您当前所在位置:

关于不锈钢苯酚聚合膜的研究

2012-09-26

2.2.4电聚合时间配制0.1mol/L苯酚与0.1mol/LNa2SO4的混合液,常温,槽电压2.4V,分别电聚合3、30、60、90120、180min后,测得点蚀电位与电聚合时间的关系曲线,见图6。由图6可知,随着电聚合时间的增大,点蚀电位先增大后减小,电聚合1h的聚苯酚膜点蚀电位最大,耐蚀性最好。时间过长或过短都会使形成膜的耐蚀性降低。电聚合时间较短时,如3、30min得到的聚苯酚膜,厚度小且结构不完整,点蚀电位相对较小;随着时间的延长,膜增厚而且结构变得完整致密点蚀电位增大,如1h时得到的聚苯酚膜;随着时间的进一步延长,点蚀电位反而下降,这是因为形成厚度大且导电性能不佳的聚苯酚膜覆在不锈钢电极上所致。此时随着膜的继续增长,在膜表面需要有合适的电流密度,势必会在聚苯酚膜与基体相接触的部分产生过大的电流密度,使得基体表面产生副反应,如氧析出反应,有可能使原来形成的膜的裂纹增大、缺陷增多,甚至膜局部发生破裂,耐蚀性减弱。

2.2.5电解质浓度分别配制0.02、0.05、0.10、0.15、0.20mol/LNa2SO4与0.1mol/L苯酚的混合液,常温,2.4V槽电压下,电聚合1h,测得点蚀电位与电解质浓度的关系曲线,见图7。由图7可知,随着电解质浓度的增大,点蚀电位先增大后减小,电解质浓度为0.1mol/L时,聚苯酚膜的耐点蚀电位最大,耐蚀性最好。电解质的浓度越大,溶液的电导率越大,整个电路的电流越大,阳极电流密度越大,聚合反应速率越大。电解质浓度过小,聚合速率小,所生成的电聚合产物的聚合度小,膜结构不完整,点蚀电位小;电解质浓度过大,所生成的电聚合产物的聚合度过大,膜结构不完整,点蚀电位仍然较小。综上可知,在0.1mol/L苯酚与0.1mol/L硫酸钠的混合水溶液中,2.4V槽电压,常温下电解1h形成的聚苯酚膜的点蚀电位最大,耐蚀性最好。

2.3膜生长机理及膜的结构为解释聚苯酚生长机理,分析膜的微观结构与耐蚀性的关系,采用SEM表征了不同聚合时间下所得聚合物的薄膜形态,如图8所示。电聚合制得的聚苯酚膜光滑致密,但存在少量裂纹缺陷。图8中a、b、c、d所示,膜的表面有鳞片状白色物质,随着聚合时间的延长,鳞片状物质增多,面积增大;图8中e、f、g、h所示,随聚合时间的延长,膜缺陷由孔状变为长条裂纹状,膜缺陷逐渐增多;图8中i、j、k、l所示,3min、10min时,缺陷周围,聚苯酚膜呈现出层状结构。同时,从电聚合反应开始到聚合时间接近1h时,聚苯酚膜颜色由深绿色逐渐变成了黄棕色,膜厚度逐渐增大,1h后,膜颜色几乎不变,膜厚度增长十分缓慢。根据以上现象,推测聚苯酚膜生长沿片层方向进行[5],形成了片层叠加结构。反应初始阶段,在裸露不锈钢表面形成聚苯酚活性生长点,以活性点为中心,向周围迅速展开,在最后的边界处形成裂纹缺陷。由于生成的聚苯酚可以导电[10],苯酚的电聚合反应便可在聚苯酚膜的表面上进行,形成鳞片状物质,此后,依鳞片状物质为活性中心,沿层面方向延展生长。但是,聚苯酚膜的导电性能不佳,随着膜厚度增加,膜电阻增大,电聚合反应的电子传递受到抑制,聚苯酚与基体相接触的部分存在强极化现象,膜生长受到了抑制,随着时间的继续延长,会破坏已形成的膜。聚苯酚膜是对基体的防腐作用是通过屏蔽外界物质来实现的,所以完整致密的膜有利于提高聚苯酚耐蚀性。聚苯酚膜以层状方式生长,最后形成的膜是片层叠加结构,每一层都有缺陷,但片层的叠加使部分缺陷被另一层完好的膜覆盖,整体上看,膜是很完整的,它使得外界物质很难通过缺陷接触基体,因而膜的耐蚀性得以大大提高。

3结论

(1)在苯酚水溶液中,采用电化学聚合法,成功在阳极不锈钢表面制备了完整的膜。红外分析表明苯酚的电聚合产物为聚苯酚。(2)在0.1mol/L苯酚与0.1mol/L硫酸钠的混合水溶液中,2.4V槽电压,常温下在304不锈钢上电聚合1h形成的聚苯酚膜的耐蚀性最好。(3)扫描电镜分析表明聚苯酚膜以层状方式生长,形成的片层叠加结构有利于耐蚀性的提高。

精品学习网 化学论文栏目