專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，主要應(yīng)用于電化學(xué)過(guò)程。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電高分子材料(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩)以其良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性，優(yōu)良的金屬防腐特性，成為現(xiàn)在研究進(jìn)展最快的功能材料之一。以導(dǎo)電高分子材料為基礎(chǔ)材料，目前正在開(kāi)發(fā)許多新技術(shù)，例如傳感器元件、電極材料、全塑金屬防腐技術(shù)、船舶防污技術(shù)、太陽(yáng)能電池、電磁屏蔽技術(shù)、抗靜電技術(shù)、電致變色和隱身技術(shù)等。但是不管是通過(guò)化學(xué)氧化還是電化學(xué)氧化所得的導(dǎo)電高分子材料都是粉體，難于成型加工，而且其導(dǎo)電率與金屬比還相差很多。導(dǎo)電高分子材料的這些缺點(diǎn)直接影響了它的規(guī)?；瘧?yīng)用。圍繞以上問(wèn)題人們?cè)趦煞矫鎸?duì)導(dǎo)電高分子材料做了各種嘗試首先是對(duì)導(dǎo)電高分子進(jìn) 行化學(xué)接枝，使得所制備的導(dǎo)電高分子不僅保留高分子的導(dǎo)電性，而且還具有可溶性，有利于加工，但實(shí)驗(yàn)證明所有的可溶性的提高都是以犧牲導(dǎo)電性為代價(jià)的，這使得制備的導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電率都有所下降，改變了導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電性能。另外，Vincent和Armes等提出開(kāi)發(fā)水相膠體分散體系是解決難于成型加工缺點(diǎn)的重要方法。目前，人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了聚苯胺包覆無(wú)機(jī)納米顆粒(例如S i02、Ti02、W C等)等材料，聚苯胺包覆有機(jī)納米顆粒(例如PS、APS等)等材料。這些有聚苯胺包覆的材料能在一定程度上解決聚苯胺的加工性。這樣制備的導(dǎo)電高分子材料具備了導(dǎo)電高分子和無(wú)機(jī)材料的共同性質(zhì)，但是，所制備的復(fù)合材料的導(dǎo)電率還是較低，加工所得的成型材料還是以涂層或者薄膜為主。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，所制備的復(fù)合材料有較高的導(dǎo)電率，較好的防腐蝕效果，使得電極材料有較好的惰性和電催化特性。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，步驟如下
(1)制備金屬骨架基底先用去離子水淋洗3 5次，然后在丙酮溶液中浸泡2 5min，取出再用溫度為80°C 90°C的熱水洗滌I 3次，最后用去離子水淋洗I 3次后吹干;
(2)制備導(dǎo)電高分子涂層材料
①將占復(fù)合涂層質(zhì)量30% 70%的導(dǎo)電高分子材料，攪拌分散在足量的有機(jī)溶劑中，再密封超聲分散30min,得到穩(wěn)定的導(dǎo)電高分子材料分散體系溶液；
②按質(zhì)量比將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與聚氯乙烯(PVC)= (I 4): (I 4)組成的混合物溶解在足量的與①步所選相同的有機(jī)溶劑中，所述混合物的總質(zhì)量占復(fù)合涂層質(zhì)量的30% 70% ；③將①步和②步制備的溶液混合在一起，充分?jǐn)嚢璺稚?，在室溫下?lián)]發(fā)有機(jī)溶劑，得到粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液；
(3)在金屬骨架基底上包覆導(dǎo)電高分子涂層材料將步驟(2)所制備的粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液涂刷在步驟(I)處理好的金屬骨架基底上，待第一次涂層干后，再涂第二層，如此循環(huán)直至金屬骨架基底上包覆的高分子復(fù)合涂層材料達(dá)到需要的厚度為止；或者
將步驟(I)處理好的金屬骨架基底材料浸沒(méi)在步驟(2)所制備的粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液中，然后提起，待復(fù)合涂層粘液干后，再重復(fù)上述操作，如此循環(huán)直至金屬骨架基底上包覆的高分子復(fù)合涂層材料達(dá)到需要的厚度為止。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2)制備導(dǎo)電高分子涂層材料時(shí)，還可將導(dǎo)電高分子材料分散在甲基丙烯酸甲酯(MMA)的預(yù)聚體中，再在溫度作用下進(jìn)一步聚合，得到可供涂刷的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層液體；也可以 將導(dǎo)電高分子單體加在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚氯乙烯(PVC)溶解的液相物質(zhì)中聚合成可供涂刷的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層液體。