高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料的制备及性能研究

针对大型海水淡化关键设备制造成本高、防腐期效短等问题，基于金属表面屏蔽阻隔原理，采用酚醛改性环氧树脂和改性聚酰胺为基料，以氧化铁红、硫酸钡、片状填料等为防腐填料，获得应用于新型低合金耐蚀钢或碳钢基材表面的高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料。实验结果表明：该涂料吸水率 1. 2%，抗氯离子渗透性 0. 9×10^-3 mg/cm²·d，柔韧性 1 mm，耐冲击性 50 cm，耐 88 ℃海水浸泡 6 000 h，耐盐雾 10 000 h，涂层耐阴极剥离性能测试被剥离涂层距人造漏涂孔外缘平均距离为 4. 5 mm，经 33 d 88 ℃海水浸泡 0. 01 Hz低频阻抗（ |Z|_{0. 01 Hz}）条件下该涂层电化学交流阻抗值由 8. 28×10¹⁰ Ω·cm²降为 1. 18×10⁸ Ω·cm²，且曲线平滑，说明该涂层具备优异的防腐性能。     

植酸改性石墨烯的制备及其在防腐涂层中的应用

石墨烯作为一种新型的二维片层材料在防腐涂料中具有很好的应用前景，然而石墨烯分散性差易团聚，且一般只具有物理防腐功能。针对这些问题，本文以一种成本较低的生物基原料——植酸（ PA）对石墨烯进行共价改性，利用其结构中的磷酸基团与氧化石墨烯表面的羟基反应共价接枝到石墨烯表面，制备得到了一种分散性良好的植酸改性石墨烯（ PA-rGO）植酸对石墨烯改性不仅可提高石墨烯在树脂中的分散性，还可以与金属基材螯合起到化学防腐的效果，。将 PA-rGO添加到水性环氧树脂中制备了一种具备“物理 +化学”双重防腐效果的水性防腐涂料。通过红外光谱以及 X射线光电子能谱对 PA-rGO的结构进行了表征，通过电化学阻抗及极化曲线研究了不同 PA改性程度的石墨烯对涂层防腐性能的影响。结果表明：当 PA体积浓度为 1.6%时， PA-rGO在涂层中的分散性最好，且所得涂层（ PA-rGO/WEP）具有最佳的防腐效果， 25 d后其阻抗模值能够达到 10⁶ Ω·cm²，比纯环氧涂层（ WEP）以及添加还原氧化石墨烯的环氧涂层（ rGO/WEP）高 1~2个数量级，自腐蚀电流（I_corr）最小，数值为 9.85×10^-9 A/cm²。     

石墨烯/聚苯胺水性硅酸钾富锌防腐涂层的制备及性能研究

水性硅酸钾富锌防腐涂层因具有安全环保、耐热性好、耐酸碱性强等特点被广泛研究。但其较高的锌含量降低了涂层的力学性能、增加了施工难度，同时锌粉对施工者健康有害。以实验室化学气相沉积法制备的石墨烯为基底，采用原位聚合法制备了石墨烯/聚苯胺复合物。通过扫描电子显微镜、显微共焦激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪及红外光谱仪等对石墨烯/聚苯胺复合物的表面形貌与结构进行了表征。研究了石墨烯/聚苯胺复合物对水性硅酸钾富锌防腐涂层性能的影响。结果表明：当锌粉与基料质量比为1∶1，石墨烯/聚苯胺复合物添加量为2%时，涂层的附着力为1级，硬度为5H，自腐蚀电位(E_corr)为-0.533 V，自腐蚀电流密度(i_corr)为4.788×10^-7 A/cm²，低频区阻抗模值(|Z|_{0.01 Hz})为4.25×10⁴Ω·cm²，静态水接触角为89.8°。石墨烯/聚苯胺复合物不仅能提高涂层的防腐性能和力学性能，还能提高锌粉的有效利用率，从而降低锌粉含量。     

