Page 53 - 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

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]
2
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

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2
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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2
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]
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11
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
2
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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
2
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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