所述的導(dǎo)電高分子材料是聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；有機(jī)溶劑是四氫呋喃或氯仿。所述的金屬骨架基底材料是鋁、鎂合金、不銹鋼、鈦、鉛或鉛銀合金；金屬骨架基底材料的形狀是板材、網(wǎng)狀或柵條狀。所述步驟(I)中應(yīng)對(duì)金屬骨架基底材料除油和活化處理。所述步驟(3)中將導(dǎo)電高分子材料采用分層涂涮到金屬骨架基底上，或是采用將金屬骨架分多次浸沒(méi)在導(dǎo)電高分子材料粘液中實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬基底材料的包覆。本發(fā)明以導(dǎo)電高分子材料作為包覆層材料，金屬基作為電極材料的骨架制備復(fù)合惰性電極材料。這樣既解決了導(dǎo)電高分子材料不易成型的難題，而且由于金屬基底的引入，有效的解決了導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電率較低的問(wèn)題，還保留了導(dǎo)電高分子材料較好的電催化特性和較好的金屬防腐效果，使得所制備的復(fù)合電極材料具有較好的導(dǎo)電性和惰性。本發(fā)明工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、容易控制。本發(fā)明制備的導(dǎo)電高分子包覆金屬基惰性電極復(fù)合材料能顯著提高電極板的電催化活性和極板的耐腐蝕性，尤其適用于氯化物體系或者含氯離子高的硫酸鹽體系；該復(fù)合材料可用于有色金屬濕法冶金提取過(guò)程中的惰性陽(yáng)極、電池電極、傳感器器件、電容器電極等，能顯著降低有色金屬電積過(guò)程的能耗。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例一
第(I)步截取O. 5cmX3cmX4cm的鉛銀合金試片一片，分別先用去離子水淋洗3 5次，然后在丙酮溶液中浸泡2 5 min，取出試片，再用溫度為80°C 90°C的熱水洗滌I 3次,然后用去離子水淋洗I 3次后吹干。第(2)步稱(chēng)取I. 5g聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和O. 5g聚氯乙烯(PVC)，加入40ml四氫呋喃中，并用保鮮膜封口，磁力攪拌直至溶解(需要時(shí)間大約60min)。第(3)步將I. 5g聚苯胺(PNAI)在攪拌狀態(tài)下加入30ml四氫呋喃中，充分分散。再與第(2)步制備的溶液混合，超聲分散30min。繼續(xù)劇烈攪拌50min左右，使兩者充分混合分散(總體積約60ml)，繼續(xù)攪拌使溶劑揮發(fā)，可適當(dāng)加熱至45°C，加速揮發(fā)。直至揮發(fā)至溶液粘稠呈糊狀流體，這時(shí)總體積約為15ml左右。
第(4)步將第(3)步制備的糊狀粘稠流體涂刷到鉛銀合金基材上，每次涂刷待干以后再涂刷下一層，這樣重復(fù)到涂層厚度為O. 5cm左右即可。成形復(fù)合材料室溫下靜置40小時(shí)左右得到所制備的復(fù)合材料。制備得的惰性電極材料高分子復(fù)合層與基底結(jié)合較好，高分子復(fù)合的導(dǎo)電率較聞。實(shí)施例二
第(I)步截取O. 5cmX3cmX4cm的招試片一片,分別先用去離子水淋洗3 5次,然后在丙酮溶液中浸泡2 5 min，取出試片，再用溫度為80°C 90°C的熱水洗滌I 3次，然后用去離子水淋洗I 3次后吹干。
第(2)步稱(chēng)取2g聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和Ig聚氯乙烯(PVC)，分若干次加入80ml氯仿中，并用保鮮膜封口，磁力攪拌直至溶解(需要時(shí)間大約140min)。第(3)步將2. 5g聚苯胺(PNAI)在攪拌狀態(tài)下加加入30ml氯仿中，充分分散。再與第(2)步制備的溶液混合，超聲分散30min。繼續(xù)劇烈攪拌50min左右，使兩者充分混合分散(總體積約80ml)，繼續(xù)攪拌使溶劑揮發(fā)，可適當(dāng)加熱至60°C，加速揮發(fā)。直至揮發(fā)至溶液粘稠呈糊狀流體，這時(shí)總體積約為20ml左右。第(4)步將第(I)步制備的鋁試片浸沒(méi)在第(3)步制備的粘流體中，浸潤(rùn)充分后(大約15min)緩慢提起，待表面附著的高分子復(fù)合材料固化以后再將試片又一次浸潤(rùn)提起，如此重復(fù)到試片表面的復(fù)合層有O. 5cm后即可。成形復(fù)合材料室溫下靜置40小時(shí)左右得所制備的復(fù)合材料。制備得的惰性電極材料高分子復(fù)合層與基底結(jié)合較好，高分子復(fù)合的導(dǎo)電率較聞。實(shí)施例三
