入到步骤S3得到的溶液中，并混合均匀，得到前驱体反应液；S6、对所述前驱体反应液进行过滤，然后对得到的滤饼进行清洗和干燥，得到所述改性聚苯胺复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将酸溶液和提纯后的改性苯胺单体在0～5℃的温度下混合均匀，得到中间体混合液；S2、将纳米氧化锌粉末溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到纳米氧化锌溶液；S3、将所述纳米氧化锌溶液加入到所述中间体混合液中，并混合均匀；S4、将过硫酸铵、二氧化锰或三氯化铁溶于去离子水或蒸馏水，并混合均匀得到过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液；S5、在0～5℃的温度下，将所述过硫酸铵溶液、二氧化锰溶液或三氯化铁溶液加入到步骤S3得到的溶液中，并混合均匀，得到前驱体反应液；S6、对所述前驱体反应液进行过滤，然后对得到的滤饼进行清洗和干燥，得到所述改性聚苯胺复合材料。2.如权利要求1所述的改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述酸溶液和提纯后的改性聚苯胺单体的摩尔比为0.5～1:1；所述改性苯胺单体为间甲基苯胺单体、氨基苯胺单体、环氧烷基苯胺单体或磺基苯胺单体；所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。3.如权利要求1所述的改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述纳米氧化锌粉末的质量占所述改性聚苯胺单体的质量的百分比为7％～14％。4.如权利要求1所述的改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述过硫酸铵、二氧化锰或三氯化铁与所述改性聚苯胺单体的摩尔比为0.8～1:1。5.如权利要求1至4任一项所述的改性聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，采用乙醇和去离子水对所述滤饼进行清...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉英，张家伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21