CN107829084A - 一种在铝合金表面制备PEI‑GO‑chitosan 复合膜的改性处理方法 - Google Patents

一种在铝合金表面制备PEI‑GO‑chitosan 复合膜的改性处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在铝合金表面制备PEI‑GO‑chitosan复合膜的改性处理方法，包括以下步骤：(1)：取铝合金置于NaOH溶液中，进行化学刻蚀，清洗，干燥；(2)：配置聚乙烯亚胺水溶液，加热；(3)：接着将步骤(1)中化学刻蚀后的铝合金置于步骤(2)中加热后的聚乙烯亚胺水溶液中，清洗，自然干燥；(4)：最后将步骤(3)处理得到的铝合金依次置于氧化石墨烯溶液与壳聚糖溶液中自组装并循环一次或多次，取出清洗干燥，即完成。与现有技术相比，本发明操作简单、反应条件温和、成本低、耐蚀效果好等。

Description

一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理 方法
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其是涉及一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法。
背景技术
腐蚀问题不容小觑，它往往发生在瞬间，让人防不胜防，带来的后果也是难以估量的，因此，要从根本性解决问题，就要提高材料在实际环境应用中的耐蚀性问题。铝及其合金是应用很广泛的一类金属材料，铝在地壳中的含量仅居于氧和硅元素之后，约占地壳物质构成的8％以上，是有色金属中使用量最大，产量最多，应用最广泛的金属材料。
铝及铝合金是一种综合性能极其优良的金属材料，优点诸如密度小、塑性高、易强化、导热和导电性好等。此外，航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，都离不开铝及其合金的独特性质，因此铝的应用极为广泛。铝在自然条件下会形成氧化膜，氧化膜的厚度一般为5nm以下，这层自然氧化膜一旦被外界破坏会立即自行修复，使得铝较其他金属有更好的耐腐蚀性能。虽然铝表面的氧化膜具有自愈性，但是如果氧化膜在无法修复的环境中遭到了破坏，那么铝将会无法避免地遭到腐烛，因此对铝合金表面进行改性研究以提高其耐蚀性能是一项很有价值的研究。
近年来，关于铝合金表面改性的研究有很多，但是这些方法通常都存在处理工艺复杂、成本较高、稳定性差等缺点。申请号为201610294033.0的中国专利发布了一种磁控溅射改性铝合金表面的方法。利用该法，在铝合金表面制备TiN和CrN薄膜，然而其专利说明书中有极化曲线图，虽却并未给出测试体系以及具体数值，但仍可以看出改性后的铝合金的耐蚀性并未得到很大提升，而且该方法的制备过程复杂，所需的条件极为苛刻，需要在高温、真空条件下进行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，包括以下步骤：
(1)：取铝合金置于NaOH溶液中，进行化学刻蚀，清洗，干燥；
(2)：配置聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，加热；
(3)：接着将步骤(1)中化学刻蚀后的铝合金置于步骤(2)中加热后的聚乙烯亚胺水溶液中，清洗，自然干燥；
(4)：最后将步骤(3)处理得到的铝合金依次置于氧化石墨烯(GO)溶液与壳聚糖溶液中自组装并循环一次或多次，取出清洗干燥，即完成。
优选的，步骤(1)中：NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M，化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-40s。这是由于若NaOH溶液的浓度过高，则导致铝合金表面被严重腐蚀，表面缺陷增多；同样地，若刻蚀温度过高，反应剧烈，铝合金表面将会被严重的腐蚀，温度偏低时，铝合金表面无法获得一定的粗糙度；若刻蚀时间过长同样会腐蚀严重，若时间过短，则无法使表面获得充分的羟基。
优选的，步骤(1)中铝合金化学刻蚀前经过预处理，预处理过程具体为：
将铝合金双极板经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。
更优选的，打磨处理的具体步骤为：依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。
优选的，步骤(2)中聚乙烯亚胺水溶液的体积分数为0.8-1.2％，并加热处理至70-80℃。这是由于PEI是一种分子量很大的聚合物，因此，取适当的量就可以完成本实验的需求，不需要太高的浓度，此外，若浓度过低，则达不到预期的效果。PEI分子链中的氨基在一定的温度条件下可与羟基进行反应，因此需选择适当的温度范围才能达到效果。
优选的，步骤(3)中：铝合金置于加热后的聚乙烯亚胺水溶液中的处理时间为80-100min。为了使得PEI中的氨基与铝合金表面的羟基充分反应完全，因此，选择一个较长的时间范围来完成实验的需求。
优选的，步骤(4)中：氧化石墨烯溶液的自组装工艺条件为：在浓度为0.1-0.9mg/mL的氧化石墨烯水溶液中自组装15-25min。
优选的，步骤(4)中：壳聚糖溶液的自组装工艺条件为：在质量分数为1wt％的壳聚糖乙酸水溶液中自组装15-25min。
更优选的，所述的壳聚糖溶液通过以下方法配成：
按1g壳聚糖计，取1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
优选的，铝合金依次在氧化石墨烯溶液与壳聚糖溶液中的自组装次数为1-11次。
本发明中采用NaOH溶液化学刻蚀的机理为：
2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑
PEI中的氨基(-NH2)又可和GO的羧基(-COOH)、醚键(C-O-C)、醛基(-CHO)等键合机理：
-NH2+C-O-C→-NH-C-C-OH
-NH2+–COOH→–COONH4 +
-NH2+-CHO→-N＝CH-
本发明制备所得的PEI-GO-chitosan复合膜在0.5M H2SO4+2ppm HF这一强酸性测试体系中浸泡，待膜层达到稳定后，较之空白试样的腐蚀电位-710mV，腐蚀电流密度83.56μA·cm-2，PEI-GO-chitosan复合膜试样的腐蚀电位正移了69mV，腐蚀电流密度达到了0.017μA·cm-2，保护效率能达到99.979％，表现出了非常好的耐蚀性能。