第(I)步截取O. 5cmX3cmX4cm的鈦板試片一片，分別先用去離子水淋洗3 5次，然后在丙酮溶液中浸泡2 5 min，取出試片，再用溫度為80°C 90°C的熱水洗滌I 3次，然后用去離子水淋洗I 3次后吹干。第(2)步稱(chēng)取I. 5g聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和O. 5g聚氯乙烯(PVC)，加入40ml四氫呋喃中，并用保鮮膜封口，磁力攪拌直至溶解(大約60min)。第(3)步將I. 5g聚吡咯(PPy)在攪拌狀態(tài)下加入30ml四氫呋喃中，充分分散。再與第(2)步制備的溶液混合，超聲分散30min。繼續(xù)劇烈攪拌50min左右，使兩者充分混合分散(總體積約60ml)，繼續(xù)攪拌使溶劑揮發(fā)，可適當(dāng)加熱至45°C，加速揮發(fā)。直至揮發(fā)至溶液粘稠呈糊狀流體，這時(shí)總體積約為15ml左右。第(4)步將第(3)步制備的糊狀粘稠流體涂刷到鈦片基材上，每次涂刷待干以后再涂刷下一層，這樣重復(fù)到涂層厚度為O. 5cm左右即可。成形復(fù)合材料室溫下靜置40小時(shí)左右得到所制備的復(fù)合材料。制備得的惰性電極材料高分子復(fù)合層與基底結(jié)合較好，高分子復(fù)合的導(dǎo)電率較聞。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于步驟如下 (1)制備金屬骨架基底先用去離子水淋洗3 5次，然后在丙酮溶液中浸泡2 5min，取出再用溫度為80°C 90°C的熱水洗滌I 3次，最后用去離子水淋洗I 3次后吹干; (2)制備導(dǎo)電高分子涂層材料 ①將占復(fù)合涂層質(zhì)量30% 70%的導(dǎo)電高分子材料，攪拌分散在足量的有機(jī)溶劑中，再密封超聲分散30min,得到穩(wěn)定的導(dǎo)電高分子材料分散體系溶液； ②按質(zhì)量比將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與聚氯乙烯(PVC)= (I 4): (I 4)組成的混合物溶解在足量的與①步所選相同的有機(jī)溶劑中，所述混合物的總質(zhì)量占復(fù)合涂層質(zhì)量的30% 70% ； ③將①步和②步制備的溶液混合在一起，充分?jǐn)嚢璺稚ⅲ谑覝叵聯(lián)]發(fā)有機(jī)溶劑，得到粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液； (3)在金屬骨架基底上包覆導(dǎo)電高分子涂層材料將步驟(2)所制備的粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液涂刷在步驟(I)處理好的金屬骨架基底上，待第一次涂層干后，再涂第二層，如此循環(huán)直至金屬骨架基底上包覆的高分子復(fù)合涂層材料達(dá)到需要的厚度為止；或者 將步驟(I)處理好的金屬骨架基底材料浸沒(méi)在步驟(2)所制備的粘稠的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層粘液中，然后提起，待復(fù)合涂層粘液干后，再重復(fù)上述操作，如此循環(huán)直至金屬骨架基底上包覆的高分子復(fù)合涂層材料達(dá)到需要的厚度為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)制備導(dǎo)電高分子涂層材料時(shí)，將導(dǎo)電高分子材料分散在甲基丙烯酸甲酯(MMA)的預(yù)聚體中，再在溫度作用下進(jìn)一步聚合，得到可供涂刷的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層液體；也可以 將導(dǎo)電高分子單體加在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚氯乙烯(PVC)溶解的液相物質(zhì)中聚合成可供涂刷的導(dǎo)電高分子復(fù)合涂層液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于所述的導(dǎo)電高分子材料是聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；有機(jī)溶劑是四氫呋喃或氯仿。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于所述的金屬骨架基底材料是鋁、鎂合金、不銹鋼、鈦、鉛或鉛銀合金；金屬骨架基底材料的形狀是板材、網(wǎng)狀或柵條狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中應(yīng)對(duì)金屬骨架基底材料除油和活化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中將導(dǎo)電高分子材料采用分層涂涮到金屬骨架基底上，或是采用將金屬骨架分多次浸沒(méi)在導(dǎo)電高分子材料粘液中實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬基底材料的包覆。
全文摘要
一種導(dǎo)電高分子材料包覆金屬基惰性電極材料的制備方法，由三個(gè)步驟組成(1)金屬骨架基底的制備；(2)導(dǎo)電高分子涂層材料的制備；(3)在金屬骨架基底上包覆導(dǎo)電高分子涂層材料。本發(fā)明制備的導(dǎo)電高分子包覆金屬基惰性電極復(fù)合材料能顯著提高電極板的電催化活性和極板的耐腐蝕性，尤其適用于氯化物體系或者含氯離子高的硫酸鹽體系；該復(fù)合材料可用于有色金屬濕法冶金提取過(guò)程中的惰性陽(yáng)極、電池電極、傳感器器件、電容器電極等，能顯著降低有色金屬電積過(guò)程的能耗。
文檔編號(hào)C09D179/02GK102881384SQ20121035756
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者郭忠誠(chéng), 付仁春 申請(qǐng)人:昆明理工恒達(dá)科技有限公司