納米復合涂料的制備及其耐蝕性能研究.pdf

1、涂料保護是防止金屬腐蝕最重要最經(jīng)濟的手段。防腐涂料雖然品種繁多，功能各異，但防護效果還不很理想，主要是由于化學與力學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。 本論文通過共混法，制備了納米炭黑及納米二氧化硅復合涂料。通過增重法、失重法、陽極極化曲線法和交流阻抗法測試了納米復合漆的防腐性能，考察了超聲作用、納米顆粒的添加量等因素對涂層耐蝕性能的影響。 通過接枝法，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試結果表明，粒子的平均尺寸約為63nm和74nm。以醇酸稀料為稀釋劑，在超聲場下將納米接枝炭黑分散。通過機械攪拌和超聲波共同作用，將納米碳黑均勻分散到油漆中，制得納米炭黑復合漆。 對于接枝聚乙烯醇納米炭黑復合漆，腐蝕增重法實驗結果表明，納米炭黑復合漆的耐蝕性優(yōu)于普通漆，試片在3.5wt％NaCl溶液中的腐蝕增重減少約3/4；從陽極極化曲線可以看出，納米

3、復合漆涂層的腐蝕電位正移約400mV，陽極腐蝕電流降低一個數(shù)量級以上；交流阻抗和失重法實驗也得到相同的結果。 通過化學改性法，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，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。原子力顯微鏡測試結果表明，粒子的平均尺寸約為98nm。以丙酮為稀釋劑，在超聲場作用下將經(jīng)過改性的納米二氧化硅分散。在機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合漆。腐蝕實驗測試結果表明，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。 對比不同納米顆粒添加量的復合漆的耐蝕性發(fā)現(xiàn)，當納米粒子濃度較低時，隨著油漆中納米粒子復合量的增大，納米復合漆的防腐性能提高；但粒子濃度太高時，納米粒子復合量增大，納米復合漆的防腐性能反而下降。對于接枝聚乙烯醇納米炭黑復合漆，炭黑濃度為1wt％時耐蝕性最好；對于接枝聚丙烯酸甲酯的納米炭黑復合漆，濃度為0.6

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

6、化硅除了具有納米炭黑增強涂料防腐性能的作用外，其本身分散后會迅速重組，產(chǎn)生觸變性，可避免納米二氧化硅填充涂料時發(fā)生分層，附著力更強，同時二氧化硅分散重組后形成的網(wǎng)狀結構提高了涂料的強度。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。當二氧化硅含量較低時，粒子團聚少且均勻，易于在基體中移動，有效填充了涂層中的缺陷，增強了涂料的防腐性能；但含量太多時，二氧化硅易發(fā)生團聚，粒子尺寸增大，在基體中遷移變得困難且應力集中作用增強