【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚丙烯酰胺凝胶电解质及其制备方法和应用，属于金属腐蚀监测领域。
技术介绍
1、电化学测试技术已经广泛应用于腐蚀研究之中。然而这些技术在文化建筑领域的腐蚀研究存在一些特殊的困难，一般的测试都是准备人造材料模仿金属的原始成分，并使用传统的实验室技术进行研究，然而这些所提供的信息也是具有局限性的，因为无法完全重复再现这些在属建筑上长时间所形成的成分。如何能够无损监测腐蚀信息成为研究重点。
2、传统的液体电解质在长时间使用过程中容易蒸发或泄漏，导致监测数据的不稳定和不准确。
3、在大气腐蚀监测领域，使用聚合物电解质替代传统液体电解质已成为一种常见且有效的方法。这种替代方案在便携式腐蚀传感器的设计与应用中尤为重要，因为它能够有效避免液体泄漏或蒸发带来的风险。在监测领域中，仍然存在一些亟待解决的问题。首先，现有的聚合物电解质在不同环境条件下的稳定性和导电性仍需进一步优化，以确保长期监测的准确性。其次，如何提高传感器的灵敏度和响应速度，以捕捉微小的腐蚀变化，也是当前研究的重点。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种聚丙烯酰胺凝胶电解质，本专利技术的第二目的是提供一种该聚丙烯酰胺凝胶电解质的制备方法，本专利技术的第三目的是提供该聚丙烯酰胺凝胶电解质在制备便携式腐蚀三电极传感器中的应用，本专利技术的第四目的是提供一种基于该聚丙烯酰胺凝胶电解质的便携式腐蚀三电极传感器，以克服使用液体电解质进行原位测试时所面临的相关困难，尤其是在大气腐
2、技术方案：本专利技术所述一种聚丙烯酰胺凝胶电解质，所述聚丙烯酰胺凝胶电解质包括以丙烯酰胺单体、引发剂、交联剂和甘油为原料，在水相条件下溶解丙烯酰胺单体，加入引发剂、交联剂，在无氧条件下由引发剂引发丙烯酰胺进行自由基聚合即得。
3、进一步地，所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾。
4、进一步地，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
5、进一步地，所述水相为硫酸钠溶液或仿雨水溶液，硫酸钠溶液的浓度为0.002～1mol/l，仿雨水溶液中总溶质的浓度为0.0005～0.05mol/l。
6、更进一步地，仿雨水溶液中含有硫酸钙、硫酸铵、氯化铵、硝酸钠。
7、进一步地，丙烯酰胺单体在水相中的浓度为10～50％，引发剂的用量为单体质量的4-6％，交联剂用量为单体质量的0.01～0.5％。
8、本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：
9、将丙烯酰胺溶于水相中，加入引发剂、交联剂、甘油与硫酸钠溶液搅拌均匀后通惰性气体鼓泡10～20min，于60～100℃下放置30～60min，冷却至室温得到聚丙烯酰胺凝胶电解质。
10、本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质在制备便携式腐蚀三电极传感器中的应用。
11、本专利技术还包括一种基于本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的便携式腐蚀三电极传感器，包括外层模具，外层模具内装有本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质，本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质内插有对电极、参比电极，本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的底部设有工作电极。
12、进一步地，外层模具采用环氧树脂与硬化剂制成，参比电极为银/氯化银电极、银丝电极或者银镀银丝电极、电极为碳棒或碳板，工作电极为不锈钢片。
13、进一步地，参比电极与对电极平行设置，参比电极的底端均与工作电极上表面的相距2～6mm。
14、进一步地，外层模具采用环氧树脂与硬化剂混合后倒入硅胶模具静置24～48h而成。
15、进一步地，工作电极需经过预处理，预处理步骤包括：将工作电极依次在丙酮、乙醇、去离子水中各超声处理20～40min中至清洗干净，将处理后的工作电极在40～60℃干燥1～2h，采用280#、800#、1200#砂纸对干燥好的工作电极依次进行打磨。
16、本专利技术还包括本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质或本专利技术所述便携式腐蚀三电极传感器在大气腐蚀监测中的应用。
17、本专利技术所采用的聚丙烯酰胺凝胶电解质能够对金属进行无损监测，实时评估其腐蚀状态，从而为金属材料的维护和保护提供科学依据，延长其使用寿命，降低潜在的安全风险。通过添加甘油，该电解质不仅提升了其保湿性能，并且延长了监测的时效性，使电解能够在长期的环境条件下稳定工作。这种改进不仅提高了基于聚丙烯酰胺凝胶电解质的传感器的可靠性和耐用性，这一特性使得该电解质在实际应用中能够持续有效地监测金属材料的腐蚀状态，为金属材料在大气中腐蚀状态的实时监测提供了更为有效的解决方案，为防腐蚀措施的实施提供了可靠的数据支持，进而保障金属结构的安全性和耐久性，为相关防腐蚀措施的制定提供了科学依据。
18、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：
