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CN111636085A - 一种防腐涂层及其制备方法 - Google Patents

一种防腐涂层及其制备方法 Download PDF

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CN111636085A CN202010522589.7A CN202010522589A CN111636085A CN 111636085 A CN111636085 A CN 111636085A CN 202010522589 A CN202010522589 A CN 202010522589A CN 111636085 A CN111636085 A CN 111636085A
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corrosion
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骆静利
尹奇
王学万
向雄志
符显珠
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Shenzhen University
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Shenzhen University
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/02—Electrolytic coating other than with metals with organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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Abstract

本发明公开一种防腐涂层及其制备方法，所述方法包括步骤：将导电聚合物单体与掺杂有机物分散在氧化石墨烯水溶液中，得到电聚合电解液；将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。本发明提供防腐涂层中掺杂了氧化石墨烯和掺杂有机物，抑制钝化膜的生成，使得防腐涂层的导电性良好；且在金属双极板表面形成的防腐涂层能起物理屏障作用，阻碍电化学腐蚀中的离子迁移过程，提升金属双极板的耐腐蚀性能；通过在防腐涂层中添加氧化石墨烯能进一步增强其屏障作用。

Description

一种防腐涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属防腐领域，特别涉及一种防腐涂层及其制备方法。
背景技术
近年来，国家逐步加大对氢能源汽车产业的政策支持力度。氢能源汽车核心动力部件一般采用质子交换膜燃料电池(PEMFC)。双极板是PEMFC的重要功能部件，占据电池约80％的质量与18-28％的成本。
传统双极板材料使用的是石墨板，但是，石墨脆性大，气体渗透性强，一般得做到2个毫米以上才能满足双极板力学性能与气密性要求，这大大限制了PEMFC的体积功率密度与能量密度的提升；同时，较差的可加工性也导致石墨双极板的加工成本较高，限制了石墨双极板的广泛应用。相比之下，金属材料具有优良力学性能和可加工性，可轻易加工到0.8mm以下，其提供燃料的流道可采用压印成型，整体加工成本低，是最具前景的双极板材料种类之一。然而，金属的腐蚀与接触电阻问题会使燃料电池整体性能急剧下降。
在金属双极板表面电聚合一层导电聚合物是解决金属双极板应用问题的主要途径之一。然而单独电聚合一层防腐涂层对金属双极板的耐蚀性和接触电阻改善程度有限，仍需进一步提高涂层性能。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防腐涂层及其制备方法，旨在解决现有防腐涂层的耐蚀性和导电性较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种防腐涂层的制备方法，其中，包括步骤：
提供氧化石墨烯水溶液；
将导电聚合物单体与掺杂有机物分散在所述氧化石墨烯水溶液中，得到电聚合电解液；
将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述导电聚合物单体为吡咯和苯胺中的一种或两种。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述掺杂有机物为樟脑磺酸钠、对甲苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5-1.5g/L。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述电聚合电解液中，所述导电聚合物单体的浓度为0.1-0.5mol/L。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述电聚合电解液中，所述掺杂有机物的浓度为0.1-0.5mol/L。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流的步骤中，通入的电流密度为0.5–2mA·cm2。
所述防腐涂层的制备方法，其中，所述将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流的步骤中，通入电流的时间为5-30min。
一种防腐涂层，其中，采用本发明防腐涂层的制备方法制得。
一种防腐涂层的应用，其中，将本发明所述的防腐涂层用于金属防腐。
有益效果：本发明通过将金属双极板放入由导电聚合物单体、掺杂有机物以及氧化石墨烯水溶液组成的电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。所述导电聚合物单体在电聚合时呈正电性，所述掺杂有机物和氧化石墨烯在电聚合时均为负离子官能团，所述导电聚合物单体在形成聚合物后可与所述掺杂有机物和氧化石墨烯通过离子键结合，形成防腐涂层。现有金属双极板在发生腐蚀时会形成钝化膜，所述钝化膜严重影响了金属双极板的导电性，本发明提供的防腐涂层中掺杂了特定有机物，可抑制钝化膜的生成，使得防腐涂层的导电性良好；且在金属双极板表面形成的防腐涂层能起物理屏障作用，阻碍电化学腐蚀中的离子迁移过程，提升金属双极板的耐腐蚀性能；通过在防腐涂层中添加氧化石墨烯能进一步增强其屏障作用。
