Page 72 - 《精细化工》2020年第7期

·1354· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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量取 4 mL 硅烷前驱体 GN 置于预先放置磁子的 测到 3050、910、3356、3284 和 1573 cm 特征吸收
烧杯中，后依次加入 8 mL 乙醇、2 mL 去离子水和 峰，这一结果表明硅烷 GPTMS 的环氧基与 NTMDA
催化剂乙酸调节胶体体系 pH 为 6。在 25 ℃下反应 的胺基发生了开环反应，形成了羟基基团。
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一定时间即可得到不同老化时间的溶胶 GN。 图 1b 为 GPTMS、NTMDA 和 GN 的 HNMR
Q235 钢片清洗预处理：将 Q235 钢片放入吐温 谱图。从图 1b 可以看出，δ2.61~3.17 内的多重峰
80 与质量分数为 20%的 NaOH 水溶液按质量比 1∶ 归属于 GPTMS 的环氧基团中的氢原子。δ1.32 处
99 混合的 100 g 溶液中，室温浸泡 30 min 后转移至 峰归属于 NTMDA 的胺基基团中的氢原子。反应结
质量分数为 1%的 HCl 溶液中浸泡约 20 s，取出迅速 束后，这两组特征峰在产物 GN 中均消失，这一结
用蒸馏水冲洗并用热风烘干，这样做的目的是有效 果再次表明硅烷 GPTMS 的环氧基与 NTMDA 的胺
清除钢片基底上的油污和氧化层，以有效提高涂层 基发生了开环反应，证明桥联硅烷前驱体已被顺利
附着力。 合成。
将不同老化时间的 GN 溶胶采用浸渍-提拉的方
法沉积在 Q235 钢片表面，提拉的速率可控制 GN 涂
层的厚度，随即将涂层放置在烘箱中 120 ℃固化处理
2 h，最后对涂层的防腐蚀性能进行评价。
1.3 结构表征与性能测试
1.3.1 结构表征
FTIR：将样品滴至溴化钾片上，待溶剂彻底挥
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发后进行 FTIR 测试，波数范围：4000~400 cm 。
1 HNMR：氘代二甲基亚砜为溶剂，样品扫描次数为
32 次。SEM：工作电压 5 kV，涂层经喷金后用于测试。
1.3.2 涂层防腐蚀性能评价
电化学阻抗实验在普林斯顿电化学工作站上完
成，采用三电极电解池，质量分数为 3.5%的 NaCl
溶液为介质溶液，饱和甘汞电极为参比电极，铂片
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电极为对电极（铂片面积 1 cm ），镀膜或未镀膜的
Q235 钢片作为工作电极。
1.3.3 涂层附着力测试
涂层附着力评价实验参考 ISO 2409 标准。使用
划格器将其刀刃垂直于试片表面，以均匀的压力平

稳的切割速度割划，然后将试片旋转 90，在所割 图 1 GPTMS、NTMDA 和 GN 的红外光谱图（a）及核
划的切口上重复以上操作以形成格阵图形，用软毛 磁共振氢谱图（b）
1
刷刷格阵图形的两边对角线轻轻向后刷 5 次，向前 Fig. 1 FTIR (a) and HNMR (b) spectra of GPTMS, NTMDA
刷 5 次试片。取亚敏胶带放格子上，并用手指抹平， and GN

然后在 0.5~1.0 s 内，以接近 60角撕开胶带，保留 2.2 SEM 分析
胶带作为参考，检查切割部位的状态。 由于涂层的耐腐蚀性能取决于其微观结构和涂
层厚度，本文对不同老化时间的 GN 涂层的表面形
2 结果与讨论
貌、厚度以及元素分布进行了分析。并以老化时间
2.1 FTIR 分析 为 4 h 的溶胶制备的 GN 涂层为例，涂层的 SEM 的
图 1a 为 GPTMS、NTMDA 和 GN 的 FTIR 谱图。 平面图、断面图和 C、N、O、Si 元素的 Mapping
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从 GPTMS 的谱图可以看出，3050 cm 处是环氧基 图如图 2 所示。
团中亚甲基的 C—H 伸缩振动特征吸收峰，910 cm –1 从图 2a 可以看出，涂层表面平整光滑，无明显
处是环氧基团中环的不对称伸缩特征吸收峰 [19] 。在 颗粒突起和颗粒堆积的孔隙，这说明在乙酸催化作
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NTMDA 的谱图中，3356 和 3284 cm 处是 N—H 的 用下制备的溶胶具有很好的成膜性，且膜层致密均
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对称和反对称伸缩振动特征吸收峰，1573 cm 处是 匀。从图 2b 可以看出，涂层厚度约为 3.5 µm。由于
N—H 的弯曲振动吸收峰 [20] 。经反应后，产物 GN 本实验中每一个涂层样品在制备过程中采用相同提
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中在 3433 cm 出现归属于—OH 的吸收峰，且未检 拉速率，可以保证所制备涂层厚度保持一致，进一