[发明专利]一种半胱氨酸/聚苯胺复合防腐蚀功能材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种半胱氨酸/聚苯胺复合防腐蚀功能材料的制备方法，合成方法为原位氧化聚合法，具体步骤是：将苯胺和乙苯混合均匀作为疏水物，将十二烷基硫酸钠溶解在去离子水中作为乳化剂，将乳化剂加入疏水物中，同时加入抑制剂半胱氨酸；将该混合溶液充分搅拌，使混合均匀，之后在冰浴过程中进行超声，使溶液乳化；再加入聚乙烯醇的水溶液作为稳定剂，将硫酸铵充分溶解后加入混合溶液中使其氧化聚合，最后将聚合后的溶液离心、洗涤、干燥，得到产物。本发明方法可以合成半胱氨酸/聚苯胺的纳米球结构，改善聚苯胺机械性能不好和分散性差等缺陷，提高抑制剂的分散度，使抑制剂的释放过程可控，提高防腐蚀能力，有利于工业生产。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其是涉及一种半胱氨酸/聚苯胺复合防腐蚀功能材料的制备方法。

背景技术

碳钢由于经济方面的考虑和优良的性能，比如较高的结构强度和机械强度，已经在很多行业中得到广泛应用。但是，如果碳钢在使用时接触到腐蚀性溶液又没有保护的情况下，会发生严重腐蚀。腐蚀过程会造成很多损失，尤其是在工业环境中更是如此。腐蚀是一个持续不断的过程，解决这个问题的最好办法就是预防。

用于钢结构腐蚀保护的最普遍和成本效益最好的方法是使用有机涂层，形成一个物理屏障，防止侵蚀性物质扩散到金属表面，延缓其腐蚀。近年来，聚苯胺(PANI)被认为是最有希望的防腐蚀材料之一。因为聚苯胺的热稳定性较好、可加工性和导电性也相当好；从经济角度来看，聚苯胺更是显著优于其它导电聚合物，因为苯胺单体比其它导电聚合物的单体便宜，并且聚苯胺的合成非常简单、性能容易调整、具有很多潜在的应用可能性。但是，聚苯胺也有不可忽视的缺陷：电导率相对金属较低，并且它们在所有常用溶剂中的可溶性差以及溶解度低。因此，通过改性使聚苯胺更好地应用于防腐蚀领域是当前的研究热点之一。

为了使有机物涂层能够获得强化的且长期的腐蚀防护能力，一种有效方法是在涂料中掺入抑制性组分。氨基酸作为无毒的化合物，容易生产、可生物降解、相对便宜，并完全溶于水性介质,因此作为铁及其合金的潜在腐蚀抑制剂而受到关注。这是因为这类有机化合物中富含孤对电子/π电子，使其可以吸附在金属表面，阻断活性位点，从而减轻金属腐蚀的危害。其反应机理之一是通过氮原子吸附在金属表面上。如果在一种氨基酸的结构内存在芳香环和杂原子，例如硫原子和氮原子，将会显著增加其抑制腐蚀的效率。但是目前的防腐材料制备工艺过程较为复杂，防腐蚀性能有待提高。

中国专利CN102732128A公开了一种纳米聚苯胺防腐蚀涂料，由A组分与B组分按质量比1～5：1组成；其中，A组分：环氧防腐涂料60～95份；掺杂态聚苯胺纳米微球0.5～10份；稀释剂0.5～5份；分散剂0.5～10份；B组分：固化剂10～40份；稀释剂0.5～5份，该专利通过H₂O/FeCl₂/H₂O₂体系制备聚苯胺，其主要缺陷是对改善聚苯胺本身机械性能作用不大，且不利于抑制剂的分散，阻碍抑制剂的迁移，对聚苯胺本身的阻隔性能有一定弱化。

发明内容

本发明的目的是改善聚苯胺性质，解决前文的问题，提出一种制备方法简单、防腐蚀效果优越并且抑制剂释放可控的半胱氨酸/聚苯胺复合纳米颗粒的制备方法，通过添加抑制剂半胱氨酸来对材料进行改性，由于具有纳米颗粒的结构，有利于抑制剂的分散和运输，在防腐蚀过程中释放过程可控。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种半胱氨酸/聚苯胺复合防腐蚀功能材料的制备方法，采用原位氧化聚合法进行合成，具体包括以下步骤：

(1)将苯胺和乙苯混合均匀作为疏水物、将十二烷基硫酸钠溶解在去离子水中作为乳化剂，将乳化剂加入疏水物中，以半胱氨酸作为抑制剂，同时加入混合溶液中；

(2)充分搅拌混合溶液，混合均匀后在冰浴过程中超声，使其乳化，得到微乳液；

(3)加入聚乙烯醇水溶液以及硫酸铵水溶液到微乳液中，进行氧化聚合；