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 。
               [20]
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                                                                Chen 等 通过 夫碱反应将 POSS 接枝到 2,4,6-三
                                                                       [24]
             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

                                                                                                   9
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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
                                                                                           [25]
             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
                                       [21]
                                                                                                      2
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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
                                                   9
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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
                                                                                            [26]
             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
                         -8
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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
                                                [17]
             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
                                                    [22]
                                                                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。
                                                     7
                                                           2
                                      [23]
             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
                                                                                                          50
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