Page 73 - 《精细化工》2020年第7期

第 7 期 张 策，等: 老化时间对桥联聚硅氧烷涂层防腐性能的影响 ·1355·

步保证不同老化时间涂层的防腐蚀性能具有可比 键，涂层的接触角增大，疏水性增强。水接触角越
性。从图 2c~f 可以看出，涂层由 C、N、O、Si 4 种 大，水滴越难以附着在涂层表面，从而缩短水与涂
元素组成且元素分布均匀，这也进一步说明 GN 溶 层表面接触的时间，增加涂层的耐腐蚀能力，同时
胶在 Q235 钢片沉积均匀，具有良好的成膜性。 带来良好的自清洁性。

图 3 老化时间 0 h（a）、2 h（b）、4 h（c）和 6 h（d）
的胶体所制备 GN 涂层的接触角
Fig. 3 Water contact angles of GN coatings prepared from
sol with different aging time 0 h (a), 2 h (b), 4 h (c)
and 6 h (d)

2.4 动电位极化曲线实验

通过测试涂层的动电位极化曲线以评估涂层的
防腐蚀性能。不同时间 GN 涂层的动电位极化曲线
图 2 GN 涂层平面 SEM 图（a）；GN 涂层断面 SEM 图
（b）；GN 涂层 EDX 中 C、N、O 和 Si 元素的 Mapping 如图 4 所示。

图（c~f）
Fig. 2 SEM images of plane of GN coating (a), cross-
section of GN coating (b), corresponding EDX C,
N, O and Si elements mapping images of GN
coating (c~f)

2.3 接触角分析
接触角是涂层润湿程度的量度，若 θ<90，则
固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角
越小，表示润湿性越好；若θ>90，则固体表面是
疏水性的。不同老化时间胶体所制备 GN 涂层的接

触角如图 3 所示。 图 4 胶体不同老化时间制备 GN 涂层动电位极化曲线
从图 3 可以看出，未镀膜的 Q235 钢片的接触 Fig. 4 Potentiodynamic polarization curves of coatings prepared
from sol with different aging time
角为 42，是亲水性的。当沉积上 GN 涂层后，随着

老化时间的延长，涂层的接触角逐渐增大，且由亲 由动电位极化曲线可以得出相应涂层的腐蚀电
水性变为疏水性。当老化时间为 2 h 时，GN 涂层的 位和腐蚀电流，进而通过下式计算出金属基底的腐
接触角为 86，涂层表面为亲水性。这主要是因为 蚀速率 R(cm/年)。
胶体在乙酸催化条件下的老化初期，硅烷的水解速 AI corr
率大于缩聚速率，烷氧基水解形成大量亲水性的 R  n F  87600
Si—OH，涂层呈亲水性表面。当老化时间为 4 h 时， 式中：A 为金属基体的原子量；I corr 为腐蚀电流密度
2
所制备涂层的接触角为 108，老化时间为 6 h 时， （A/cm ）；n 为电化学转移的电子数，取值 2；F 为法
3
所制备涂层的接触角为 103，涂层表面为疏水性。 拉第常数（26.8 Ah）；ρ为金属基体的密度，7.85 g/cm 。
这主要是因为随着老化时间的延长，硅烷的缩聚速 拟合计算得到金属基底的腐蚀速率结果如表 1
率加快，Si—OH 之间进行脱水缩聚反应形成 Si—O—Si 所示。在胶体老化的前 4 h，随着老化时间的延长，