疏水改性氧化石墨烯/环氧复合涂料的制备及其防腐性能研究

以叔碳酸缩水甘油酯(E-10P)为疏水单体,通过环氧与羧酸的共价键合,在氧化石墨烯(GO)表面引入疏水性支化碳链,改性后的氧化石墨烯(F-GO)作为防锈填料加入环氧树脂中得到F-GO/环氧复合涂料。通过红外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射、热重分析对F-GO的结构进行表征,通过场发射扫描电镜观察F-GO及复合涂料的微观形貌,并通过电化学阻抗、极化曲线和盐雾试验测试了复合涂料的防腐性能。结果表明:E-10P可利用其空间效应阻碍片层的团聚;疏水效应可提高F-GO的热稳定性和与环氧树脂的相容性;与空白环氧涂层相比,当复合涂料中F-GO质量分数为0.2%时,厚度为20~25 μm的防腐涂层的腐蚀电流可由2.358 6×10 ^-6 A/cm ²下降至2.000 2×10 ^-11 A/cm ²,阻抗值可由1.1×10 ⁷ Ω·cm ² 提升至6.9×10 ⁹ Ω·cm ²。     

硅/巯基复合改性光固化WPUA涂料制备及其性能

采用端羟基硅油（HS）、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PETMP）先后改性紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）,探究了HS及PETMP添加量对涂膜性能的影响。FTIR表征了改性前、后产物的结构;测试了乳液粒径,并利用TEM和SEM对乳液形貌和涂层断面进行了分析。通过涂膜附着力、硬度、柔韧性、抗冲击、接触角、综合热分析、电化学阻抗谱及极化曲线等测试评价涂层的机械性能、疏水性、耐热性及防腐性能。结果表明：当HS及PETMP添加量分别为3%、5%时,硅/巯基复合改性的紫外光固化WPUA涂层相对于改性前,硬度由HB提升为3H,附着力由3级提升到1级,柔韧性为0.5mm,耐冲击为50cm,接触角由68.5°提升到90.5°,吸水率由18.78%降低为6.94%;涂层的热稳定性显著增强;涂层阻抗由1.86×10⁶Ω·cm²增大到6.45×10⁷Ω·cm²,E_coor由 -1.069V正移到-0.4215V,I_coor由2.12×10^-8A/cm²减小到8.11×10^-10A/cm²,年腐蚀速率为0.0242mm。表明HS及PETMP的引入显著提升了涂层的综合性能。     

有机金属框架材料/水性环氧树脂复合涂层性能研究

为提高水性环氧树脂的机械及防腐性能,首先制备有机金属框架材料,得到三种不同的有机金属框架材料,然后按照不同比例与水性环氧树脂混合均匀得到复合乳液,将其固化为涂层和薄膜。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、电化学工作站等对有机金属框架材料和复合薄膜、涂层进行表征。结果表明,加入有机金属框架材料后,水性环氧树脂薄膜性能有所增强。其中加入质量分数为0.3%的ZIF-8/EP复合材料时性能较好,薄膜的拉伸强度为14.68 MPa,与水的接触角为64.4°,阻抗为1.045×10⁹Ω/cm²,相比于纯环氧树脂,其阻抗提升了8.383×10⁸Ω/cm²,薄膜的拉伸强度提升了399.3%,水接触角增加了25.9°。     

改性石墨烯对环氧树脂涂层耐腐蚀性能的影响

将改性后石墨烯粉末通过球磨机均匀分散于环氧树脂涂料中以提高7A52铝合金表面有机涂层的耐腐蚀性能。通过接触角、吸水率、红外光谱、开路电位及交流阻抗测试,分别评价改性石墨烯环氧树脂涂层的表面润湿性、耐水性能、耐蚀性,并通过扫描电子显微镜对石墨烯粉末及环氧树脂涂层断面形貌进行分析。结果表明:环氧树脂涂料中添加0.8%改性石墨烯粉体后,接触角由86.77°增加至101.43°,提高16%,表面由亲水性变为疏水性,涂层的耐水性提高,吸水率降低0.21%。0.8%改性石墨烯涂层在3.5%NaCl溶液中稳定后的开路电位较未添加石墨烯涂层增加0.14 V,阻抗值高出未添加改性石墨烯涂层半个数量级,且电荷转移电阻R_ct比未添加改性石墨烯涂层R_ct高出1.78×10 ⁷ Ω/cm ²,涂层的耐腐蚀性大大提高。红外光谱表明,改性石墨烯并未改变环氧树脂结构,涂层中的改性石墨烯是影响涂层性能发生变化的重要因素。研究表明改性石墨烯的加入可以有效提高涂层的耐蚀性,并且当改性石墨烯添加量为0.8%时,涂层具有优异的耐腐蚀性能。     

