Page 28 - 涂料工业2024年第02期电子刊

孔明洁等：复配功能填料对无溶剂环氧涂层防腐性能的影响

将配置好的无溶剂环氧涂料涂覆其表面，常温干燥 的填充填料，分别为重质碳酸钙、沉淀硫酸钡和陶瓷
7 d 制成膜厚为（200±20）μm 的试样。采用三电极系 粉 [9-10] ，同时选择 3 种防锈填料，分别为云母氧化铁、

统，除工作电极外，选用饱和甘汞电极作为参比电 钙交换 SiO 及磷酸锌。颜填料在干膜中所占的体积
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极，铂电极作为辅助电极。在 Versastudio软件中进行 百分比称为颜填料体积分数（PVC），成膜物正好填充
数据记录与分析，EIS 的数据在 ZSimpWin 软件中拟 颜填料空隙时的 PVC 值称为临界颜填料体积分数
合，测试频率为 10 ~10 Hz，扰动电压为 50 mV。 （CPVC） ，固定颜填料体积分数与临界颜填料体积
[11]
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1. 3. 3 中性盐雾试验 分数的比值为 0. 7，将选择的填料添加到成膜物质
将涂料涂覆在表面处理后的 Q235 钢板上 中，制备出含单一填料的涂层，通过性能测试进行填
料组分的选择。
（150 mm×75 mm），涂膜厚度为（600±50）μm，常温下

干燥 7 d，在样品的下半区域划出两道露出金属基底 2. 1. 1 单一填料对涂层基本物理性能的影响
的垂直交叉划痕 ，并用松香和石蜡对其进行封边处 从表 1 可以看出，这 6 种涂料经过三辊轮的反复
[8]
理。将处理好的样板放入盐雾箱，根据 GB/T 1771— 研磨细度均在 30 μm以下，可以避免在涂覆过程中出
2007 规定，腐蚀介质选用 5% 的 NaCl 溶液，喷雾方式 现颗粒状，影响涂层的光泽。颜填料体积分数与临
探 界颜填料体积分数的比值选择了 0. 7，使得涂料黏度
为连续喷雾，定期取出进行观察并记录，通过比较划
索 痕处的锈蚀情况以及剥离涂层后的腐蚀扩展程度来 均在 8 000 mPa·s 以上，且含 6 种填料的涂层的附着
对比涂层的耐腐蚀性。 力均大于 12 MPa，说明选择的填料可以使涂层在固
开 化过程中减少收缩，提供良好的附着力。从表中还
2 结果与讨论 可以看出，填充填料为涂层提供的物理性能更优，其
发
中含沉淀硫酸钡和陶瓷粉涂层的耐磨性在 10 mg 以
2. 1 填料组分的选择 下，性能远超其他样板，且涂层还具有较好的耐冲
选择 3 种分散性好且能增强涂层硬度和耐磨性 击性。
表1 含单一填料的涂层的基础性能
Table 1 Basic physical properties of coating based on single filler
项目 沉淀硫酸钡 陶瓷粉 重质碳酸钙 云母氧化铁 钙交换SiO 2 磷酸锌

细度/μm 25 24 28 21 20 27
黏度/（mPa·s） 8 762 8 251 9 352 8 485 8 705 9 257

附着力/MPa ≥12 ≥12 ≥12 ≥12 ≥12 ≥12
耐磨性/mg 9 7 26 45 28 42
耐冲击性/cm 41 45 35 40 37 35
巴柯尔硬度 50 51 42 43 47 42

2. 1. 2 单一填料对涂层电化学性能的影响 阻抗弧扩散现象变得明显，此时按照图 2（b）所示的
将 6 种单一填料涂层浸泡在 3. 5%NaCl 溶液中， 具有 2 个时间常数的等效电路进行拟合。表 2 是经
在浸泡 24 h、168 h、500 h、720 h 时通过交流阻抗测试 ZSimpWin软件分析所得到的拟合结果。
从图 1 和表 2 可以看出，在整个浸泡过程中，
进行防腐性能分析，图 1 是不同时间所测的 Nyquist
图和 Bode 图。电化学阻抗谱按图 2 的等效电路进行 Nyquist 图的阻抗弧半径逐渐减小，R 降低，Bode 图中
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拟合，其中 R 代表溶液电阻，Q 代表涂层电容，R 代表 的低频 0. 01 Hz 阻抗模值也呈下降趋势，说明随着浸
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涂层电阻，R 为电解质渗透涂层的微孔电阻（即涂层 泡时间的增加涂层的屏蔽能力减弱，防腐效果降低，
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电阻 R），Q 和 R 分别代表金属与涂层界面处的双电 但云母氧化铁和钙交换 SiO 与其他填料涂层的 R 相
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层电容和电荷转移电阻 [12-13] 。在浸泡初期，涂层可看 比仍具有明显的优势，说明二者对金属基底可以起
做隔绝层，此阶段按照图 2（a）只有 1个时间常数的等 到长期的保护作用，尤其是云母氧化铁，在浸泡 720 h
效电路图进行拟合，随着浸泡时间增加，腐蚀介质渗 后 R 能达到 6. 401×10 Ω·cm ，Nyquist图的阻抗弧半
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透涂层与金属接触，发生腐蚀，从 Nyquist图中表现为 径与 Bode 图的低频阻抗模值也远高于其他涂层，这
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