[发明专利]一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属防腐领域，具体是一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法。

背景技术

聚苯胺是一种导电高分子聚合物，具有优异的稳定性，可调节的导电率，以及生产成本低的优势。电聚合是能够在不添加除单体和掺杂酸外的其他添加剂的条件下在金属表面同时实现聚苯胺的合成与沉积，是一种可以快速大面积涂覆聚苯胺涂层的绿色方法。1985年，Deberry在论文中首次报道了聚苯胺用作防腐涂层的方法。此后，人们对其进行了许多研究。人们发现，在聚苯胺经质子酸掺杂后，可由不导电的基态转变为导电的掺杂态，而这种掺杂态的聚苯胺能够将金属的腐蚀电位保持在钝化区域，提供阳极保护机制。杂多酸是一种有特定金属及非金属组成的含氧酸，利用其作为质子酸掺杂聚苯胺能够稳定金属表面氧化钝化层。曾有报道中将杂多酸掺杂的片状聚苯胺用于防腐涂料中的填料，报道中制备出的聚苯胺材料需加入有机成膜物质方能在金属表面成膜，这将使聚苯胺的阳极防护效果大大减弱。电聚合是一种可以将聚苯胺直接沉积在金属表面的方法，不需要添加其他有机物质。但由于杂多酸与苯胺单体在溶液中易产生沉淀，因此杂多酸不能直接用于聚苯胺电聚合。然而，聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆，掺杂度受pH值和电位等因素的影响，并表现为外观颜色的相应变化，可以通过解掺杂-再掺杂置换掺杂离子的二次掺杂方法来实现杂多酸的掺杂。

发明内容

本发明公开了一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法，在不影响涂层性能的前提下，通过掺杂和解掺杂工艺，将杂多酸掺杂到聚苯胺主链中，提高聚苯胺的防腐效果，具体步骤如下：

步骤1：采用循环伏安法在需要防腐处理的金属表面电聚合一层聚苯胺涂层，然后用去离子水洗净表面残留溶液；

步骤2：将经步骤1处理后的材料放入浓度为M1的氨水中浸泡3～6小时，然后用去离子水洗净表面残留溶液，并在20～35℃及真空条件下干燥4～8小时；

步骤3：将经步骤2处理后的材料放入浓度为M2的磷酸和浓度为M3杂多酸混合溶液中浸泡6～12小时，然后用去离子水洗净表面残留的溶液，并在20～35℃条件下干燥4～8小时。

进一步地，所述的一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法，其特征在于：所述的循环伏安法中电势区间为-0.7～1.6V，扫描速率为5～50mV/S，循环5～50次。

进一步地，所述的金属包括单一组分金属、二元或多元合金，所述的表面为任意形状的表面。

进一步地，所述的电聚合需使用质子酸，更具体的质子酸为硫酸、磷酸、硝酸、草酸中的一种或几种混合，浓度为0.1～1M。

进一步地，所述的氨水浓度M1为0.5～1M。

进一步地，真空度为0.01～0.05MPa。

进一步地，所述的磷酸和杂多酸的混合溶液中的溶剂为乙醇。

进一步地，所述的杂多酸包括磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸、硅钼酸中的一种或几种。

进一步地，所述的磷酸浓度M2为0.5~1M，杂多酸的浓度M3为5~15mM。

经过本发明提供的一种掺杂杂多酸掺杂聚苯胺防腐涂层的制备方法，可以在金属表面快速大面积沉积杂多酸掺杂的聚苯胺涂层，不添加其他有机物质。本发明通过严格控制掺杂和解掺杂的溶剂和浸泡时间，在不影响涂层防腐效果的前提下，将杂多酸掺杂入聚苯胺的主链中，提高聚苯胺的防腐效果。经过本发明的方法处理后，金属表面会形成一层致密的氧化钝化层，以保护金属，防止其被氧化。

具体实施例

实施例1：首先在不锈钢表面用循环伏安法电聚合一层聚苯胺层；其中质子酸为0.1M的硫酸，扫描速率为10mV/S，循环10次。然后用去离子水洗涤表面。将上述材料放入0.5M氨水中浸泡5小时，然后取出用去离子水洗涤，在20℃的真空度为0.01MPa条件下干燥4小时。将材料放入0.5M磷酸和10mM磷钼酸乙醇溶液中浸泡9小时，然后取出用去离子水洗涤，在25℃下干燥6小时。最终得到绿色的杂多酸掺杂聚苯胺涂层。

实施例2：首先在不锈钢表面用循环伏安法电聚合一层聚苯胺层；其中质子酸为1M的草酸，扫描速率为50mV/S，循环30次。然后用去离子水洗涤表面。将上述材料放入1M氨水中浸泡3小时，然后取出用去离子水洗涤，在35℃的真空度为0.05MPa条件下干燥7.5小时。将材料放入0.85M磷酸和13.5mM磷钼酸乙醇溶液中浸泡10.5小时，然后取出用去离子水洗涤，在20℃下干燥8小时。最终得到绿色的杂多酸掺杂聚苯胺涂层。