Page 28 - 2025年7月防腐蚀专辑

苏 洋等：聚乙烯吡 烷酮协助导电聚合物防腐涂层的构建及性能研究

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satisfactory anodic protection effect. Moreover，he PANI-PVP/PPY composite coating could
still provide efficient corrosion protection for stainless steel after 360 h service，presenting
stable corrosion protection performance.
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p
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Key words：tainless steel；nticorrosive coating；olyaniline；olyvinylpyrrolidone；olypyrrole
导电聚合物融合了金属和高分子的特点，合成 层的耐腐蚀性显著提高。然而目前，对电化学方法
方法简捷，兼具优异的导电性、电学和光学特征，近 合成的 PVP 修饰 PANI 涂层的防腐性能及其在电化
些年来，该类材料如聚苯胺（PANI）、聚吡 （PPY）、 学聚合过程中的相互作用研究较少，且其长期服役
聚 （PTH）等的研究一直是能源、环境、电池、催化 时的稳定性值得深入探 。
等许多领域的热门课题。此外，得益于其独特的防 基于此，本研究通过便捷的电化学沉积方式，于
腐机理，导电聚合物在金属腐蚀防护领域也有着广 304 不锈钢（304SS）表面沉积内层 PVP 修饰的 PANI、
阔的应用前景 。 外层大分子质子酸植酸掺杂 PPY 的双层复合涂层
[1]
不锈钢在特定环境中长期工作时的腐蚀问题不 （PANI-PVP/PPY）。通过研究涂层形貌和结构特征
可 免，造成了巨大的经济损失、环境污染和资源 及对不锈钢的腐蚀情况，综合评价了该涂层的服役
费。于不锈钢表面构建防腐涂层是减缓其腐蚀速率 可靠性与稳定性。
的有效方法之一。1985 年，DeBerry 首次通过电沉积
方式构建 PANI 涂层用于不锈钢防腐，并提出了导电 1 实验部分
聚合物独特的阳极保护防腐机制 。 研究表明 ，
[2]
PANI 特有的导电和防腐机理对减缓不锈钢在酸性 1. 1 主要原料
环境中的腐蚀速率优势明显，且因其结构不含重金 以 5 cm× 5 cm 的 304 不锈钢片材为基体材料，通
属离子，用作防腐涂层材料时环境污染的压力显著 过不同等级的 SiC 砂 对其表面进行打磨去除不锈
降低。 钢表面 化层，依次使用去离子水、丙酮、乙醇清洗
然而，纯导电聚合物涂层如 PANI 涂层通常力学 表面，然后自然晾干备用。
性能差，且结构中容易产生微孔隙、微裂痕等缺陷， 草酸二水合物（99% 纯度）、吡 （99% 纯度）、苯
无法长期对不锈钢提供理想的腐蚀防护作用。因 胺（纯度>99. 5%）、植酸水溶液（70%）：上海阿拉丁生
此，有必要对导电聚合物涂层进行改性，以提高其防 化科技有限公司；聚乙烯吡 烷酮：分析纯，上海麦
腐性。研究表明，经由大分子质子酸掺杂的导电聚 克林生化科技有限公司；硫酸：分析纯，98%，国药集
合物涂层在服役过程中阴离子难以脱掺杂，可提高 团化学试剂有限公司。
涂层的防腐效率 。此外，引入其他类型聚合物对其 1. 2 PANI-PVP/PP 复合涂层的制备
[3]
进行改性也可调控纯导电聚合物涂层的稳定性。 分别配制由 0. 4 mol/L 草酸、0. 2 mol/L 苯胺单体
如，Hermas 等 研究表明聚乙烯醇可通过氢键作用与 和不同含量 PVP（0. 5%、1. 0%、1. 5%，质量分数）组成
[4]
PANI结合，其修饰的 PANI涂层有效提高了不锈钢的 的混合电解液（ ）和由 0. 2 mol/L PA 及 0. 2 mol/L 吡
耐腐蚀性；Ren 等 、Pan 等 构建了 PPY/PANI 双层复 组成的混合电解液（Ⅱ）。使用 CHI660E 型电化学
[6]
[5]
合涂层，发现 PANI 与 PPY 可发挥协同效应，防腐性 工作站，采用计时电位（恒电流）法通过三电极体系
能更优。 于 304SS 表面电沉积不同类型的涂层体系。其中处
聚乙烯吡 烷酮（PVP）是具有柔性链状结构的 理后的暴露面积为 1 cm 的 304SS 基材为工作电极，
2
两亲性聚合物，具有较高的溶解性、黏合能力、分散 大面积铂片为对电极，参比电极为 Ag/AgCl 电极。对
能力、吸附能力，且无毒廉价，化学性质稳定。研究 于 PANI-PVP 涂层，沉积电流密度为 1 mA/cm ，沉积
2
表明，PVP 与 PANI 可以通过氢键作用桥接 ，PVP 中 时间为 20 min，沉积完成后以蒸馏水冲洗涂层表面，
[7]
的羰基易与 PANI 中的胺基反应，形成碳氮键和共轭 除去未反应的单体和低聚合度的 PANI，并将涂层样
结构 。Gu 等 通过化学制备法利用 PVP 修饰 PANI， 品于 30 ℃烘箱中干燥 0. 5 h。依据 PVP 含量的不同，
[9]
[8]
并将其作为环氧树脂填料用于金属腐蚀防护，结果 将获得的涂层分别标记为 PANI-PVP 、PANI-PVP
0. 5 1. 0
表明 PVP 可有效改善 PANI 在树脂中的分散性，使涂 和PANI-PVP （为了便于对比，同样的电沉积条件构
1. 5
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