本发明采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金表面进行刻蚀，以使铝合金表面获得羟基(-OH)。在水浴条件下，PEI水溶液中的氨基(-NH2)与铝合金表面的羟基(-OH)键合。随后，在自组装工艺中，PEI中的-NH2又可和GO的羧基(-COOH)、醚键(C-O-C)、醛基(-CHO)等键合，最后GO中的负电荷的羟基(-OH)又可和壳聚糖中的质子化的氨基(-NH3 +)静电结合，从而得到PEI-GO-chitosan复合膜，已达到对铝合金表面的保护作用。该方法具有操作简单、制备条件非常温和、成本低、耐蚀效果好等优点。通过本发明的制备方法最终所得的PEI-GO-chitosan复合膜表面具有较高的防腐性能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)通过简单的自组装法法，在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜，致力于增强铝合金材料在0.5M H2SO4+2ppm HF强酸性环境下的耐蚀性的研究属于一种创新；
2)制备工艺简单，制备条件非常温和，成本较低，稳定性较高，绿色环保，制备所得的PEI-GO-chitosan复合膜表面，保护效率高达99.979％，具有非常优异的耐蚀性能。
附图说明
图1为不同自组装循环圈数下制备的铝合金在0.5M H2SO4+2ppm HF的模拟液中的动电位极化曲线图；
图2不同自组装循环圈数下制备的铝合金在0.5M H2SO4+2ppm HF的模拟液中的Nyquist图；
图3为不同氧化石墨烯浓度下制备得到的铝合金在0.5M H2SO4+2ppm HF的模拟液中的动电位极化曲线图；
图4为不同氧化石墨烯浓度下制备得到的铝合金在0.5M H2SO4+2ppm HF的模拟液中的Nyquist图；
图5为100倍率下PEI-GO-chitosan复合膜的表面形貌图；
图6为500倍率下PEI-GO-chitosan复合膜的表面形貌图；
图7为1000倍率下PEI-GO-chitosan复合膜的表面形貌图；
图8为10000倍率下PEI-GO-chitosan复合膜的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，包括以下步骤：
(1)：取铝合金置于NaOH溶液中，进行化学刻蚀，清洗，干燥；
(2)：配置聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，加热；
(3)：接着将步骤(1)中化学刻蚀后的铝合金置于步骤(2)中加热后的聚乙烯亚胺水溶液中，清洗，自然干燥；
(4)：最后将步骤(3)处理得到的铝合金依次置于氧化石墨烯(GO)溶液与壳聚糖溶液中自组装并循环一次或多次，取出清洗干燥，即完成。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(1)中：NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M，化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-40s。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(1)中铝合金化学刻蚀前经过预处理，预处理过程具体为：
将铝合金双极板经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。
更优选的，打磨处理的具体步骤为：依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(2)中聚乙烯亚胺水溶液的体积分数为0.8-1.2％，并加热处理至70-80℃。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(3)中：铝合金置于加热后的聚乙烯亚胺水溶液中的处理时间为80-100min。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(4)中：氧化石墨烯溶液的自组装工艺条件为：在浓度为0.1-0.9mg/mL的氧化石墨烯水溶液中自组装15-25min。
作为本发明的一种优选的实施方式，步骤(4)中：壳聚糖溶液的自组装工艺条件为：在质量分数为1wt％的壳聚糖乙酸水溶液中自组装15-25min。
更优选的，所述的壳聚糖溶液通过以下方法配成：
按1g壳聚糖计，取1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
作为本发明的一种优选的实施方式，铝合金依次在氧化石墨烯溶液与壳聚糖溶液中的自组装次数为1-11次。
本发明的一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的表面形貌表征的测定方法用扫描电子显微镜(SU-1500，日本Hitachi公司)观察试样的表面形貌。
电化学分析
交流阻抗测试和极化曲线的测量都在三电极体系中完成，工作电极为已构建PEI-GO-chitosan复合膜的铝合金电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极(SCE)。电化学测试采用仪器为辰华CHI660E电化学工作站。其阻抗频率范围为100kHz-0.05Hz，交流激励信号峰值为5mV；极化曲线扫描范围E±200mV(vs.SCE)，扫描速度为1mV/s。
缓蚀效率(η％)按照如下公式计算：
其中I0和I分别为未处理和处理过的铝合金电极的腐蚀电流密度。
实施例1
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为1M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为1％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将7片(1、2、3、4、5、6、7)铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后的其中6片(2、3、4、5、6、7)铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴60℃的条件下刻30s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至75℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的6片(2、3、4、5、6、7)铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡90min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的6片(2、3、4、5、6、7)铝合金，分别放入步骤(3)、(4)制得的溶液中浸泡20min，轮回循环1(样片2)，3(样片3)，5(样片4)，7(样片5)，9(样片6)，11(样片7)次自组装。清洗干燥，即完成。
