304不锈钢表面苯胺及其衍生物碱性聚合膜的制备与抗蚀性能研究

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利用化学或电化学方法可以在不锈钢表面沉积一层氧化膜,以提高不锈钢的抗蚀性能。侵蚀性阴离子(CI等)会破坏不锈钢表面的钝化物保护膜造成不锈钢的局部腐蚀。304不锈钢价格较便宜,用途广泛,但没有307、316等不锈钢的抗蚀能力强。为了增强304不锈钢的抗蚀性能,人们尝试过在腐蚀介质中添加缓蚀剂、在不锈钢表面电化学聚合聚合物膜等方法。1985年,DeBerry首次报道了聚苯胺(PAn)在不锈钢腐蚀防护中的应用。随后,人们对不锈钢表面苯胺及其衍生物聚合膜的抗蚀性能进行了大量研究。文献报道的不锈钢表面的聚苯胺或聚苯胺衍生物都是在酸性或中性介质中形成的,而关于碱性介质中苯胺及其衍生物在不锈钢上的聚合却少有报道。本文利用循环伏安技术,在NaOH溶液介质中,利用两步电化学聚合方法,将苯胺及其衍生物聚合到304不锈钢上,并利用电化学分析方法研究了聚合膜在3.5%的NaC1介质中对304不锈钢的腐蚀防护性能。主要研究工作如下:1.304不锈钢表面碱性聚苯胺膜的合成及抗蚀性能研究利用循环伏安技术,在含0.1 mol L-1苯胺和0.25 mol L-1 NaOH的电解质溶液中,通过两步电化学聚合在304不锈钢表面得到一层结构致密的聚苯胺膜。利用循环伏安法、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和扫描电子显微镜(sEM),分析了聚合膜的结构。利用动电势极化和Tafel曲线分析,研究了苯胺聚合膜在3.5%的NaC1介质中对304不锈钢的腐蚀防护性能。动电势极化测试表明聚苯胺膜增强了304不锈钢的抗点蚀能力;Tafel曲线分析显示苯胺聚合膜在3.5%的NaC1介质中有效保护了304不锈钢,腐蚀防护效率在90%以上。2.304不锈钢表面碱性聚邻甲氧基苯胺膜的合成及抗蚀性能研究在含0.05 mol L-1邻甲氧基苯胺和0.125 mol L-1NaOH的溶液中,通过连续多次循环伏安扫描,将邻甲氧基苯胺聚合到304不锈钢上,在不锈钢表面得到一层吸附能力强的聚邻甲氧基苯胺(PMAn)膜。利用SEM和FT-IR光谱,分析了聚合膜的结构。利用Tafel曲线分析和交流阻抗(EIS)技术研究了聚合膜在3.5%的NaCI介质中对304不锈钢的腐蚀防护性能,并初步探讨了聚合膜的腐蚀防护机理。Tafel曲线分析和ElS测试都证明邻甲氧基苯胺聚合膜明显增强了不锈钢在3.5%的NaCl介质中的抗蚀性能,腐蚀防护效率高达94%。EIS研究发现,聚合膜之所以可以改善不锈钢在NaCI介质中的抗蚀性能,可能是因为在聚合膜的作用下不锈钢表面产生了一层钝化膜,该钝化膜可以有效地阻止Cl’对不锈钢基底的腐蚀破坏。3.304不锈钢表面N-甲基苯胺碱性聚合膜的合成及抗蚀性能研究通过两步电化学聚合在304不锈钢表面得到一层吸附能力强的聚N-甲基苯胺(PNMA)膜,聚合介质为含0.025 mol L-1 N-甲基苯胺的NaOH溶液,其中NaOH的浓度为0.05 mol L-1。利用FT-IR光谱和SEM,分析了聚合膜的结构。利用Tafel曲线和EIS技术研究了聚合膜在3.5%的NaC1介质中对304不锈钢的腐蚀防护性能,并初步探讨了聚合膜的腐蚀防护机理。Tafel曲线分析和EIS测试都证明N-甲基苯胺聚合膜明显增强了不锈钢在3.5%的NaCI介质中的抗蚀性能,腐蚀防护效率高达96.6%。4.304不锈钢表面苯胺及其衍生物碱性双层聚合膜的初步研究在NaOH溶液中,利用三步电化学聚合方法,即通过两步电化学法聚合得到一层聚合物膜,然后再在该聚合物膜上电化学聚合得到另外一层聚合物膜,在不锈钢表面聚合得到聚苯胺/聚邻甲氧基苯胺(PAn/PMAn)(聚苯胺在上,聚邻甲氧基苯胺在下)、聚苯胺/聚N-甲基苯胺(PAn/PNMA)等一系列双层膜。然后,利用Tafel曲线简单研究了双层膜在3.5%的NaCI介质中对304不锈钢的腐蚀防护性能。研究发现:聚N-甲基苯胺/聚邻甲氧基苯胺(PNMA/PMAn)双层膜具有非常好的抗蚀性能,而聚邻甲氧基苯胺/聚N-甲基苯胺(PMAn/PNMA)双层膜的抗蚀性能并不理想。对造成这一现象的原因进行了简单分析。
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