不锈钢表面聚苯胺涂层的制备及其防腐蚀性能研究

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金属腐蚀问题在许多行业中都是一个亟待解决的问题。近些年来,导电聚合物特别是聚苯胺,由于其优异的环境稳定性、易于合成、独特的掺杂特性、可逆的酸碱掺杂/反掺杂性能,在金属防护领域得到了广泛的应用。不幸的是,由于聚苯胺较差的溶解性及可加工性,限制了其在防腐蚀领域的应用。目前,采用较为广泛的方法是将聚苯胺添加到传统涂料中使用,但受其溶解性及分散效果的限制这种添加往往是少量的。聚苯胺经酸掺杂后在溶液中呈现翠绿亚胺盐的状态(ES),会在外加电场的作用下定向迁移并沉积在金属表面。这样直接在金属表面构建了聚苯胺涂层用做防腐蚀底漆,可以有效地避免聚苯胺溶解性差的问题。本文针对聚苯胺涂层的制备问题开展了研究,采用了直接涂覆法、循环伏安电聚合法、电泳涂装法三种方法分别制备了聚苯胺涂层。利用极化曲线、电化学阻抗图谱对涂层在0.5 mol·L-1 H2SO4中的耐蚀性进行了评估。首先,采用直接涂覆法在304SS表面直接得到了盐酸、柠檬酸掺杂聚苯胺涂层,测试结果表明直接涂覆法制备的涂层有一定的防腐蚀作用,但防腐蚀效果欠佳,且涂层在长期浸泡后出现涂层剥离现象。其次,采用循环伏安法成功的在304SS表面制备了柠檬酸掺杂聚苯胺涂层。结果表明,采用0.7 mol·L-1柠檬酸和0.5 mol·L-1苯胺的混合电解液,在扫速为20m V·S-1,循环次数10次的条件下制备的聚苯胺涂层,其Ecorr为74.01 m V,icorr为1.186μA·cm-2。涂层在0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中暴露4 h后,涂层取得最大的Rct值(92.05Ω·cm2)。但涂层存在大量孔隙,不利于涂层耐蚀效果的长效性。再次,预先合成了盐酸掺杂聚苯胺浆液,随后结合电泳涂装技术成功的在304SS表面制备了盐酸掺杂聚苯胺涂层。测试结果表明,在掺杂酸pH为2,聚苯胺涂装液制备时间为20 min,电泳涂装电流为500 m A,电泳涂装时间为2 h,制备出的聚苯胺涂层Ecorr为97.19 m V,icorr为1.492μA·cm-2。涂层浸泡在0.5mol·L-1 H2SO4溶液8 h获得了最大的Rct值,暴露48 h后还有一定的防腐蚀效果。最后,同样借助电泳涂装技术在304SS表面成功地制备了柠檬酸掺杂聚苯胺涂层,避免了盐酸掺杂的去掺杂现象,同时进一步提高了涂层的耐蚀性及稳定性。测试表明,涂层的最优制备条件为:聚苯胺电泳涂装电解液制备时间20 min,电泳涂装电流为700 m A和电泳涂装时间为2 h。其icorr为1.265μA·cm-2,Ecorr为386.64 m V。涂层在0.5 mol·L-1 H2SO4溶液经12 h浸泡后得到了最大的Rct值。综上所述,利用电泳涂装技术可以有效地避免聚苯胺溶解性差的问题,同时利用电泳涂装法制备的聚苯胺涂层具有良好防腐蚀性能和长期耐蚀性。
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