19、(1)本专利技术所述聚丙烯酰胺凝胶电解质稳定性好，制备方法简单，尤其具有以下优点：①电解质稳定性：丙烯酰胺凝胶电解质能够在一定时间内保存，适合进行多次测试，提升了实验的灵活性和效率。②通过添加甘油凝胶电解质的保湿性能得到了增强，使得电解质在各种环境条件下能够保持稳定状态，从而实现长时间的监测。这种改进提高了传感器的可靠性和耐用性。
20、(2)本专利技术提供的便携式腐蚀三电极传感器的优势在于能够实现无损测试，方便在不同环境中进行腐蚀监测。具体优点包括：①传感器设计为便携式，便于现场快速检测，减少了对样品的损伤。②重复性良好：传感器的稳定性良好，对同一样品连续进行三次重复测试时，结果差异不大，显示出其可靠的测量能力。③优化电极在凝胶电解质中的位置布局，使用碳板作为对电极，有助于电极之间电场的均匀分布，从而降低干扰，提高测量的准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述聚丙烯酰胺凝胶电解质包括以丙烯酰胺单体、引发剂、交联剂和甘油为原料，在水相条件下溶解丙烯酰胺单体，加入引发剂、交联剂，在无氧条件下由引发剂引发丙烯酰胺进行自由基聚合即得。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，丙烯酰胺单体在水相中的浓度为10～50％，引发剂的用量为单体质量的4～6％，交联剂用量为单体质量的0.01～0.5％。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述水相为硫酸钠溶液或仿雨水溶液，硫酸钠溶液的浓度为0.002～1mol/L，仿雨水溶液中总溶质的浓度为0.0005～0.05mol/L。
4.权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酰胺溶于水相中，加入引发剂、交联剂、甘油与硫酸钠溶液搅拌均匀后通惰性气体鼓泡10～20min，于60～100℃下放置30～60min，冷却至室温得到聚丙烯酰胺凝胶电解质。
5.权利要求1～3任一项
6.一种基于权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的便携式腐蚀三电极传感器，包括外层模具(1)，其特征在于，外层模具(1)内装有权利要求1～4任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质(5)，权利要求1～4任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质(5)内插有对电极(2)、参比电极(3)，权利要求1～4任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质(5)的底部设有工作电极(4)。
7.根据权利要求6所述的便携式腐蚀三电极传感器，其特征在于，外层模具(1)采用环氧树脂与硬化剂制成，参比电极(3)为银/氯化银电极、银丝电极或者银镀银丝电极、电极(2)为碳棒或碳板，工作电极(4)为不锈钢片。
8.根据权利要求6所述的便携式腐蚀三电极传感器，其特征在于，参比电极(3)与对电极(2)平行设置，参比电极(3)的底端均与工作电极(4)上表面的相距2～6mm。
9.根据权利要求6所述的便携式腐蚀三电极传感器，其特征在于，外层模具(1)采用环氧树脂与硬化剂混合后倒入硅胶模具静置24～48h而成，工作电极(4)需经过预处理，预处理步骤包括：将工作电极(4)依次在丙酮、乙醇、去离子水中各超声处理20～40min中至清洗干净，采用280#、800#、1200#砂纸对清洗好的工作电极(4)依次进行打磨，打磨后的工作电极(4)在40～60℃干燥1～2h。
10.权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质或权利要求6～9任一项所述便携式腐蚀三电极传感器在大气腐蚀监测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述聚丙烯酰胺凝胶电解质包括以丙烯酰胺单体、引发剂、交联剂和甘油为原料，在水相条件下溶解丙烯酰胺单体，加入引发剂、交联剂，在无氧条件下由引发剂引发丙烯酰胺进行自由基聚合即得。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，丙烯酰胺单体在水相中的浓度为10～50％，引发剂的用量为单体质量的4～6％，交联剂用量为单体质量的0.01～0.5％。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺凝胶电解质，其特征在于，所述水相为硫酸钠溶液或仿雨水溶液，硫酸钠溶液的浓度为0.002～1mol/l，仿雨水溶液中总溶质的浓度为0.0005～0.05mol/l。
4.权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酰胺溶于水相中，加入引发剂、交联剂、甘油与硫酸钠溶液搅拌均匀后通惰性气体鼓泡10～20min，于60～100℃下放置30～60min，冷却至室温得到聚丙烯酰胺凝胶电解质。
5.权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质在制备便携式腐蚀三电极传感器中的应用。
6.一种基于权利要求1～3任一项所述聚丙烯酰胺凝胶电解质的便携式腐蚀三电极传感器，包括外层模具(1)，其特...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。