芳香族聚氧乙烯醚改性石墨烯对水性环氧涂层防腐性的影响

采用3种不同结构的芳香族聚氧乙烯醚[β-萘酚聚氧乙烯醚(Lugalvan BNO12)、三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚[Trtspe-18(EO=10)和Trtspe-18(EO=20)]对石墨烯进行改性，通过吸附曲线、热重分析(TGA)、紫外-可见光谱、流变性分析了改性石墨烯分散液的稳定性，并考察了Trtspe-18(EO=20)改性石墨烯(TGr)分散液/水性环氧涂层的物理机械性能和防腐性。结果表明：含有4个苯环和更长亲水链的Trtspe-18(EO=20)改性剂在石墨烯表面的吸附量最高，得到的石墨烯分散液分散稳定性最好。TGr添加量为1.0%时，涂层的耐腐蚀性最佳，此时复合涂层自腐蚀电流密度最低为4.34×10^-8A/cm²，涂层具有较好的物理机械性能，三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚改性石墨烯提高了水性环氧涂料的耐腐蚀性。     

多齿螯合酰腙配体的合成及其防腐性能

针对常用无机缓蚀剂存在螯合固化速率较慢，形成的无机锈蚀螯合物与有机涂层相容性差等缺点，以2-噻吩甲酰肼和1H-苯并咪唑-2-甲醛为原料合成了多齿螯合酰腙配体(THL)。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振氢谱仪(1H NMR)、紫外分光光度计等对其结构进行了表征。并将THL作为有机缓蚀剂添加至环氧树脂中制备环氧清漆，通过电化学阻抗谱(EIS)测试、中性盐雾实验、附着力测试、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了不同THL添加量的清漆涂层耐腐蚀性，并探索了其缓蚀机理。结果表明：掺杂THL后的清漆涂层耐腐蚀性显著优于纯环氧涂层，当THL添加量为2%时，清漆涂层具有最佳的耐盐雾性以及附着力(16.25 MPa)，涂层初始电化学阻抗模值可达6.27×108Ω·cm²，在3.5%NaCl溶液中浸泡20 d后，仍高达1.89×108Ω·cm²，保持在较高水平。由此可见，有机缓蚀剂(THL)的掺杂可有效提高环氧涂层与基体间的结合力，进而提高涂层的耐腐蚀性。     

无溶剂环氧石油沥青涂层在土壤中的降解行为

采用开路电位测量和电化学阻抗谱技术研究了无溶剂环氧石油沥青涂层在不同含水量的土壤中的腐蚀行为，并利用扫描电镜(SEM)对埋设360d后试样横截面和涂层剥离后Q235碳钢基体表面进行观察，通过X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对可能存在的腐蚀产物进行分析。结果表明，随着土壤含水量的增加，无溶剂环氧石油沥青涂层的开路电位下降，低频阻抗模值减小，土壤对涂层的侵蚀加剧。400μm厚无溶剂环氧石油沥青涂层在40%H2O+0.6%NaCl土壤中随着埋设时间的延长，低频阻抗模值减小，360 d后为8.15×10⁸Ω·cm²，涂层与金属基体结合良好，没有观察到鼓泡或剥落，将涂层剥离后亦未发现金属基体表面有氧化物、氯化物等腐蚀产物，说明水分和氯离子尚未到达基体表面。无溶剂环氧石油沥青涂层在土壤环境中能形成有效的屏蔽层，对金属基体起到良好的防护作用。     

改性纤维素纳米晶/水性聚氨酯防腐涂料的制备

采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对纤维素纳米晶(CNC)进行表面改性，通过原位聚合法将改性CNC与水性聚氨酯(WPU)交联复合，在交联剂三羟甲基丙烷(TMP)的协同作用下，合成高度交联的改性CNC/WPU复合材料。通过FTIR、XRD、SEM、拉伸实验、电化学极化曲线和EIS表征了复合材料的结构及性能。结果表明，TMP含量[以聚丙二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)总质量为基准，下同]2.0%与改性CNC含量(以PPG和IPDI总质量为基准，下同)1.5%共同添加制备的CNC/WPU复合材料性能最优，所得复合涂层表面致密，拉伸强度较空白WPU样品得到明显提高；涂层吸水率降至约6.0%，耐水性能良好；腐蚀电流密度降至9.76×10^–8 A/cm²，阻抗谱容抗弧半径达3.15×10⁷Ω·cm²，盐水中浸泡168 h涂层表面无明显变化，是综合性能优良的耐腐蚀涂料。     

