一種納米材料摻雜聚吡咯膜及其制備方法
【專利說明】一種納米材料摻雜聚吡咯膜及其制備方法
[0001] (一）技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種納米材料摻雜聚吡咯膜及其制備方法用。
[0002] (二）【背景技術(shù)】 金屬材料是現(xiàn)代生活中普遍使用的材料，在日常生活中起到十分重要的作用。然而，金 屬材料在使用的過程中，由于會與大氣中的水、氧及其他雜質(zhì)接觸發(fā)生物理、化學(xué)作用而引 起腐蝕。不僅會使材料本身在色澤、外形以及機(jī)械性能等方面發(fā)生不同形式的破壞，而且還 會導(dǎo)致其制品的等級降低，靈敏度、精度受損，失去原有的使用價值，變成固體廢棄物。
[0003] 世界各國每年因為金屬腐蝕而致使經(jīng)濟(jì)損失約占其國民生產(chǎn)總值的2% - 4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過每年平均因風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害所造成的損失。當(dāng)前我國正處于大規(guī)模 的基礎(chǔ)建設(shè)、工業(yè)設(shè)施建設(shè)和機(jī)械加工業(yè)的時期，每年都會有大量的包括不銹鋼等金屬材 料被投入使用。同時，由于所報廢的設(shè)備和材料數(shù)量相當(dāng)巨大，而在重新冶煉的過程中不僅 會消耗大量的能源，也向環(huán)境中排放出大量有毒有害的尾氣。所以做好金屬的防腐蝕工作， 已不再是單純的技術(shù)問題，還關(guān)系到保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、保證正常生產(chǎn)、促進(jìn)人與自然的 可持續(xù)生產(chǎn)等一系列的社會和經(jīng)濟(jì)問題。因此，防止金屬腐蝕，開發(fā)新的耐蝕材料和防護(hù)技 術(shù)是十分重要的課題之一。其發(fā)展與成就備受關(guān)注。
[0004] 聚吡咯作為防腐蝕膜的研究比較少，還主要停留在基礎(chǔ)研究階段。在金屬鈦的表 面，采用電化學(xué)聚合出強度極高的聚吡咯膜，該膜經(jīng)過6000次循環(huán)極化，無任何降解和破 壞，原因是在金屬表面形成了鈦的氧化物/聚吡咯復(fù)合物結(jié)構(gòu)。Hosseini等人研究發(fā)現(xiàn)在 草酸、磷酸鹽、吡咯配制的電解液中采用循環(huán)伏安法得到的聚吡咯-磷酸鹽膜層，對基體腐 蝕防護(hù)能起到良好的效果。國內(nèi)聚吡咯防腐方面的第一個專利是在2010年陳為軍[14]等 申請的。黃榮[等人采用化學(xué)氧化聚合法在鎂合金表面制備出聚吡咯膜，發(fā)現(xiàn)聚吡咯膜對 鎂合金有良好的抑制作用，另外加入少量的硅烷能有效的提高分子膜與基體的結(jié)合力，減 少膜的缺陷。
[0005] (三）
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種納米材料摻雜聚吡咯膜及其制備方法， 該方法解決了現(xiàn)有的方法制備納米材料摻雜聚吡咯膜與金屬的結(jié)合力不足的弊端，提供納 米材料新?lián)诫s聚合物膜的制備方法，制備工藝簡單、操作方便。
[0006] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種納米材料摻雜聚吡咯膜，其特殊之處在于：由以下重量份數(shù)的原料制成： 無機(jī)納米材料〇. 5-10份、聚吡咯15-40份、ZnCl2/BMIC離子液體50-84. 5份。
[0007] 其中，無機(jī)納米材料為納米氧化鋅、納米碳酸鈣、氫氧化銅的至少一種。
[0008] ZnCl2/BMIC離子液體：
一種納米材料摻雜聚吡咯膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 、將納米材料分散于分散劑溶液中，磁力攪拌，然后經(jīng)真空過濾、洗滌、真空干燥得 到親水納米材料； (2) 、稱取無機(jī)納米材料、聚吡咯、ZnCl2/BMIC離子液體； (3) 、將步驟（2)稱取的納米材料加入到離子液體中采用超聲分散，得到超聲分散的納 米材料懸浮液； (4) 、將步驟（2)稱取的聚吡咯加入到步驟（3)得到的納米材料懸浮液中，密封，加熱至 15°C~85°C并攪拌，然后再靜置脫泡，得到高分子處理液； (5) 、將步驟（4)制備的處理液在不銹鋼表面流延成液膜后冷風(fēng)吹干，即可得到納米材 料摻雜聚合物膜。
