[发明专利]侧链型电活性聚酰胺、制备方法及其在防腐方面的应用

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种新型的以苯胺齐聚物作为侧链的电活性聚酰胺聚合物、制备方法及其在盐水条件下对钢铁材料的防腐应用。

背景技术

导电聚合物因其良好的导电性、优异的电学性能在钢铁材料防腐蚀领域受到广泛关注，其中聚苯胺原料易得，合成简单，具有多样化的结构和特殊的掺杂机制，这些优点使其在电池隔膜、抗静电涂料和防腐涂料等领域中具有巨大的潜在应用。值得注意的是聚苯胺防腐涂料因其独特的防腐机理，突出的防腐性能等优点，完全可以取代传统的防腐涂料，解决有毒有害，污染环境和资源紧缺等严峻问题。但由于聚苯胺不溶不熔，可加工性差，使其应用受到很大限制。苯胺齐聚物作为聚苯胺模型化合物，由于其分子结构规整，溶解性以及加工性好等优点引起众多研究者的兴趣，将苯胺齐聚物作为功能单元引入到高分子结构中制备电活性高分子材料已成为目前研究的热点。

本发明旨在合成一种含有苯胺链段的侧链型电活性聚酰胺聚合物，解决聚苯胺溶解性加工性差等问题，并对该聚合物在盐水条件下对钢铁材料的防腐性质进行研究。

发明内容

本发明提供了侧链型电活性聚酰胺的制备方法以及其在盐水条件下对钢铁材料的防腐应用。

本发明所述的侧链型电活性聚酰胺，其结构式如下所示：

其中，

为

n为正整数，表示聚合度；x、y、z为0到1之间的任意数字，且x+y+z＝1。

首先是利用还原态母体苯胺四聚体和二氟苯甲酰氯反应得到含有苯胺链段的双氟单体F(该单体的合成、表征等内容详见中国专利：201010293748.7，侧链型电活性聚芳醚聚合物及其制备方法)，然后将双氟单体F和4-氨基苯酚反应制备双胺单体M(该单体的合成、表征等内容详见中国专利：201410010359.7，侧链型电活性聚脲聚合物、制备方法及其在防腐方面的应用)。再利用双胺单体M和二酐单体N聚合得到侧链型电活性聚酰胺聚合物。将该聚合物配成适当浓度，涂覆在钢铁材料表面，将钢铁材料的其余部分用环氧乙烯密封绝缘，在盐水中测试其电化学阻抗以及极化曲线。

本发明所述的侧链型电活性聚酰胺聚合物的制备方法，其步骤如下：

(1)将无水的双胺单体M(结构式如(Ⅱ)所示)、二酐单体N(结构式如(Ⅲ)所示)等当量加入到有机溶剂(例如：N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基酰胺或二甲基亚砜)中，反应体系固含量为10～20％，氮气保护下搅拌反应8～10h小时；

(2)在0～5℃条件下向步骤(1)得到的溶液中缓缓滴加4-二甲氨基吡啶(DMAP)(结构式如(Ⅴ)所示)溶液得到混合溶液1，DMAP的加入量为步骤(1)得到的聚合物中羧基摩尔量的1.05～1.1倍；待混合溶液1恢复到室温后，将苯胺四聚体(结构式如(Ⅳ)所示)溶液和二环己基碳二亚胺(DCC)(结构式如(Ⅵ)所示)溶液组成的混合溶液2缓缓滴入混合溶液1中，苯胺四聚体的用量为步骤(1)中得到的聚合物中羧基摩尔量的0～1倍，DCC的摩尔用量为DMAP摩尔量的0.1～0.13倍，氮气保护下室温反应8～10h；用于溶解4-二甲氨基吡啶(DMAP)、苯胺四聚体和DCC的有机溶剂与步骤(1)使用的有机溶剂相同；(注：若所加入的苯胺四聚体的量为0，则此步骤可省略。)

将步骤(2)所得混合物倾倒入蒸馏水中，搅拌析出沉淀后，用蒸馏水洗涤沉淀3～4次，用无水乙醇洗涤2～3次，再用二氯甲烷洗涤1～2次(注：若所加入的苯胺四聚体的量为0，则可以不用二氯甲烷洗涤)，将洗涤产物在40～50℃、真空条件下干燥24～30h，得到结构式如(Ⅰ)所示的侧链型电活性聚酰胺聚合物。

双胺单体M的结构式：

二酐单体N结构式：

N1：

N2：

N3：

苯胺四聚体结构式：

4-二甲氨基吡啶结构式：

二环己基碳二亚胺的结构式：

本发明所涉及的金属防腐测试方法如下：

本发明中测试所用钢铁材料以T301钢为例。