水性环氧石墨烯锌粉涂料的研制

为了符合当下日益严格的环保要求、降低锌粉用量,通过涂层常规性能测试、三维显微形貌观察、电化学阻抗谱测试和耐盐雾性能测试等方法考察了水性环氧乳液 /固化剂成膜基料体系、石墨烯分散性能与含量、锌粉含量对水性环氧石墨烯锌粉涂料综合性能的影响。结果表明：采用水性环氧乳液 2与固化剂 A的复配方案作为成膜基料,涂层中石墨烯的质量分数为 0. 6%,分散剂甲的用量为石墨烯质量的 50%,涂层中锌粉的质量分数为 40%时,涂层的综合应用性能最为优异。     

三聚磷酸铝/氧化石墨烯复合材料在水性防腐涂料中的应用

采用球磨分散法制备得到三聚磷酸铝/氧化石墨烯水性复合防腐浆料(AlTP/GO),并与水性环氧树脂复配制得纳米复合防腐涂料(EP-AlTP/GO)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观测到AlTP/GO可均匀分散到EP树脂内部。吸水率测试结果表明,氧化石墨烯的引入提高了涂层的耐水性和屏蔽性能;附着强度测试结果表明,三聚磷酸铝可提高涂层在金属基材上的附着强度;电化学测试(Bode)和环境扫描电镜测试(E-SEM)结果表明,AlTP/GO可有效增强水性环氧涂层对腐蚀介质的屏蔽作用,限制了腐蚀反应的扩散,在3.5%NaCl水溶液中浸泡40 d后其低频阻抗达到7.02×10~7Ω·cm~2,盐雾测试400 h后金属表面平滑,金属腐蚀未发生明显扩散,EP-AlTP/GO人工破损处周边含氧量低至15.66%,遏制了氧化铁的形成。     

不同表面处理条件下复合涂层体系失效过程的EIS特征

研究了不同表面处理条件下环氧富锌/环氧云母氧化铁/氯化橡胶涂层体系的电化学阻抗谱特征。利用Bode图、涂层吸水率、涂层电阻及特征频率的变化评价了表面处理对涂层防护性能的影响。结果表明,基材表面状态不同的复合涂层体系吸水率相对稳定阶段所持续的时间长短顺序为：手工打磨>表面锈蚀>表面未处理,与涂层的防护寿命长短、涂层/基材间的黏附力大小顺序一致。此外,不论基材表面处理程度如何,当涂层体系的特征频率增加到1400 Hz左右时,涂层电阻均发生较快降低,吸水率发生较大增长,涂层失去防护作用。     

硅烷偶联剂改性氧化石墨烯增强环氧树脂复合涂料的防腐性能

采用简单的一步水热法制备了硅烷偶联剂功能化氧化石墨烯(KGO),并将其与环氧树脂复合，制备了一种高性能的防腐涂料。采用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射分析对KGO的各项性能及微观形貌进行了表征。随后通过电化学阻抗谱(EIS)和盐雾试验对添加了质量分数为0.1%、0.2%和0.3%的环氧树脂复合涂料的耐腐蚀性能进行表征。结果表明，KGO显著提高了环氧树脂复合涂层的屏蔽性能和耐腐蚀性能。环氧树脂复合涂层腐蚀电流密度由8.8×10^-8 A·cm^-2最低下降到2.0×10^-8 A·cm^-2。其中，0.2 KGO/EP涂层的低频阻抗模量在浓度为3.5%的NaCl溶液中浸泡72 h后仍维持在较高水平，约高出纯环氧树脂涂层2个数量级。当KGO的添加量为0.2%时，环氧树脂复合涂层具有最优异的耐腐蚀性能。     

环氧豆油树脂涂层的防腐性能研究

以环氧大豆油（ESO）为主要原料,四亚乙基五胺为固化剂,在碳钢基底表面制备了环氧豆油树脂（ESOR）涂层。利用场发射扫描电镜、傅里叶红外变化光谱仪、纳米压痕仪、热重分析仪、接触角测量仪、电化学阻抗谱等技术对ESOR涂层的性能进行了表征。结果发现,原料中ESO的含量有助于提高ESOR涂层的耐水性;而当原料中ESO的含量逐渐增加时,ESOR涂层的硬度、弹性模量和耐蚀性都会随之增强;根据拟合的等效电路,ESO与四亚乙基五胺的摩尔比为2的ESOR涂层的涂层电阻R_c能达到8.22×10¹¹ Ω·cm²,电荷转移电阻R_ct能达到1.32\times10¹⁰ Ω·cm²,表现出了优异的防腐性能。     