图1、图2分别为经过上述步骤处理后得到的裸铝合金(1)、PEI-GO-chitosan复合膜改性铝合金(2、3、4、5、6、7)在0.5M H2SO4+2ppm HF的强酸性电解质溶液中测试得到的动电位极化曲线图和交流阻抗图。表1为图1的相关化学参数的列表，由表1知裸铝合金(1)、轮回循环1次(样片2)，3次(样片3)，5次(样片4)，7次(样片5)，9次(样片6)，11次(样片7)自组装得到的PEI-GO-chitosan复合膜的腐蚀电流密度分别为83.56μA/cm2、0.044μA/cm2、0.038μA/cm2、0.027μA/cm2、0.024μA/cm2、0.017μA/cm2、0.029μA/cm2。PEI-GO-chitosan复合膜改性铝合金相对裸铝合金而言，腐蚀电位正移了69mV，保护效率高达99.979％。因此，轮回循环9次(样片6)自组装的试样的耐蚀性最好。
表1
实施例2
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为1M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为1％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL，0.3mg/mL，0.5mg/mL，0.7mg/mL，0.9mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将5片(1、2、3、4、5)铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后的5片(1、2、3、4、5)铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴60℃的条件下刻30s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至75℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡90min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，分别放入步骤(3)不同0.1mg/mL(样片1)，0.3mg/mL(样片2)，0.5mg/mL(样片3)，0.7mg/mL(样片4)，0.9mg/mL(样片5)的GO水溶液中、(4)制得的溶液中浸泡20min，轮回循环9次自组装。清洗干燥，即完成。
图3、图4分别为经过上述步骤处理后得到PEI-GO-chitosan复合膜改性铝合金(1、2、3、4、5)在0.5M H2SO4+2ppm HF的强酸性电解质溶液中测试得到的动电位极化曲线图和交流阻抗图。表2为图3和图4的相关化学参数的列表，由表2知在不同浓度GO溶液0.1mg/mL GO(样片1)、0.3mg/mL GO(样片2)、0.5mg/mL GO(样片3)、0.7mg/mL GO(样片4)和0.9mg/mL GO(样片5)自组装得到的PEI-GO-chitosan复合膜和裸铝合金的腐蚀电流密度分别为0.017μA/cm2、0.019μA/cm2、0.028μA/cm2、0.022μA/cm2、0.033μA/cm2、83.56μA/cm2。PEI-GO-chitosan复合膜改性铝合金相对裸铝合金而言，腐蚀电位正移了69mV，保护效率高达99.979％。从图4也可以看出，GO溶液浓度为0.1mg/mL GO(样片1)自组装得到的试样的阻抗值最大，说明了其耐蚀性能最佳，因此，GO溶液浓度为0.1mg/mL GO(样片1)自组装的试样的耐蚀性最好。
表2
图5-8分别为100、500、1000、10000倍率下PEI-GO-chitosan复合膜改性铝合金表面形貌图。从图5可以看出表面形貌分布的非常均匀，从图6、7则可以看出表面分布着规则的棒状物质的形貌，同时可以看出有片层状的石墨烯的存在。图8则可以清晰的看出，该片层状形貌具有氧化石墨烯褶皱状的典型特征，由于石墨烯可以用于防腐，因此对铝合金表面可以起到一定的保护作用，而根据表面形貌也可以进一步说明，石墨烯经过自组装，很好地结合在铝合金表面。因此，PEI-GO-chitosan复合膜对铝合金基底起到了很好地保护作用。
实施例3
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为1M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为1％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL，0.3mg/mL，0.5mg/mL，0.7mg/mL，0.9mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将5片(1、2、3、4、5)铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后的5片(1、2、3、4、5)铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴60℃的条件下刻30s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至70℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡90min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，分别放入步骤(3)不同0.1mg/mL(样片1)，0.3mg/mL(样片2)，0.5mg/mL(样片3)，0.7mg/mL(样片4)，0.9mg/mL(样片5)的GO水溶液中、(4)制得的溶液中浸泡20min，轮回循环9次自组装。清洗干燥，即完成。
实施例4
