8.8. Получение покрытий способом электрополимеризации

По многим признакам процесс получения покрытий способом электрополимеризации приближается к электроосаждению: покрытия наносят в ваннах в электропроводящей среде, под действием электрического тока, на токопроводящих подложках. Но у этих способов есть и принципиальные различия. Если при электроосаждении осадок формируется из присутствующего в растворе готового полимера или олигомера в результате потери им растворимости, то при электрополимеризации осадок образуется вследствие электрохимически инициированной полимеризации (или сополимеризации) находящихся в электролите мономеров.

Процесс получения электрохимических полимерных покрытий включает ряд стадий. Вначале под действием тока происходит перенос реагирующих веществ (мономеров) к поверхности электрода. Затем протекает электрохимическая реакция, в результате которой образуются активные центры (радикалы или ион-радикалы), вызывающие сополимеризацию мономеров на поверхности электрода и в приэлектродном слое. Образуется осадок, который при последующем высушивании или отверждении переходит в пленку. Скорость роста цепи подчиняется общим закономерностям радикальной полимеризации:

, (8.14)

где - константа скорости роста цепи;

[M] – концентрация мономера в приэлектродном слое;

- концентрация растущих полимерных цепей.

Молекулярная масса полимеров может достигать десятков тысяч. Возможно получение покрытий трехмерного строения.

Наиболее широко изучена электрополимеризация акриловых и метакриловых мономеров (эфиров и кислот), акрилонитрила, акриламида, винилацетата. Наряду с мономерами в состав ванны входят растворители (вода, диметилформамид, диметилсульфоксид, ацетонитрил и др.), соли, выполняющие роль электролита ( , , ), добавки – инициаторы полимеризации (пероксиды водорода, бензоила и т.д.).

Обычно проводят катодное осаждение (можно покрывать изделия из разных металлов), однако возможно осаждение и на аноде.

Ниже приведены условия получения полиметакрилатных покрытий в среде диметилформамида и электролита :

Концентрация мономера, моль/л 0,5–0,3

Плотность тока, А/м² 10–45

Продолжительность процесса, мин 2–5

Масса полимерного осадка, г/м² 20–60

Способ электрополимеризации позволяет получать покрытия разной толщины, включая и очень тонкие (5–10 мкм), причем непосредственно из мономеров. Однако использование токсичных растворителей и сложность корректировки ванн вызывает многие технологические затруднения, поэтому способ не получил широкого практического применения в технологии покрытий.