Page 31 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 姚红蕊，等: 纳米氧化物颗粒增强环氧涂层防护性能的研究进展 ·665·

这是因为当腐蚀介质渗透入介孔型纳米 TiO 2/EP 料。结果表明，纳米 TiO 2 修饰 GO 既可以防止纳米
复合涂层时，水分子将被吸附到介孔 TiO 2 的孔道中 TiO 2 的聚集，又可以使 GO 纳米片在 EP 涂层中从
直至饱和，同时介孔结构还能够延长腐蚀介质的传 紧密堆积状态变为松散状态，增加 GO 的层间距离
输路径，进一步增强 EP 复合涂层的防护性能。 （如图 5 所示）。GPTMS 则提高了 TiO 2 /GO 在涂层
但由于纳米 TiO 2 表面存在大量的活性羟基，在 中的相容性，同时能够通过共价键将 EP 涂层与铝
引入 EP 的过程中易发生团聚，导致纳米 TiO 2 /EP 复 基体连接，获得良好的结合强度，增强涂层的防护
合涂层的防护效果不能达到预期。因此，可采用偶 性能。电化学测试结果表明，在相同腐蚀环境中，
联剂等对纳米 TiO 2 表面进行修饰，从而提高其在 TiO 2 /GOEP 复合涂层的腐蚀电流密度与纯 EP 涂层
EP 中的分散稳定性。WANG 等 [19] 采用不同相对分 相比下降近 2 个数量级。贾涉等 [24] 首先采用 KH-550
子质量的聚乙烯亚胺（PEI）改性介孔型 TiO 2 ，并 修饰纳米 TiO 2 表面，再通过溶液共混法制备纳米
制备 EP 复合涂层。结果表明，PEI 处理后的介孔 TiO 2 -Zn-Al/水性 EP 复合涂层。实验结果表明，与纯
TiO 2 在树脂中的分散性得到改善，其中介孔型 Zn-Al/水性 EP 复合涂层相比，当纳米 TiO 2 质量分
TiO 2 /PEI（相对分子质量 M w =600）的分散性最佳。 数为 4%时，复 合涂层的腐 蚀电流密度 （ 9.86×
2
–6
除此之外，PEI 还能够与 EP 发生反应，增强 EP 涂 10 A/cm ）降低了 1 个数量级。这归因于纳米 TiO 2
层的致密性。电化学测试结果表明，介孔型 TiO 2 /PEI 高效填充于 Zn-Al 片层间隙以及涂层孔洞中，一定
（M w =600）EP 复合涂层比纯 EP 涂层具有更高的低 程度上减缓了基体的腐蚀。
7
2
频阻抗值，可达 9.87×10 Ω·cm 以上。安成强等 [20]
采用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）化学接枝改
性纳米 TiO 2 颗粒，并通过超声分散将改性纳米 TiO 2
均匀分散在水性 EP 中。结果表明，纳米 TiO 2 颗粒
表面 APTES 的多齿螺旋结构能够提高水性 EP 的交
联程度，增加涂层致密性，从而提升复合涂层的腐

蚀防护性能。APTES（质量分数为 20%）改性的纳 图 4 涂覆纯 EP 涂层（a）和 TiO 2 /PANI 颗粒改性 EP 复
米 TiO 2 /EP 复合涂层浸泡 168 h 后，其涂层电阻是纯 合涂层（b）的钢基体表面接触角 [22]
水性 EP 涂层的 12 倍，电荷转移电阻是纯水性 EP Fig. 4 Contact angle measurements on the surface of steel
涂层的 18 倍，表现出最佳的防护性能。章艳玲等 [21] coated by pure epoxy coating (a) and coating with
[22]
TiO 2 /PANI particles modification (b)
采用 KH-560 修饰纳米 TiO 2 ，并研究改性后纳米 TiO 2
对 EP 涂层防腐性能的影响。结果表明，KH-550 改
性的 TiO 2 与涂层相容性明显改善，当其添加量为
100 mg/L 时，纳米 TiO 2 /EP 复合涂层表现出最佳的
防护性能。
此外，还有研究者考察了 TiO 2 疏水化改性对复
合涂层防护性能的影响。LIU 等 [22] 通过原位聚合方
法合成了 TiO 2 /聚苯胺（PANI）颗粒并分散到水性
EP 涂料中。结果表明，含 TiO 2 /PAIN 颗粒的 EP 复
合涂层与 TiO 2 /EP 复合涂层相比，具有自修复能力
和更高的阻抗值，防护性能更佳。这主要是因为
TiO 2 /PANI 颗粒能够增加涂层表面粗糙度，使涂层
的水接触角增加到 75°±1°（如图 4 所示），降低了涂
层的亲水性；同时，TiO 2 /PANI 颗粒还能够通过氧化
还原反应促进金属基体表面形成钝化膜，阻止电解质
溶液向基体内部传输，进一步增强涂层的防护作用。 图 5 纳米 TiO 2 /GO 的防腐机理图 [23]
Fig. 5 Schematic representation of anticorrosion mechanism
除上述研究之外，科研人员也常将纳米 TiO 2 与 by TiO 2 /GO epoxy coating [23]
二维材料协同使用，进一步增强涂层的阻隔性能。
LIU 等 [23] 通过化学键将纳米 TiO 2 负载在 GO 表面， 纳米 TiO 2 颗粒的结构不同，提升涂层防腐性能
并通过 γ-(2,3- 环氧丙氧基 ) 丙基三甲氧基硅烷 的程度和机理也不同，其中介孔结构对涂层防腐性
（GPTMS）对 TiO 2 /GO 表面进行处理制备防腐填 能的改性效果比其他结构更加显著。与纳米 SiO 2 研