[发明专利]一种超疏水性聚苯胺耐腐蚀材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子功能材料领域，具体涉及一种具有超疏水性和良好耐腐蚀性的聚苯胺涂层材料的制备方法。

背景技术

金属腐蚀会严重危害到人类的生命财产安全。聚苯胺具有独特的掺杂机制、良好的环境稳定性和电化学性能，性价比高、与有机树脂相容性好、使用方便，是一种符合时代和科技发展的环境友好型涂层材料。聚苯胺防腐蚀机理被普遍解释为其自身氧化还原过程中对金属产生钝化作用，在金属表面形成一层稳定的钝化膜，从而对金属起到保护作用。近年来，超疏水表面因其能够有效阻止腐蚀性物质向金属表面扩散而被应用于金属防护。把疏水材料的超疏水性能和导电聚合物的优异性能相结合，将超疏水导电聚合物用于金属防护具有重要意义。

目前聚苯胺超疏水表面主要通过两种方法制备：一种在制备过程中通过共聚、掺杂引入疏水基团或利用表面活性剂控制反应条件来构建聚苯胺的多分级的微纳米（粗糙）结构，另一种是在聚苯胺材料表面修饰含氟酸或硅氧烷等一类低表面能物质以使材料表面由亲水转变为疏水，涉及的制备技术有印记、喷涂、阳极氧化、层层自组装及模板法等，多数制备过程相对较复杂且条件苛刻、引入的疏水基团成本较高且涂层中可能含氟而具有一定的毒性，单纯利用表面活性剂对聚苯胺表面修饰改性制备超疏水聚苯胺的工作尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水性聚苯胺耐腐蚀材料的制备方法。

本发明是一种超疏水性聚苯胺耐腐蚀材料的制备方法，其步骤为：

（1）首先将苯胺溶于酸溶液超声分散得到透明溶液，加入溶于相同浓度酸溶液中的过硫酸铵作为引发剂，于冰水浴中静置反应6小时，产物抽滤，洗涤，烘干，研磨，得到墨绿色的聚苯胺；

（2）其次将所制的聚苯胺置于不同浓度的表面活性剂溶液中改性处理。所用的表面活性剂分别为聚乙二醇-10000、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠的任一种或一种以上；将产品抽滤，洗涤，烘干，研磨，得到超疏水聚苯胺。

本发明具有如下优点：制备方法简单、成本低、无有毒试剂，分别以非离子表面活性剂聚乙二醇-10000，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵及阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对聚苯胺进行修饰改性，通过调节表面活性剂浓度以及改性时间，可以获得具有良好耐腐蚀性能的超疏水聚苯胺材料。

附图说明

图1 为实施案例2中制备的聚苯胺电镜扫描照片与水的接触角，图2为实施案例5中制备的聚苯胺电镜扫描照片与水的接触角，图3为实施案例8中制备的聚苯胺电镜扫描照片与水的接触角，图4为实施案例11中制备的聚苯胺电镜扫描照片与水的接触角。

图5为不锈钢电极与分别利用实施案例2，实施案例5，实施案例8，实施案例11制备的聚苯胺涂覆不锈钢电极在3.5%NaCl溶液中的的Tafel极化曲线。

图6 为不锈钢电极与分别利用实施案例2，实施案例5，实施案例8，实施案例11制备的聚苯胺涂覆不锈钢电极在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗图。

具体实施方式

本发明是一种超疏水性聚苯胺耐腐蚀材料的制备方法，其步骤为：

（1）首先将苯胺溶于酸溶液超声分散得到透明溶液，加入溶于相同浓度酸溶液中的过硫酸铵作为引发剂，于冰水浴中静置反应6小时，产物抽滤，洗涤，烘干，研磨，得到墨绿色的聚苯胺；

（2）其次将所制的聚苯胺置于不同浓度的表面活性剂溶液中改性处理，将产品抽滤，洗涤，烘干，研磨，得到超疏水聚苯胺。

根据以上所述的制备方法，通过表面活性剂对聚苯胺进行修饰改性，利用表面活性剂的长链疏水基团使聚苯胺的浸润性由亲水变为超疏水。

根据以上所述的制备方法，所使用的表面活性剂为非离子表面活性剂聚乙二醇-10000，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的任一种或一种以上。

根据以上所述的制备方法，聚乙二醇-10000用量为聚苯胺质量的0.3% ～ 1.5%，十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠的用量为聚苯胺质量的 1.5% ~ 7%。

根据以上所述的制备方法，表面活性剂对聚苯胺修饰改性时间为4~8小时。

根据以上所述的制备方法，所用的酸为硫酸，盐酸，硝酸等的任一种或一种以上，反应溶液的酸摩尔比为0.1～0.5mol/L。

以下对本发明作进一步的描述，工艺步骤如下：

1.苯胺加入0.1-0.5mol/L的酸溶液中超声分散0.5h，加入溶于相同浓度的酸溶液中的过硫酸铵，于冰水浴中静置反应6小时。