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为1M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为1％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL，0.3mg/mL，0.5mg/mL，0.7mg/mL，0.9mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将5片(1、2、3、4、5)铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后的5片(1、2、3、4、5)铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴60℃的条件下刻30s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至75℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡80min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的5片(1、2、3、4、5)铝合金，分别放入步骤(3)不同0.1mg/mL(样片1)，0.3mg/mL(样片2)，0.5mg/mL(样片3)，0.7mg/mL(样片4)，0.9mg/mL(样片5)的GO水溶液中、(4)制得的溶液中浸泡20min，轮回循环9次自组装。清洗干燥，即完成。
实施例5
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为0.8M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为0.8％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴50℃的条件下刻40s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至80℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡100min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的铝合金，分别放入步骤(3)的GO水溶液中、(4)制得的壳聚糖溶液中浸泡15min，轮回循环9次自组装。清洗干燥，即完成。
实施例6
一种铝合金表面聚乙烯亚胺-氧化石墨烯-壳聚糖复合膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、刻蚀液的制备
配制浓度为1.2M的NaOH溶液，作为刻蚀液；
(2)、PEI水溶液的制备
配置体积比为1.2％的PEI水溶液，用于自组装；
(3)、氧化石墨烯水溶液的制备
配置浓度为0.1mg/mL的GO水溶液，用于自组装；
(4)壳聚糖溶液的制备
将1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
(5)、铝合金的预处理
将铝合金依次经先依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。再在丙酮液中用超声波清洗机清洗15min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
(6)、化学刻蚀
将步骤(5)预处理后铝合金取出浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，在水浴70℃的条件下刻20s，刻蚀后分别用去离子水和乙醇超声清洗5min；
(7)、水浴加热PEI水溶液
将步骤(2)制得的溶液，在水浴条件下加热至80℃。
(8)、浸泡PEI水溶液
将步骤(6)刻蚀之后得到的铝合金，放入步骤(7)所得的溶液中浸泡90min，然后取出清洗、自然干燥。
(9)、自组装处理
将步骤(8)浸泡PEI得到的铝合金，分别放入步骤(3)的GO水溶液中、(4)制得的壳聚糖溶液中浸泡25min，轮回循环9次自组装。清洗干燥，即完成。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)：取铝合金置于NaOH溶液中，进行化学刻蚀，清洗，干燥；
(2)：配置聚乙烯亚胺水溶液，加热；
(3)：接着将步骤(1)中化学刻蚀后的铝合金置于步骤(2)中加热后的聚乙烯亚胺水溶液中，清洗，自然干燥；
(4)：最后将步骤(3)处理得到的铝合金依次置于氧化石墨烯溶液与壳聚糖溶液中自组装并循环一次或多次，取出清洗干燥，即完成。
2.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(1)中：NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M，化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-40s。
3.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(1)中铝合金化学刻蚀前经过预处理，预处理过程具体为：
将铝合金双极板经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。
4.根据权利要求3所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，打磨处理的具体步骤为：依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。
5.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(2)中聚乙烯亚胺水溶液的体积分数为0.8-1.2％，并加热处理至70-80℃。
6.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(3)中：铝合金置于加热后的聚乙烯亚胺水溶液中的处理时间为80-100min。
7.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(4)中：氧化石墨烯溶液的自组装工艺条件为：在浓度为0.1-0.9mg/mL的氧化石墨烯水溶液中自组装15-25min。
8.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，步骤(4)中：壳聚糖溶液的自组装工艺条件为：在质量分数为1wt％的壳聚糖乙酸水溶液中自组装15-25min。
9.根据权利要求8所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，所述的壳聚糖溶液通过以下方法配成：
按1g壳聚糖计，取1g的壳聚糖粉末，加入至乙酸和水的体积比为1％的100mL溶液中，搅拌均匀即可。
10.根据权利要求1所述的一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法，其特征在于，铝合金依次在氧化石墨烯溶液与壳聚糖溶液中的自组装次数为1-11次。
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