Page 210 - 《精细化工》2021年第6期
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·1272·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            来巨额损失，所造成的间接损失和危害则更加严重，                            基三甲氧基硅烷（KH560）为原料，采用溶胶-凝胶
            如桥梁坍塌、输油管道开裂等              [3-4] 。目前，金属的主          法制备表面环氧基化的纳米 SiO 2 （E-SiO 2 ），室温下
            要防腐措施由传统的牺牲阳极保护，逐渐发展到隔                             通过十八胺（ODA）的伯胺端基（—NH 2 ）与纳米
                                          [5]
            绝电解质、外加电流阴极保护等 ，其中通过在金                             SiO 2 表面的环氧基（C—O—C）进行反应得到 ODA-
            属表面涂覆防腐涂层来有效抑制腐蚀介质的方法简                             SiO 2 ，再以 ODA-SiO 2 、环氧树脂、水性环氧固化剂、
            便可行。常用的防腐涂料有聚氨酯、氟碳树脂、酚                             消泡剂、流平剂制备水性环氧涂料，对涂料的防腐
            醛树脂、环氧树脂         [6-9] 等。                          性能进行实验，以期将该环氧复合涂层用于钢铁基
                 环氧树脂是一种重要的热固化材料，由于其优                          材表面，增强其耐腐蚀性能。
            异的物理屏蔽效应、良好的力学性质、附着力和耐
            化学性，被广泛应用于防腐涂料               [10] 。然而，随着环          1   实验部分
            境法规的限制和环保意识的提高，传统溶剂型环氧
                                                               1.1   试剂与仪器
            树脂中含有挥发性有机化合物（VOC），限制了其在                               环氧树脂（E-51）、水性环氧固化剂（QG-628），
            涂料中的应用       [11] 。水性环氧涂料因其对环境友好、                  均为工业级，无锡钱广化工原料有限公司；水性消
            无毒无害，受到人们的高度重视，但是在固化过程                             泡剂（DF-892）、水性流平剂（SP-941），均为工业
            中，环氧树脂中亲水基团易形成极性通道，导致蒸                             级，东莞市德丰消泡有限公司；十六烷基三甲基溴
            汽扩散的屏蔽能力和耐湿性能降低                 [12-13] 。由于这些      化铵（CTAB）、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅
            不可避免的缺点，环氧涂层在短期内很容易发生附                             烷（KH560，质量分数 98%），AR，上海麦克林生
            着力损失和涂层起泡，从而导致防腐性能下降。研                             化科技有限公司；正硅酸四乙酯（TEOS）、十八胺
            究表明，与纯有机涂层相比，将二氧化硅、氧化石                             （ODA）、氨水、无水乙醇，AR，国药集团化学试
            墨烯、六方氮化硼等          [14-16] 应用于水性环氧树脂中，             剂有限公司；去离子水，自制。
            能增强涂层的阻隔效果，减少电解质向金属界面的                                 Nexus-870 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
            扩散。其中，纳米 SiO 2 具有硬度高、折射率低、成                        Nicolet 公司；STA449F3 型同步热分析仪，德国耐
            本低、紫外吸收能力强等特点              [17] ，在环氧涂料中的           驰公司；Escalab-250 型 X 射线光电子能谱仪，美国
            应用引起人们广泛的关注。如王佳平等                   [18] 利用不同      Thermo-VG 公司；S-4800 型扫描电子显微镜，日本
            比例的正硅酸四乙酯（TEOS）和正硅酸四甲酯                             Hitachi 公司；QHQ 型铅笔硬度计，深圳速德瑞科技
            （TMOS）复配作为硅源来制备纳米 SiO 2 ，并用                        有限公司；QF2-Ⅱ型附着力试验仪，天津材料试验
            KH-550 对其进行改性，制备环氧/纳米 SiO 2 复合涂                    厂；CHI660E 型电化学工作站，上海辰华仪器有限
            层，并对复合涂层的性能进行测试，结果表明，当                             公司；ZBC1400-1 型冲击试验机、LX-60 型盐雾试
            TEOS 与 TMOS 的物质的量比为 1∶1 时，环氧/纳                     验机，上海魅宇仪器设备有限公司。
            米 SiO 2 复合涂层防腐性能最好；MOHAMMAD                        1.2   步骤
            等 [19] 探究了不同 SiO 2 含量的环氧复合涂层在质量                    1.2.1   十八胺改性纳米 SiO 2 （ODA-SiO 2 ）的制备
            分数为 3.5% NaCl 水溶液中浸泡不同时间的电化学                           采用溶胶-凝胶法制备 E-SiO 2         [22] ：先将 CTAB
            阻抗谱，结果表明，当加入质量分数为 5%的纳米                            （0.35 g）、去离子水（100 mL）、乙醇（60 mL）、
            SiO 2 时，涂层的耐蚀性最高。虽然纳米 SiO 2 可以                     氨水（2 mL）加入三口烧瓶中，在不断搅拌下分别
            有效提高涂层的耐腐蚀性能，但通过改性 SiO 2 来探                        加入 TEOS（1.70 g）、KH560（0.50 g），搅拌均匀
            究其对环氧涂层的耐腐蚀性能的研究较少。十八胺                             后升温至 55  ℃，反应 24 h。反应完成后，将得到
            常用于提高材料表面的疏水性能，DONG 等                   [20] 将十    的沉淀物以 2000 r/min 离心 3 min，并用去离子水和
            八胺接枝到黄麻纤维表面，黄麻纤维表面疏水性有                             乙醇洗涤数次，除去残留的试剂，得到白色产物，
            所提高；LIU 等     [21] 采用十八胺接枝环氧树脂，表明经                 置于 60  ℃真空干燥 24 h 得到白色粉末，即 E-SiO 2 。
            十八胺接枝可有效改善环氧树脂的疏水性能。同时                                 称取 0.20 g E-SiO 2 溶于 100 mL 去离子水中，
            十八胺作为一种优异的缓蚀剂，具有较长的分子链                             超声 30 min 形成均匀的分散液；称取 0.50 g ODA
            和低表面能，可使改性后的纳米 SiO 2 易于分散，附                        加入 80 mL 无水乙醇，搅拌均匀；待 ODA 全部溶
            着在环氧涂层的表面，增强涂层的憎水性能和屏蔽                             解后，将 ODA 乙醇溶液加入 E-SiO 2 分散液中，室
            能力。                                                温下磁力搅拌反应 24 h，反应结束后用去离子水洗
                 基于此，本文以正硅酸四乙酯（TEOS）、十六                        涤、离心数次，得到的固体在 60  ℃真空干燥后，
            烷基三甲基溴化铵（CTAB）、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙                      即得 ODA-SiO 2 白色粉末。合成路线如下所示：
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