Page 53 - 2025年7月防腐蚀专辑
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:低聚倍半硅氧烷在钢铁防腐环氧涂层中的应用
相互作用的细致 示对于未来能否成功复现试验结 地提高环氧涂层防腐性,然而修饰后的石墨烯在涂
果以及推广应用都至关重要。 料中的分散均匀性缺乏表征,石墨烯的屏蔽作用也
3. 2 POSS 修饰其他主体结构的 方 无直接证据证明,多停留在推测阶段。石墨烯低电
对涂层防腐性能的影响 导率特性给涂层防腐性带来的可能效应,也一直存
近年来,以 POSS 修饰石墨烯主体结构进而提高 在争论,这些都值得细致的探究。
采用POSS对具有特殊结构或者特殊性能的物质
环氧涂层防腐性能的研究受到了学者们的关注。Ye
等 将 POSS-NH 与氧化石墨烯(GO)一步共价反应 进行改性 ,引入环氧涂层后亦可提高防腐性能 。
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Chen 等 通过 夫碱反应将 POSS 接枝到 2,4,6-三
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制备出 POSS 功能化氧化石墨烯纳米片(PG),POSS
成功地连接到纳米片的边缘和表面。PG 具有超疏水 甲 基间苯三酚对苯二胺(TpPa-1)的二维共价有机
性,易于在纯环氧树脂(EP)中分散。含0. 5%PG的环 骨架上形成 POSS-TpPa-1 结构,表现出优异的疏水
氧涂层浸泡 150 d 仍显示出优异的防腐能力,Z 性,接触角可达 134°。含 2%POSS-TpPa-1 的环氧涂
0. 01 Hz
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保持在 2. 16×10 Ω·cm ,而纯环氧涂层|Z| 仅为 层浸泡 60 d 后,Z 0. 01 Hz 保持在 1. 04×10 Ω·cm ,具有
0. 01 Hz
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6. 95×10 Ω·cm 。POSS-GO 的加入可有效提高海洋 良好的防腐性能。叶建宇等 将 POSS 修饰的 h-BN
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与苯胺三聚体通过 π-π 作用共混制备环氧复合涂
环境中环氧涂层的防腐性能 。环氧/0. 5%PG 和环
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氧/1%PG 涂层的 Z 0. 01 Hz 分别达到 3. 16×10 Ω·cm 和 层,其阻抗模值最高可达 1. 27×10 Ω·cm ,30 d 盐雾
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1. 01×10 Ω·cm ,高于纯环氧和环氧/0. 5%GO 涂层。 测试未出现点蚀和起泡。此外,该涂层的接触角
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浸泡 50 d 后所有涂层 Z 均 下降,但 0. 5%PG 93. 2°远高于纯 EP 的 67. 1°,且附着力、耐冲击性、柔
0. 01 Hz
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涂层表现出更高的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度 韧性和耐热性能优良。Liu 等 合成了含有疏水性
(i =1. 05×10 A/cm),且 Z 仍保持较高水平,约 POSS 和质子酸掺杂四苯胺(ATA)的大分子
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corr 0. 01 Hz
1. 12×10 Ω·cm 。POSS-GO 良好分散性有助于填补 POSS-ATA,呈 状结构,它具有高电化学活性,在常
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见有机溶剂中有良好溶解性,是环氧涂料的理想填
缺陷、增加穿透路径复杂性,超疏水性有利于减少实
料。0. 5%POSS-ATA 在 E44 环氧树脂中没有明显的
际接触区,两者协同提升了涂层防腐能力。合成 TA
团聚或缺陷,具有最佳的分散性。POSS-ATA 有助于
接枝的 POSS 大分子,并将其用作石墨烯(G)分散剂
抑制钢铁在腐蚀介质中浸泡的早期腐蚀阶段,且能
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可制备功能化分子 POSS-TA-G(PTG) 。POSS-TA
O 和 Fe O 组成的稳定 化层的形成,能
与 G 之间存在 π-π 作用,POSS-TA 石墨烯具有良好 够促进由 Fe 2 3 3 4
对环氧涂层的低程度损伤区进行主动腐蚀抑制,
的分散性。与纯石墨烯相比,PTG 具有良好的电活
600 h中性盐雾试验也证实了其具备长期主动保护效
性,可促进 化膜形成,降低涂层长效防腐中电偶腐
果。COF、h-BN 等具有特殊结构物质的引入,会给涂
蚀的风险。0. 5% PTG 涂层在浸泡 120 d 后 Z 仍
0. 01 Hz 层防腐性带来显著提升。建议对POSS修饰后的产物
达到 10 Ω·cm ,这主要是良好分散的石墨烯纳米片
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结构进行充分的表征以更好地 示其所发挥作用的
高效屏蔽作用以及 POSS-TA 促进由 Fe O 和 Fe O 组
2 3 3 4 原因,同时,未来应引入和开发更多具有特殊结构、
成的 化膜的形成及自修复作用。Chen 等 使用聚
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性能的物质用 POSS 加以修饰,给环氧涂层性能带来
苯胺(PANI)通过 π-π 作用提高石墨烯(Gr)分散性,
更多的可能性。
再用环氧基 EPOSS 对 Gr/PANI 进一步修饰获得复合
涂层 ,其水接触角达 112. 7° ,疏水性显著提高 。
4 POSS对环氧涂层的防腐 用机理
Gr/PANI@EPOSS/环氧树脂(0. 7%)的抗拉强度可达
25. 6 MPa,在浸泡60 d后阻抗仍高达2. 79×10 Ω·cm , 含POSS环氧涂层的保护机制如图 2所示。
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远高于其他涂层。陈虹雨等 将多巴胺自聚合于 GO 纯环氧涂层的屏蔽效应主要依赖涂层厚度,保
表面获得氧化石墨烯(PGO),再通过 夫碱反应将 护效果差,钢铁表面易腐蚀 [10,33] 。经过长期浸泡,纯
POSS-NH 接枝到 PGO,制备出 PGO-POSS 水性环氧 环氧涂层中的微缺陷会引起抗渗性下降,促进钢铁
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涂料。1%PGO-POSS 涂层具有优异的防腐性,腐蚀 发生严重腐蚀。POSS 具有良好的纳米 特征,引入
电流密度约为纯 EP 的 1/30, Z 提高约 4 个数量 环氧涂层后能有效地填充微孔和缺陷, 渗透通
0. 01 Hz
级。POSS修饰的石墨烯 借其疏水性和屏蔽性有效 道,增加涂层密度,使渗透路径复杂,降低介质的扩
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