海水压力对深海用环氧涂层防护性能的影响

采用电化学阻抗谱(EIS)技术与局部交流阻抗技术(LEIS)研究了深海环境用重防腐环氧涂层H44-61在深海模拟环境(青岛海水,常压以及6 MPa交变压力)下的腐蚀电化学行为,探讨了交变压力对深海用涂层防护性能的影响。结果表明,涂层在6 MPa交变压力下的涂层电容较常压下高且涂层电阻较低,涂层的防护性能下降,但低频阻抗膜值均在10⁷ Ω·cm²以上,说明涂层仍有较好的防护性能;LEIS的研究表明交变压力下人造缺陷区域的阻抗值较小,缺陷周围涂层的剥离面积较大,说明压力交变能加快电解质溶液向涂层金属界面扩散,加速涂层下金属的腐蚀过程,降低涂层的防护性能。     

麦羟硅钠石在环氧涂料中防腐性能的研究

首先采用双子表面活性剂（ GS）对麦羟硅钠石（ MAG）进行有机化改性，然后负载苯并三氮唑（ BTA），制备了一种负载 BTA的 MAG新型填料（ BGM）通过红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征，然后将 BGM添加到环氧树脂中考察了涂层，性能。结果表明： GS对 MAG进行了有机化改性并成功负载了 BTA，同时 BGM以剥离状片层结构存在；添加 BGM填料的涂层表面光滑平整，微孔大大降低；极化曲线测试表明添加 BGM的涂层腐蚀电流密度和腐蚀电压最小，分别为 2. 42×10-9 A/cm²和-1. 157 V；电化学阻抗谱拟合电路后的 Rct和 Rc分别为 4. 14×106 Ω·cm²和 3. 00×105 Ω·cm²，R_ct与 R_c之和最大，说明添加 BGM后涂层的耐腐蚀性最好；水接触角测试表明添加 BGM的涂层的接触，角最大为 89°，说明涂层具有较好的疏水性，从而提高了涂层的防腐性能。     

疏水侧链改性聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在光固化金属涂层中的应用

为提升光固化金属涂层的防腐性能，以来源于生物基的δ-癸内酯(DL)为原料，首先合成了一系列带疏水侧链的聚癸内酯二元醇，然后与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)制备了带有疏水侧链的聚氨酯丙烯酸酯，将其用于构筑光固化金属涂层。采用傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征，研究了聚癸内酯二元醇的化学结构、相对分子质量对所构筑的光固化涂层疏水性以及防腐性能的影响。结果表明：疏水侧链改性后，聚氨酯丙烯酸酯涂层在水中浸泡400 h的吸水率从3%下降至1.4%；在盐水中浸泡400 h的阻抗模值从2.7×10⁷Ω·cm²提升至1.1×10⁹Ω·cm²；在盐雾环境中400 h仅出现轻微点蚀现象；可见疏水侧链改性的聚氨酯丙烯酸酯所构筑的涂层具有更高的耐水性和耐腐蚀性。     

氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂的制备及性能

首先，将三乙烯四胺(TETA)和氧化石墨烯(GO)球磨，得到TETA改性GO分散液TGO；然后向其中依次滴加双酚A型环氧树脂E44、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TPEG)、甲氧基聚氧乙烯-2,3-环氧丙烷(MEH)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，采用原位聚合法合成了氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂(TGO-WPEA)；采用上述工艺，不添加GO的条件下制得水性环氧树脂固化剂(WPEA)。将WPEA和TGO-WPEA分别与环氧树脂乳液(Epikote-6520)复合制得水性环氧树脂(EP)和氧化石墨烯改性水性环氧树脂(TGO-EP)防腐涂料。通过FTIR、XPS和XRD对材料进行了结构表征，采用电化学测试和盐雾实验对TGO-EP的防腐性能进行了评价。结果表明，水性环氧树脂固化剂(WPEA)分子通过共价键连接到GO表面，改善了GO在EP中的分散稳定性和接枝率，提高了TGO-EP复合涂料对腐蚀介质的屏蔽性能。与纯EP涂层相比，TGO-EP涂层腐蚀电位从–0.267 V提高到–0.125 V，腐蚀电流密度从5.44×10^–8 A/cm²