Page 75 - 《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 ·1357·

为进一步分析不同老化时间涂层防腐蚀性能的 后，随着老化时间的延长，Si—OH 的缩聚度仍继续
演变过程，采用如图 5d 所示的等效电路模型对 Bode 增加，但是 Si—OH 数量的减少影响了涂层与金属
和相位角数据进行拟合，所得拟合数据如表 2 所示。 基底之间氢键和化学键的形成，从而导致 GN 涂层
在图 5d 中，R s 代表溶液电阻，R ct 代表涂层电阻， 防腐蚀性能的减弱。由此可见，涂层中 Si—OH 与
Q dl 代表常相位元件。从表 2 拟合数据结果可以看出， Si—O—Si 两种结构含量的配比决定了涂层的防腐
当胶体老化 4 h 时涂层的 Q dl-n 最大，说明涂层的均 蚀性能，且两种结构合适的配比可以通过 FTIR 测
匀性更好，涂层中的孔隙结构最少 [24] 。R ct 最大，则 试结果确定。
表明老化 4 h 的胶体所制备的涂层具有更优异的防
腐蚀性能。

表 2 胶体不同老化时间 GN 涂层的 EIS 拟合数据
Table 2 Electrochemical parameters obtained from the EIS
spectra of GN coatings prepared from sol with
different aging time
①
R s/ R ct/ Q dl-Y 0 / ② 拟合
样品 2 2 Q dl-n
n
2
4
(Ωcm ) (kΩcm ) 〔10 S/(cm s )〕 方差
1 h 9.32 680 3.7924 0.8181 0.098
2 h 15.85 1906 2.6514 0.7137 0.054
3 h 12.24 1885 2.6136 0.6980 0.024
4 h 15.22 5457 0.4816 0.7389 0.023
5 h 17.63 3112 0.9854 0.6673 0.067
6 h 17.9 3691 0.7414 0.6988 0.034
2
n
①Q dl-Y 0：常相位元件的一个参数，量纲为 S/(cm s )，总
取正值；②Q dl-n：常相位元件的一个参数，为无量纲指数。

2.6 涂层防腐蚀机理
涂层防腐蚀性能的优劣主要基于其内部 Si—
OH 的含量和 Si—O—Si 网络结构的致密程度。涂层
中 Si—OH 可以与 Q235 基底界面上的 Fe—OH 形成

氢键或者脱水缩聚形成 Fe—O—Si，以增强涂层与
图 6 GN 涂层与 Q235 基底界面结构示意图（a），不同
基底的结合力，而涂层中的 Si—O—Si 网络结构则
老化时间胶体的红外谱图（b）
决定了涂层的致密性，如图 6a 所示。为了进一步探 Fig. 6 Scheme of the interface structure between GN coating
究胶体老化时间对 GN 涂层防腐蚀性能的影响规 and Q235 substrate (a) and FTIR spectra of GN sol
with different aging time (b)
律，本文采用 FTIR 表征手段对不同老化时间胶体
所含化学基团的变化情况进行追踪，结果如图 6b 所 2.7 涂层附着力
–1
示。从图 6b 可以看出，在 952 cm 处的吸收峰，其
涂层的附着力是评价涂层耐摩擦性能与使用寿
峰位随胶体老化时间的延长向低波数方向移动，即
–1
–1
由 2 h 时的 952 cm 移至 4 h 时的 931 cm ，继而移 命的重要指标之一。将老化时间为 4 h 的 GN 溶胶
所制备的涂层经 120 ℃处理 2 h 后参考 ISO2409 标
–1
–1
至 6 h 时的 923 cm 。由于 952~923 cm 范围的吸 准用划格法测试涂层的附着力。因涂层厚度约为
收峰是由 Si—OH 和 Si—O—Si 共同作用的结果 [25-26] 。
3.5 µm，硬质基底，采用百格刀划格，后经压敏胶
因此，这种变化归因于 Si—OH 缩聚度的增加。基
带压实和撕开，检查切割部位，涂层表面光滑，偶
于上述认识与 FTIR 表征结果，对 GN 涂层的防腐蚀
见刀口处由极少量的小碎片剥离，故判断涂层可达
性能随着老化时间的延长先增强后减弱的现象进行
附着力 1 级。根据 ISO12944-6 中规定，涂层附着力
解释。在老化前 4 h 胶体结构中含有大量 Si—OH，
性能达到 1 级合格。
可以充分地与金属基底形成氢键或化学键，此时
Si—OH 的缩聚度即 Si—O—Si 网络结构的致密性的 3 结论
提高对增强涂层防腐蚀性能非常有利。因此，当涂
层的 Si—O—Si 网络结构随老化时间的延长而变得 通过胺基-环氧基开环反应制备出前驱体，经溶
更加致密时，其防腐蚀性能也随之增强。当超过 4 h 胶-凝胶和浸渍-提拉法获得含羟基有机桥联聚倍半