[0009] 步驟（1)中，分散劑為N-甲基吡咯烷酮。
[0010] 步驟（1)納米材料分散于分散劑水溶液中，磁力攪拌2h~8h。
[0011] 步驟（3)中，超聲分散的功率為50w-100w，超聲分散時間為10min-100min。優(yōu) 選，超聲分散的功率為80w，超聲分散時間為50min。
[0012] 步驟（4)中，將聚吡咯加入到納米材料懸浮液中，密封，加熱至15°C~85°C并攪 拌lh~12h，然后再靜置脫泡lh~24h，得到高分子處理液。優(yōu)選，將聚吡咯加入到納米 材料懸浮液中，密封，加熱至75°C并攪拌8h，然后再靜置脫泡8h。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明納米材料摻雜聚吡咯膜與金屬的結(jié)合力強，對基體腐 蝕防護(hù)能力好，其制備方法簡單、操作方便，值得推廣。
[0014] (四）【具體實施方式】 實施例1 將納米材料納米氧化鋅分散于N-甲基吡咯烷酮中，兩者質(zhì)量比為10:1，磁力攪拌2h， 然后經(jīng)真空過濾、洗滌、真空干燥得到親水納米材料；按質(zhì)量百分比稱取0. 5%的無機(jī)納米 材料、15%的聚吡咯、84. 5%的ZnCl2/BMIC離子液體；將稱取的納米材料加入到離子液體 中采用超聲分散，其中超聲分散的功率為50w，超聲分散時間為100min，得到超聲分散的納 米材料懸浮液；將稱取的聚吡咯加入到納米材料懸浮液中，密封，加熱至75°C并攪拌8h， 然后再靜置脫泡8h，得到高分子處理液；將上述處理液在不銹鋼表面流延成液膜后冷風(fēng)吹 干，即可得到納米材料摻雜聚合物膜。
[0015] 實施例2 將納米材料納米碳酸鈣分散于二甲基甲酰胺中，兩者質(zhì)量比為10:1，磁力攪拌12h，然 后經(jīng)真空過濾、洗滌、真空干燥得到親水納米材料；按質(zhì)量百分比稱取10%的無機(jī)納米材 料、40%的聚吡咯、50%的ZnCl2/BMIC離子液體；將稱取的納米材料加入到離子液體中采 用超聲分散，其中超聲分散的功率為l〇〇w，超聲分散時間為50min，得到超聲分散的納米 材料懸浮液；將稱取的聚吡咯加入到納米材料懸浮液中，密封，加熱至55°C并攪拌6h，然 后再靜置脫泡lh，得到高分子處理液；將上述處理液在不銹鋼表面流延成液膜后冷風(fēng)吹 干，即可得到納米材料摻雜聚合物膜。
[0016] 實施例3 將納米材料氫氧化銅分散于N-甲基吡咯烷酮中，兩者質(zhì)量比為10:1，磁力攪拌8h，然 后經(jīng)真空過濾、洗滌、真空干燥得到親水納米材料；按質(zhì)量百分比稱取10%的無機(jī)納米材 料、25%的聚吡咯、65%的ZnCl2/BMIC離子液體；將稱取的納米材料加入到離子液體中采 用超聲分散，其中超聲分散的功率為70w，超聲分散時間為70min，得到超聲分散的納米材 料懸浮液；將稱取的聚吡咯加入到納米材料懸浮液中，密封，加熱至15°C并攪拌12h，然后 再靜置脫泡12h，得到高分子處理液；將上述處理液在不銹鋼表面流延成液膜后冷風(fēng)吹干， 即可得到納米材料摻雜聚合物膜。
[0017] 實施例4 將納米材料氫氧化銅分散于N-甲基吡咯烷酮中，兩者質(zhì)量比為10:1，磁力攪拌6h， 然后經(jīng)真空過濾、洗滌、真空干燥得到親水納米材料；按質(zhì)量百分比稱取5%的無機(jī)納米材 料、20%的聚吡咯、75%的ZnCl2/BMIC離子液體；將稱取的納米材料加入到離子液體中采 用超聲分散，其中超聲分散的功率為80w，超聲分散時間為50min，得到超聲分散的納米材 料懸浮液；將稱取的聚吡咯加入到納米材料懸浮液中，密封，加熱至75°C并攪拌8h，然后 再靜置脫泡8h，得到高分子處理液；將上述處理液在不銹鋼表面流延成液膜后冷風(fēng)吹干， 即可得到納米材料摻雜聚合物膜。
[0018] 實施例5 將納米材料納米氧化鋅分散于N-甲基吡咯烷酮中，兩者質(zhì)量比為10:1，磁力攪拌8h， 然后經(jīng)