附图说明
图1为本发明一种防腐涂层的制备方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明实施例1以及对比例1-2中涂层的极化曲线图。
图3为本发明实施例1以及对比例1-2中涂层的接触电阻测试性能结果图。
具体实施方式
本发明提供一种防腐涂层及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种防腐涂层的制备方法，如图1所示，其包括步骤：
S10、提供氧化石墨烯水溶液；
S20、将导电聚合物单体与掺杂有机物分散在所述氧化石墨烯水溶液中，得到电聚合电解液；
S30、将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。
在本实施例中，通过将金属双极板放入由导电聚合物单体、掺杂有机物以及氧化石墨烯水溶液组成的电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。所述导电聚合物在电聚合时呈正电性，所述掺杂有机物和氧化石墨烯在电聚合时均为负离子官能团，所述导电聚合物单体在形成正电性的聚合物后可与所述掺杂有机物和氧化石墨烯通过离子键结合，形成防腐涂层。由于现有金属双极板在发生腐蚀时会形成钝化膜，所述钝化膜严重影响了金属双极板的导电性，本实施例提供的防腐涂层中掺杂了特定有机物，可抑制钝化膜的生成，使得防腐涂层的导电性良好；且在金属双极板表面形成的防腐涂层能起物理屏障作用，阻碍电化学腐蚀中的离子迁移过程，提升金属双极板的耐腐蚀性能；通过在防腐涂层中添加氧化石墨烯能进一步增强其屏障作用。也就是说，本实施例通过同时使用有机大分子掺杂和氧化石墨烯复合两种手段对防腐涂层的耐蚀性和导电性进行提升，得到导电性与耐蚀性强化后的防腐涂层金属双极板。
在一些实施方式中，以石墨为原料制备氧化石墨烯，将制得的氧化石墨烯放入去离子水中进行超声分散，得到氧化石墨烯水溶液。在一些具体的实施方式中，所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5-1.5g/L。在该浓度范围内，所述氧化石墨烯水溶液分散均匀且容易掺杂到由导电聚合物单体形成的聚合物中。
在一些实施方式中，所述导电聚合物单体为吡咯和苯胺中的一种或两种，但不限于此。在一些具体的实施方式中，所述导电聚合物单体的浓度为0.1-0.5mol/L，在该浓度范围内，所述导电聚合物单体在通入电流后能够聚合形成均匀的聚合物薄膜。若所述导电聚合物单体的浓度过低(小于0.1mol/L)，则其在聚合时不易形成聚合物薄膜；若所述导电聚合物单体的浓度过高(大于0.5mol/L)，则其在聚合形成聚合物薄膜时容易出现孔隙。
在一些实施方式中，所述掺杂有机物为樟脑磺酸钠、对甲苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种，但不限于此。在一些具体的实施方式中，掺杂有机物的浓度为0.1-0.5mol/L。
在一些实施方式中，将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流，诱导所述电聚合电解液中的导电聚合物单体聚合。在一些具体的实施方式中，采用恒电流极化的方式诱导导电聚合物单体聚合，通入的电流密度为0.5–2mA·cm2，在该电流范围内可使制得的防腐涂层致密。
在一些具体的实施方式中，在20-25℃的条件下将所述金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流5-30min，制得防腐涂层。
在一些实施方式中，还提供一种防腐涂层，其采用本发明防腐涂层的制备方法制得。
在一些实施方式中，还提供一种防腐涂层的应用，将本发明所述的防腐涂层用于金属防腐。
在一些实施方式中，所述金属双极板可选用各种不锈钢品种，如904L、304L等。
下面通过具体实施例对本发明一种防腐涂层的制备方法及其金属防腐性能做进一步的解释说明：
实施例1
1)、试样使用316L不锈钢，电解液使用1g/L GO+0.4mol/L樟脑磺酸钠+0.4mol/L吡咯水溶液，电聚合温度20℃，恒电流极化电流密度选择1mA·cm-2，电聚合时间为15min，在316L不锈钢表面得到樟脑磺酸根掺杂的Ppy/GO复合强化涂层。
对比例1
1)、试样使用316L不锈钢，电解液使用0.4mol/L吡咯水溶液，电聚合温度20℃，恒电流极化电流密度选择1mA·cm-2，电聚合时间为15min，在316L不锈钢表面得到Ppy涂层。
将实施例1以及对比例1中制得的Ppy涂层不锈钢放置在0.5M H2SO4+2ppm HF且温度为25℃的溶液中，模拟PEMFC运行环境，测得极化曲线如图2所示。从图2中可以看出，所述实施例1中的樟脑磺酸根掺杂的Ppy/GO复合强化涂层的耐腐蚀性最强，Ppy涂层的耐腐蚀性次之，316L不锈钢基体的耐腐蚀性最差。
将实施例1以及对比例1中制得的涂层进行接触电阻性能测试，测得结果如图3所示，从图3中可以看出实施例1中的樟脑磺酸根掺杂的Ppy/GO复合强化涂层的接触电阻最小(即导电性最强)，316L不锈钢基体的接触电阻次之，Ppy涂层的接触电阻最大(即导电性最差)。
综上所述，本发明通过将金属双极板放入由导电聚合物单体、掺杂有机物以及氧化石墨烯水溶液组成的电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。所述导电聚合物在电聚合时呈正电性，所述掺杂有机物和氧化石墨烯在电聚合时均为负离子官能团，所述导电聚合物单体在形成聚合物后可与所述掺杂有机物和氧化石墨烯通过离子键结合，形成防腐涂层。现有金属双极板在发生腐蚀时会形成钝化膜，所述钝化膜严重影响了金属双极板的导电性，本发明提供的防腐涂层中掺杂了特定有机物，可抑制钝化膜的生成，使得防腐涂层的导电性良好；且在金属双极板表面形成的电聚物涂层能起物理屏障作用，阻碍电化学腐蚀中的离子迁移过程，提升金属双极板的耐腐蚀性能；通过在防腐涂层中添加氧化石墨烯能进一步增强其屏障作用。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供氧化石墨烯水溶液；
将导电聚合物单体与掺杂有机物分散在所述氧化石墨烯水溶液中，得到电聚合电解液；
将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流，在所述金属双极板表面形成防腐涂层。
