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第 6 期 王 娜，等: PEPA-EG/EP 复合涂料的制备及其阻燃防腐性能 ·1073·

如图 3a 所示，水性环氧树脂清漆属于易燃物， 如图 4 所示，EP0~EP4 体系共有的特征峰分别
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燃烧时伴有熔融、发泡现象，生成少许残炭，测试 在 3418、1607 cm 处，其中，3418 cm 处出现的
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后的残炭几乎为零。由图 3b~e 可以看出，加入 PEPA- 吸收峰为—OH 的伸缩振动吸收峰；在 1607 cm 处
EG 复合填料后，水性环氧树脂复合涂料无熔融滴落 出现的吸收峰是环氧树脂与芳香族类结构炭化后的
现象，并且其成炭量明显增加，形成更加连续致密 特征吸收峰；从 EP0 中可以看出，在 2962、2925、
的蠕虫状膨胀炭层。 2868 cm –1 处出现了—CH 2 、—CH 3 的伸缩振动吸收
从图 3 中还可以看出，EP0 样条燃烧后在样条 峰，说明水性环氧树脂未完全分解。随着 PEPA 和
表面形成的炭层较薄，在燃烧过程中没有及时在其 EG 的加入，EP1~EP4 体系的吸收峰有明显的变化，
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表面形成有效的炭层保护，导致基体材料表面有机 在 1180 cm 附近出现的吸收峰是 PEPA 的 P==O 键
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会与空气接触，这种焦炭结构没有阻燃作用；EP1 的吸收峰；而在 993 cm 附近出现的吸收峰是 P—
体系在充分燃烧后形成连续致密的炭层，并且有轻 O—C 的吸收峰。根据光谱的测定结果清楚地显示，
微的蠕虫状凸起，这是由于 EG 受热膨胀生成蠕虫 PEPA-EG/EP 体系燃烧后的残炭为磷氧化合物、芳
状纤维炭体作为炭层骨架覆盖在基材表面，同时， 香族化合物等共混物，说明 PEPA 分解生成聚磷酸
PEPA 在高温下发生化学反应生成强脱水性、黏稠的 覆盖在 EP 表面，使其脱水炭化。
聚磷酸，粘附于 EP 表面，协效形成膨胀炭层的同 2.2 PEPA-EG/EP 复合涂料防腐性能
时增强炭层强度，两者形成的炭层相互结合、相互 奈奎斯特图是防腐涂层的阻抗值随时间变化的
补充，形成互相贯穿的凝聚相嵌合膜层物，这种膜 规律，阻抗值的大小能直观地反映防腐涂层对金属
层物既降低了基体与热源的接触，又增强了炭层的 表面腐蚀离子屏蔽效果的强弱。涂层在固化过程中，
强度和炭化程度；EP2 体系燃烧形成大量连续致密 溶剂的挥发会产生一些微观孔隙，在盐水的长时间
的蠕虫状炭层，且相较于其他组分，其膨胀效果最 浸泡下，盐水的腐蚀离子会通过微孔穿越涂层，与
好；但随着 PEPA-EG 复合填料的继续增加，炭层的 基体直接接触，造成基体表面发生腐蚀现象 [21-22] 。
膨胀率反而下降（如 EP3）,甚至膨胀炭层表面开始 由图 5a 可见，各涂层浸泡初期（0 h）基本上是一
出现较为明显的裂痕和缺陷（如 EP4）。这是因为过 个单容抗阻抗谱，涂层的电阻比较大，此时 EP 涂
多的 PEPA-EG 复合填料的添加会导致试样局部产 层是一个完整的屏蔽层。EP1、EP2、EP3、EP4 的
生气孔或缺陷，EP3 和 EP4 中因 EG 和 PEPA 分解 阻抗值要高于 EP0，这是由于复合填料中的 EG 是
而产生的 N 2 、NO x 、CO 2 等不可燃气体无法有效地 片层结构，在水性环氧树脂中起到阻隔腐蚀离子的
促进基体形成连续炭层，导致炭层的膨胀性下降， 作用，延缓了腐蚀离子到达基体的时间进而提高了
表面炭层出现孔洞，进而导致热量和可燃性挥发物 涂料的防腐蚀能力 [23] ；EP2 的阻抗值高于 EP1、EP3、
在聚合物燃烧过程中穿过发泡炭层渗透到材料基体 EP4，说明 PEPA-EG 复合填料和水性环氧树脂的质
内部，降低阻燃效果。 量比为 15∶100 时，PEPA-EG 复合填料在涂料试样
2.1.5 PEPA-EG/EP 复合涂料的外层残炭红外光谱 中对腐蚀离子的阻隔性能更好。
分析 随着浸泡时间延长到 240 h 时，图 5b 中的 EP0
图 4 为 EP0~EP4 样条经过极限氧指数测试后的 涂层的阻抗谱上出现了感抗弧。此感抗弧的出现说
外层残炭红外光谱图。 明水性环氧树脂清漆涂层已经不是一个完整的屏蔽
层，腐蚀介质已经通过涂层的微孔道到达金属基体
表面，并且已经出现点蚀的现象，涂层的屏蔽作用
降低 [24-25] 。EP1、EP2、EP3、EP4 的阻抗谱依然
是一个单容抗弧阻抗谱图，说明此时的涂层状态依
然良好。但与浸泡初期相比（0 h），各涂层的阻抗
值都减小，说明电解质溶液渐渐通过涂层的微孔
道接触到金属基材，开始与金属基材发生氧化还原
反应。
随着浸泡时间达到 480 h，EP0 涂层的感抗弧消
失，出现了两个容抗弧。两个容抗弧的产生说明由

于腐蚀介质的不断渗入，金属基体表面产生的腐蚀
图 4 PEPA-EG /EP 复合涂料的外层残炭红外光谱图
Fig. 4 FTIR spectra of carbon residue of PEPA-EG/EP 产物阻塞了微孔道，但腐蚀产物又极不稳定，进而
composite coatings 腐蚀介质将不断地渗入涂层 [26] ，涂层的防护效能失