一种聚苯胺复合防腐涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，其制备方法包括：将苯胺和硅烷偶联剂溶解在无机酸水溶液中，采用电沉积方法在304不锈钢表面直接制备硅烷偶联剂修饰的聚苯胺复合膜。本发明专利技术的聚苯胺复合防腐涂层，对环境无危害，符合可持续发展观的需要，且原料易得。电化学数据表明经硅烷偶联剂修饰的聚苯胺膜具有更优异的防腐性能，当KH‑550与苯胺的摩尔比为10：1时，在模拟海水溶液中的保护效果最好，其对应的保护效率为96.6％。

A polyaniline composite anticorrosive coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺复合防腐涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种聚苯胺复合防腐涂层及其制备方法，属于金属材料腐蚀与防护

技术介绍
钢材是关系到国民经济发展的重要物资，在工业与基础设施建设中应用广泛。然而在不同应用环境中，钢材存在着不同程度的腐蚀，给社会带来了巨大的经济损失和环境危害。为了防止钢材腐蚀，人们采取了各种防护措施，使用有机物涂层对钢材进行防腐蚀保护是其中之一。聚苯胺价廉易得、耐点蚀、具有独特的电化学特性，因而在金属腐蚀防护领域极具应用前景。但是传统方法制备的聚苯胺薄膜机械强度弱，对基底材料的附着力差，限制了聚苯胺的实际应用。本专利技术采用硅烷偶联剂KH-550改性聚苯胺，增强了复合材料的性能，提高了粘结强度，为聚苯胺防腐涂料的工业化应用提供了有力支持。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种聚苯胺复合防腐涂层及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，其制备方法包括：将苯胺和硅烷偶联剂溶解在无机酸水溶液中，采用电沉积方法在304不锈钢表面直接制备硅烷偶联剂修饰的聚苯胺复合膜。优选地，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(化学式NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3)。优选地，所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一种。优选地，所述的无机酸水溶液的浓度为0.01～3mol/L。优选地，所述的苯胺和硅烷偶联剂的总浓度在0.05～3mol/L。优选地，所述的电沉积方法为循环伏安法。优选地，所述的将苯胺和硅烷偶联剂溶解在无机酸水溶液中的具体步骤包括：在硅烷偶联剂中加入无机酸，加入去离子水，搅拌使溶液混合均匀，加入苯胺，室温下磁力搅拌1-3小时，使苯胺和硅烷偶联剂溶解。本专利技术的聚苯胺复合防腐涂层采用硅烷偶联剂改性聚苯胺，提升了现有聚苯胺膜的防腐性能与粘结强度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的聚苯胺复合防腐涂层，对环境无危害，符合可持续发展观的需要，且原料易得。电化学数据表明，经硅烷偶联剂修饰的聚苯胺膜具有更优异的防腐性能，当KH-550与苯胺的摩尔比为10：1时，在模拟海水溶液中的保护效果最好，其对应的保护效率为96.6％。本专利技术将苯胺单体和硅烷偶联剂在酸性水溶液中进行电化学聚合，在304不锈钢表面直接制备防腐膜，提升了现有聚苯胺膜的防腐性能。该方法工艺简便、成本低廉、适宜于工业化生产。与现有的聚苯胺防腐膜相比，本专利技术制得的硅烷偶联剂修饰聚苯胺复合材料对304不锈钢的防腐蚀具有良好的保护效果。附图说明图1为空白304不锈钢电极与表面有聚苯胺涂层的304不锈钢电极在模拟海水溶液中浸泡0.5h后的交流阻抗图；图2为空白304不锈钢电极与表面有聚苯胺涂层的304不锈钢电极在模拟海水溶液中浸泡0.5h后的极化曲线图；图3为传统方法制备的聚苯胺与经硅烷偶联剂改性的聚苯胺场发射扫描电镜对比图；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下实施例中所用到的各原料均为市售产品。