Электрохимический способ синтеза полианилина, легированного металлом

Изобретение относится к электрохимическому способу синтеза полианилина, легированного металлом, включающему приготовление раствора с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5-1,5 моль/дм³, анилин 0,1-0,4 моль/дм³, соли переходных металлов 0,1-1,0 моль/дм³, проведение электролиза при температуре 10-30°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода, при этом на стадии приготовления раствора дополнительно вводят 0,1-0,5 моль/дм³ аминоуксусной кислоты или 0,1-0,5 моль/дм³ динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, в качестве солей переходных металлов применяют сульфаты переходных металлов, в качестве рабочего и вспомогательного электродов используют электроды из нержавеющей стали, электролиз проводят при постоянной плотности тока 1-10 мА/см², а после стадии электролиза полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают щелочным раствором с рН 8-10. Предлагаемый электрохимический способ синтеза полианилина, легированного металлом, за счет использования электродов из нержавеющей стали является более дешевым, а полученный полианилин, легированный металлом, обладает более высокой пассивирующей способностью. 1 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к электрохимическим производствам, а именно к электрохимическим способам синтеза полианилина, легированного металлом, используемого для пассивирования металлов с целью повышения антикоррозионной защиты металлоконструкций и изделий из металла.

Наиболее близким к предлагаемому является способ синтеза полианилина, легированного металлом, включающий приготовление раствора с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5-1,5 моль/дм³, анилин 0,1-0,4 моль/дм³, хлориды переходных металлов 0,1-1,0 моль/дм³, проведение электролиза при температуре 10-30°С при постоянном потенциале 0,65-0,85 В, при этом в качестве рабочего электрода используют платиновую фольгу или проводящее стекло, а в качестве вспомогательного электрода используют платиновую фольгу (патент CN 1958852, приоритет 10.11.2006 г.).

Однако полученный таким способом синтеза полианилин, легированный металлом, достаточно дорог из-за необходимости использования в синтезе в качестве электродных материалов платину, и полученный продукт обладает слабой пассивирующей способностью.

Технической задачей изобретения является удешевление способа синтеза полианилина, легированного металлом, и получение продукта, обладающего более высокой пассивирующей способностью.

Поставленная задача решается тем, что в электрохимическом способе синтеза полианилина, легированного металлом, включающем приготовление раствора с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5-1,5 моль/дм³, анилин 0,1-0,4 моль/дм³, соли переходных металлов 0,1-1,0 моль/дм³, проведение электролиза при температуре 10-30°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода, на стадии приготовления раствора дополнительно вводят 0,1-0,5 моль/дм³ аминоуксусной кислоты или 0,1-0,5 моль/дм³ динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, в качестве солей переходных металлов применяют сульфаты переходных металлов, в качестве рабочего и вспомогательного электродов используют электроды из нержавеющей стали, электролиз проводят при постоянной плотности тока 1-10 мА/см², а после стадии электролиза полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают щелочным раствором с рН 8-10.

В качестве щелочного раствора применяют водный раствор гидроксида натрия или гидроксида аммония.

Компоненты: анилин, серная кислота, сульфаты переходных металлов (сульфат меди, сульфат никеля, сульфат алюминия, сульфат марганца), аминоуксусная кислота, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - используют чистые для анализа (ч.д.а.) или чистые (ч.).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Готовят раствор с концентрацией компонентов: серная кислота 1,0 моль/дм³, анилин 0,2 моль/дм³, сульфат алюминия 0,5 моль/дм³ и динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,4 моль/дм³, проводят электролиз при температуре 20°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода из нержавеющей стали, проводят электролиз в течение 50 минут при постоянной плотности тока 7 мА/см². Полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают раствором гидроксида натрия с рН 9, затем промывают дистиллированной водой и сушат, например, в сушильном шкафу при температуре 60°С.

Пример 2

Готовят раствор с концентрацией компонентов: серная кислота 1,5 моль/дм³, анилин 0,4 моль/дм³, сульфат марганца 1,0 моль/дм³ и динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,5 моль/дм³, проводят электролиз при температуре 30°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода из нержавеющей стали, проводят электролиз в течение 30 минут при постоянной плотности тока 10 мА/см². Полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают раствором гидроксида натрия с рН 10, затем промывают дистиллированной водой и сушат, например, при комнатной температуре.

Пример 3

Готовят раствор с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5 моль/дм³, анилин 0,1 моль/дм³, сульфат никеля 0,1 моль/дм³ и аминоуксусная кислота 0,1 моль/дм³, проводят электролиз при температуре 10°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода из нержавеющей стали, проводят электролиз в течение 120 минут при постоянной плотности тока 1 мА/см². Полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают раствором гидроксида аммония с рН 8, затем промывают дистиллированной водой и сушат, например, в сушильном шкафу при температуре 40°С.

Проверку пассивирующей способности полученного полианилина, легированного металлом, в сравнении с прототипом осуществляют следующим образом. 1% водный раствор полианилина, легированного металлом, наносят на стальные образцы размером 2×1 см, сушат при нормальной температуре и опускают в 3% водный раствор хлорида натрия и выдерживают в течение 1 часа, после чего нанесенный полианилин, легированный металлом, удаляют с поверхности стального образца и проводят оценку скорости коррозии электрохимическим способом в 3% водном растворе хлорида натрия, исследуя анодные поляризационные кривые запассивированных полианилином, легированным металлом образцов по прототипу и по предлагаемому изобретению. Как видно из кривых (рис.1), скорость коррозии у образцов по предлагаемому изобретению в 2,5-3 раза меньше, чем у образцов по прототипу.

Таким образом, предлагаемый электрохимический способ синтеза полианилина, легированного металлом, за счет использования электродов из нержавеющей стали вместо электродов из платины является более дешевым, чем способ по прототипу, а полученный полианилин, легированный металлом, обладает более высокой пассивирующей способностью по сравнению с полианилином, легированным металлом, полученным по прототипу.

Электрохимический способ синтеза полианилина, легированного металлом, включающий приготовление раствора с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5-1,5 моль/дм³, анилин 0,1-0,4 моль/дм³, соли переходных металлов 0,1-1,0 моль/дм³, проведение электролиза при температуре 10-30°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода, отличающийся тем, что на стадии приготовления раствора дополнительно вводят 0,1-0,5 моль/дм³ аминоуксусной кислоты или 0,1-0,5 моль/дм³ динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, в качестве солей переходных металлов применяют сульфаты переходных металлов, в качестве рабочего и вспомогательного электродов используют электроды из нержавеющей стали, электролиз проводят при постоянной плотности тока 1-10 мА/см², а после стадии электролиза полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают щелочным раствором с рН 8-10.