納米復(fù)合涂料的制備及其耐蝕性能研究.pdf

1、涂料保護(hù)是防止金屬腐蝕最重要最經(jīng)濟(jì)的手段。防腐涂料雖然品種繁多，功能各異，但防護(hù)效果還不很理想，主要是由于化學(xué)與力學(xué)失效引起的覆蓋層壽命問題。因此，研制具有高防腐性能的涂料具有十分重要的意義。 本論文通過(guò)共混法，制備了納米炭黑及納米二氧化硅復(fù)合涂料。通過(guò)增重法、失重法、陽(yáng)極極化曲線法和交流阻抗法測(cè)試了納米復(fù)合漆的防腐性能，考察了超聲作用、納米顆粒的添加量等因素對(duì)涂層耐蝕性能的影響。 通過(guò)接枝法，在炭黑表面分別引入聚乙烯醇

2、和聚丙烯酸甲酯高分子鏈，獲得納米尺度的親油性接枝炭黑，透射電鏡和原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果表明，粒子的平均尺寸約為63nm和74nm。以醇酸稀料為稀釋劑，在超聲場(chǎng)下將納米接枝炭黑分散。通過(guò)機(jī)械攪拌和超聲波共同作用，將納米碳黑均勻分散到油漆中，制得納米炭黑復(fù)合漆。 對(duì)于接枝聚乙烯醇納米炭黑復(fù)合漆，腐蝕增重法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米炭黑復(fù)合漆的耐蝕性優(yōu)于普通漆，試片在3.5wt％NaCl溶液中的腐蝕增重減少約3/4；從陽(yáng)極極化曲線可以看出，納米

3、復(fù)合漆涂層的腐蝕電位正移約400mV，陽(yáng)極腐蝕電流降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上；交流阻抗和失重法實(shí)驗(yàn)也得到相同的結(jié)果。 通過(guò)化學(xué)改性法，利用硅烷偶聯(lián)劑(A858)與納米二氧化硅表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，消除或減少表面硅羥基的量，使納米二氧化硅由親水性變?yōu)槭杷?，提高了二氧化硅與涂料的相容性。原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果表明，粒子的平均尺寸約為98nm。以丙酮為稀釋劑，在超聲場(chǎng)作用下將經(jīng)過(guò)改性的納米二氧化硅分散。在機(jī)械攪拌和超聲波共同作用下，將納米二氧化

4、硅加入到油漆中，獲得納米二氧化硅復(fù)合漆。腐蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，納米二氧化硅粒子的加入顯著提高了油漆在NaCl介質(zhì)中的耐蝕性。 對(duì)比不同納米顆粒添加量的復(fù)合漆的耐蝕性發(fā)現(xiàn)，當(dāng)納米粒子濃度較低時(shí)，隨著油漆中納米粒子復(fù)合量的增大，納米復(fù)合漆的防腐性能提高；但粒子濃度太高時(shí)，納米粒子復(fù)合量增大，納米復(fù)合漆的防腐性能反而下降。對(duì)于接枝聚乙烯醇納米炭黑復(fù)合漆，炭黑濃度為1wt％時(shí)耐蝕性最好；對(duì)于接枝聚丙烯酸甲酯的納米炭黑復(fù)合漆，濃度為0.6

5、8wt％時(shí)性能最佳；而對(duì)于納米二氧化硅復(fù)合漆，濃度為0.91wt％時(shí)抗蝕效果最好。 通過(guò)研究接枝聚合、超聲作用、納米炭黑的添加量等因素對(duì)納米炭黑復(fù)合漆中炭黑分散的影響，并結(jié)合油漆防腐性能對(duì)納米炭黑復(fù)合漆的耐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，只有當(dāng)納米炭黑在油漆中均勻分散，不發(fā)生團(tuán)聚，方能有效改善油漆的耐蝕性能。此時(shí)，納米炭黑粒徑小，在油漆中移動(dòng)快，可填充到薄弱區(qū)，起到很好的增強(qiáng)增韌作用，阻礙腐蝕介質(zhì)透過(guò)涂層腐蝕基體。 納米二氧

6、化硅除了具有納米炭黑增強(qiáng)涂料防腐性能的作用外，其本身分散后會(huì)迅速重組，產(chǎn)生觸變性，可避免納米二氧化硅填充涂料時(shí)發(fā)生分層，附著力更強(qiáng)，同時(shí)二氧化硅分散重組后形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提高了涂料的強(qiáng)度。此外，改性后的二氧化硅粒子具有疏水性，可有效阻止腐蝕介質(zhì)的浸潤(rùn)。當(dāng)二氧化硅含量較低時(shí)，粒子團(tuán)聚少且均勻，易于在基體中移動(dòng)，有效填充了涂層中的缺陷，增強(qiáng)了涂料的防腐性能；但含量太多時(shí)，二氧化硅易發(fā)生團(tuán)聚，粒子尺寸增大，在基體中遷移變得困難且應(yīng)力集中作用增強(qiáng)