实施例1一、涂层制备一种聚苯胺复合防腐涂层，其制备方法为：1)将苯胺和硅烷偶联剂KH-550溶解在硫酸水溶液中，具体步骤为：取一定量硅烷偶联剂KH-550于烧杯中，加入1mol/L的硫酸50ml，加入一定量去离子水，磁力搅拌使溶液混合均匀，分别加入不同量的苯胺，使KH-550与苯胺的摩尔比为5：1、10：1和20：1，室温下磁力搅拌2小时，使苯胺和硅烷偶联剂溶解，对应的溶液中KH-550的浓度分别为1.25mol/L、2.5mol/L和5.0mol/L。2)以304不锈钢电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在步骤1)所得的溶液中，使用循环伏安法在304不锈钢电极表面直接沉积得到硅烷偶联剂修饰的聚苯胺复合膜，扫描电位范围-0.2-1.2V，扫描速率为30mV/s和扫描段数为30。得到的聚苯胺膜用去离子水冲洗去除杂质，在烘箱中80℃烘干。模拟海水溶液的配置：质量分数为3.5％NaCl溶液，所用溶液均用去离子水配制。二、304不锈钢电极304不锈钢电极由用环氧树脂密封制成，工作面积为1.0cm2，电化学测试前表面用600目、1000目、1500目、2000目砂纸逐级打磨抛光，去离子水冲洗后先后在丙酮、无水乙醇中超声清洗5min除油，再用去离子水冲洗后放入含模拟海水溶液的电解池内稳定30min后进行测试。三、测试方法交流阻抗和极化曲线的测试采用经典的三电极体系，工作电极为304不锈钢电极。所用的辅助电极均为铂电极，参比电极均为饱和甘汞电极(SCE)，本专利技术所示电位均相对于饱和甘汞电极。交流阻抗和极化曲线的测定所用设备采用上海晨华电化学工作站CHI660C，交流阻抗测量频率范围为105Hz～10-2Hz，交流激励信号为5mV，极化曲线的扫描速率为1mV/s。附图1空白304不锈钢电极与表面有聚苯胺涂层的304不锈钢电极在模拟海水溶液中浸泡0.5h后的交流阻抗图，其中曲线1表示空白样的交流阻抗图，曲线2和曲线3分别表示涂覆未改性聚苯胺膜和涂覆改性聚苯胺膜样品的阻抗图。用阻抗值的高低来判断涂层性能的好坏，阻抗值越大说明其对金属的保护性能越好。从附图1中可以看出，聚苯胺膜层的覆盖增大的样品的阻抗值，经硅烷偶联剂改性过后的聚苯胺比传统方法值得的聚苯胺阻抗值更大，这说明加入硅烷偶联剂对聚苯胺的防腐蚀性能有提升。附图2为304不锈钢电极在模拟海水溶液中浸泡0.5h后的极化曲线图，其中曲线1为空白样，曲线2和曲线3分别表示涂覆未改性聚苯胺膜和涂覆改性聚苯胺膜样品的极化曲线图，其相对应的腐蚀电位Ecorr和腐蚀电流密度Icorr数据见表1。复合涂层的保护效率(η％)按照如下公式计算：I0和I分别为空白实验和有涂层后的腐蚀电流密度。表1304不锈钢空白样品及涂膜样品在模拟海水溶液中得到的电化学参数如表1，表面有涂层的304不锈钢样品在模拟海水溶液中的腐蚀电位分别-0.20V和0.26V，相比空白样品均有正移；并且硅烷偶联剂改性聚苯胺涂层样品的腐蚀电流密度明显减小，其对应的保护效率为96.6％。结果表明，当KH-550与苯胺的摩尔比为10：1时在模拟海水溶液中的保护效果最好。附图3为场发射扫描电镜对比图，左边为传统方法制备的聚苯胺，发生腐蚀反应时，会促进腐蚀性离子运动，加快腐蚀。右边为改性后的聚苯胺，比纯的聚苯胺表面均匀很多，高分子之间的连接很紧密，说明改性后的高分子粘连性好，能够很好的在金属基底上附着。以上所述内容仅为本专利技术构思下的基本说明，而依据本专利技术的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本专利技术的保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，其制备方法包括：将苯胺和硅烷偶联剂溶解在无机酸水溶液中，采用电沉积方法在304不锈钢表面直接制备硅烷偶联剂修饰的聚苯胺复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，其制备方法包括：将苯胺和硅烷偶联剂溶解在无机酸水溶液中，采用电沉积方法在304不锈钢表面直接制备硅烷偶联剂修饰的聚苯胺复合膜。2.如权利要求1所述的聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。3.如权利要求1所述的聚苯胺复合防腐涂层，其特征在于，所述的无机酸为...

【专利技术属性】
技术研发人员：云虹，汪民霞，郭安琪，雷伦超，徐群杰，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31