Page 52 - 2025年7月防腐蚀专辑

：低聚倍半硅氧烷在钢铁防腐环氧涂层中的应用

层中，更多地扮演纳米填料角色，进而改善涂层的防 备了 GlyPOSS-DGEBA 涂层，与不含 POSS 涂层相比，
腐性。Longhi 评估了双酚 A 环氧（DGEBA）涂层中 该涂层显示出卓越的保护效率 。Il’na 等 使用
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添加含缩水甘油异丁基的 POSSmono、含三缩水甘油 POSS 制备出具有独特性能的含硅环氧涂料，具有末
异丁基的 POSStri和含缩水甘油的 POSSocta后对低合 端和内部反应官能团的低聚硅氧烷可降低涂层的表
金钢电化学行为的影响。引入 POSS 后，树脂与其发 面能，增加接触角，提高涂层弹性、耐热性以及防腐、
生更高的交联，增加了涂层粗糙度和疏水性，增强了 防污性能。
涂层物理屏障作用，也提高了防腐性。POSS 的功能 借助马来酸二乙酯（MA）、四苯胺（TA）及苯 三
性和 外官能团的数量对涂层分散性及防腐性影响 氮唑（BTA）等对 POSS 结构进行修饰，形成新的特征
显著。POSSmono 在涂层中能高效且均匀的分散，涂 结构后，再将其引入环氧体系也是提高环氧涂层防
层具有最好的防腐性。POSSocta则分散低效，形成片 腐性的有效途径。Chen 等 成功合成 氨基丙基多
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状团聚体，涂层具有更亲水的特性且防腐性较低。 面体低聚倍半硅氧烷（OapPOSS），并与 MA 进行迈克
浸泡 18 周后，含 5%（质量分数，下同）POSSmono 的涂 尔加成反应获得 胺官能化 MA-OapPOSS。它可提
层的电化学低频阻抗模值 Z 为 10 Ω·cm ，含 高环氧树脂的交联密度，增强涂层的抗渗性和防腐
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5%POSStri 的涂层|Z| 为 10 Ω·cm ，而纯环氧和 性能。经 40 d 浸泡，涂层 Z 为 1. 43×10 Ω·cm ，
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POSSocta 涂层的|Z| 则降低至 10 Ω·cm 。Kumar 远高于纯环氧的 1. 72×10 Ω·cm 。Ye 等 等制备了
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等 [11] 以 DGEBA 为主体 ，异氰亚苯基硫代磷酸酯 TA 接枝 POSS 的 TA-POSS 环氧涂料。TA-POSS 具有
（DESMODUR）为改性剂，含胺官能团的多面体倍半 电活性，Q235钢阳极溶解的电子被其 获，并从中间
硅氧烷（POSS-NH）为纳米增强剂，制备了环氧纳米 氧化态转变为还原态。同时，在 O 存在下，Fe 、Fe 3+
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杂化涂料，并通过聚 胺咪唑啉和聚 胺固化成膜 被氧化成 Fe O 、Fe O 形成 化膜。当还原态 TA-
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于低碳钢表面。POSS-NH 的纳米增强作用以及固 POSS被氧化到氧化状态时会释放电子而促进 化层
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化剂的分子结构显著影响了涂层的防腐和防污行为， 的形成。王继 等 采用 BTA 改性 苯基倍半硅氧
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在防止海洋腐蚀和生物膜黏附方面有协同作用，POSS 烷（OPS）生成产物BO，将BTA、OPS和 BO分别引入到
的低表面能以及磷、硫发挥了联合作用。采用聚 环氧树脂中，制备的 3 种涂层腐蚀电流密度降低近
胺咪唑啉固化的涂层在 NaCl 溶液中 Z 为 3 个数量级。BO 涂层光滑致密，几乎没有微孔，水接
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10 Ω·cm ，浸渍 30 d 后涂层也未出现劣化，而其他涂 触角最大 81°，腐蚀电流密度最小，BO 发挥了 BTA 与
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层 Z 降低到10 Ω·cm 甚至10 Ω·cm 。 OPS 的双重效应，使碳钢具有良好的耐腐蚀性。BTA
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POSS主体结构可作为改性剂直接修饰环氧树脂 随着水从缺陷部位 移到钢表面与 Fe 反应形成新
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结构来提高涂层的防腐性能。Xiong 等 制备了含环 的化合物，沉积覆盖在缺陷位置， 化钢铁表面，阻
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氧环己基的 EPOSS 和缩水甘油基的 GPOSS 的硅烷化 止水的渗入和扩散。OPS 借助与环氧链段的相互作
环氧树脂（SERs）与端羟基甲基苯基硅 胶的复合涂 用，增大涂层交联度，有效阻挡腐蚀介质。欧宝立
层，并分别浸渍在 5%H SO 、5%NaOH 和 5%NaCl溶液 等 合成出负载有 BTA 的磺化聚苯胺功能化倍半硅
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中 30 d。2 种涂层在盐、碱条件下，由于没有氢离子 氧烷 BTA@SPANI-POSS，并将其与环氧树脂共混在
的加速作用，表现出良好防腐性，但酸性条件下马口 碳钢上制备涂层。SPANI-POSS 的添加使涂层润湿
铁表面易发生酸腐蚀，基体与涂层间生成氢气泡并 性降低。BTA@SPANI-POSS 环氧涂层浸泡 15 d 后，
脱离，涂层附着力降低，POSS 型结构也会分解为 |Z| 仍保留有第 1 天的 26. 89%，这种高稳定性和
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Si—OH 化合物而消失。SERs 的加入改善了硅 胶 防腐性归因于 SPANI-POSS 与 BTA 协同作用，与碳钢
与环氧树脂间的相容性，环氧基团增强了涂层附着 发生了复杂的络合反应。
力。罗春林等 以氨基 聚倍半硅氧烷 T8-NH 直接 无论是将 POSS 主体结构直接引入到环氧涂层，
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修饰环氧树脂 E-44制备出复合涂层，当 T8-NH 添加 还是采用不同的基团修饰POSS主体结构后再引入到
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量为 2% 时，其分散效果最佳，涂层耐盐雾性能最好， 环氧涂层中，其防腐性能均可得到提高。但是，目前
浸泡 480 h 后质量增加最少 ，腐蚀电位正移约 研究对于 POSS 分散均匀性控制方法不够明确、分散
232 mV，腐蚀电流下降近 258倍。Rodoek 等 以含 状态表征不够细致，尤其是 POSS 与环氧树脂间相互
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缩水甘油基的 GlyPOSS为改性剂，双氰胺为固化剂制 作用的研究还不够深入。这种分散性的有效控制、
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