2.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物单体为吡咯和苯胺中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述掺杂有机物为樟脑磺酸钠、对甲苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5-1.5g/L。
5.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述电聚合电解液中，所述导电聚合物单体的浓度为0.1-0.5mol/L。
6.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述电聚合电解液中，所述掺杂有机物的浓度为0.1-0.5mol/L。
7.根据权利要求1所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流的步骤中，通入的电流密度为0.5–2mA·cm2。
8.根据权利要求7所述防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述将金属双极板放入所述电聚合电解液中并通入电流的步骤中，通入电流的时间为5-30min。
9.一种防腐涂层，其特征在于，采用权利要求1-8任意一种防腐涂层的制备方法制得。
10.一种防腐涂层的应用，其特征在于，将权利要求9所述的防腐涂层用于金属防腐。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112341848A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 上海理工大学 一种石墨烯涂层及石墨烯导电耐蚀涂层的制备方法
CN113045958A (zh) * 2021-04-30 2021-06-29 深圳大学 一种石墨烯基海洋防腐涂料及其制备方法与应用
CN114665102A (zh) * 2022-03-21 2022-06-24 北京氢沄新能源科技有限公司 一种燃料电池的金属双极板及其制备方法
CN115433914A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 江苏金亚隆科技有限公司 一种耐高温抗氧化石墨制品涂层的制备工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1787262A (zh) * 2004-12-08 2006-06-14 中国科学院金属研究所 一种质子交换膜燃料电池不锈钢双极板的表面处理方法
CN102054989A (zh) * 2010-12-06 2011-05-11 长沙理工大学 质子交换膜燃料电池用双极板及其制备方法
JP2013057103A (ja) * 2011-09-08 2013-03-28 Tokyo Institute Of Technology 高分子膜の製造方法、高分子膜付き導電性基板、高分子膜製造用電解重合装置
CN104593847A (zh) * 2015-01-15 2015-05-06 青岛华高能源科技有限公司 一种金属表面石墨烯/聚吡咯防护复合薄膜的制备方法
CN105986302A (zh) * 2016-07-04 2016-10-05 常州大学 一种在金属铜表面制备防护涂层的工艺方法
CN107475761A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合液及电聚合方法
CN110364749A (zh) * 2019-07-23 2019-10-22 南京工业大学 基于质子交换膜燃料电池金属双极板的表面复合涂层的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1787262A (zh) * 2004-12-08 2006-06-14 中国科学院金属研究所 一种质子交换膜燃料电池不锈钢双极板的表面处理方法
CN102054989A (zh) * 2010-12-06 2011-05-11 长沙理工大学 质子交换膜燃料电池用双极板及其制备方法
JP2013057103A (ja) * 2011-09-08 2013-03-28 Tokyo Institute Of Technology 高分子膜の製造方法、高分子膜付き導電性基板、高分子膜製造用電解重合装置
CN104593847A (zh) * 2015-01-15 2015-05-06 青岛华高能源科技有限公司 一种金属表面石墨烯/聚吡咯防护复合薄膜的制备方法
CN105986302A (zh) * 2016-07-04 2016-10-05 常州大学 一种在金属铜表面制备防护涂层的工艺方法
CN107475761A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 哈尔滨工程大学 镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合液及电聚合方法
CN110364749A (zh) * 2019-07-23 2019-10-22 南京工业大学 基于质子交换膜燃料电池金属双极板的表面复合涂层的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘 迅等: "水性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其防腐性能研究", 《人工晶体学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112341848A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 上海理工大学 一种石墨烯涂层及石墨烯导电耐蚀涂层的制备方法
CN113045958A (zh) * 2021-04-30 2021-06-29 深圳大学 一种石墨烯基海洋防腐涂料及其制备方法与应用
CN114665102A (zh) * 2022-03-21 2022-06-24 北京氢沄新能源科技有限公司 一种燃料电池的金属双极板及其制备方法
CN115433914A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 江苏金亚隆科技有限公司 一种耐高温抗氧化石墨制品涂层的制备工艺

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