Page 213 - 《精细化工》2021年第6期

第 6 期 刘 雷，等: 十八胺改性纳米 SiO 2 的制备及在水性环氧防腐涂料中的应用 ·1275·

2.4 E-SiO 2 、ODA-SiO 2 的形貌观察 ODA 接枝后（图 4c），纳米 SiO 2 表面明显有一层毛
图 4 是 E-SiO 2 、ODA-SiO 2 的 SEM 图。从图 4a、 绒状物，且在反应过程中，各部位所受机械搅拌作
b 可以看出，E-SiO 2 呈规则球形，平均粒径在 200 nm 用不同，有少量微球发生破碎，但 ODA-SiO 2 的形
左右，未接枝前表面环氧基化 SiO 2 球表面较为光滑， 貌与 E-SiO 2 形貌基本一致，表明 ODA 的接枝对 SiO 2
可能会看到少量毛绒状物，是 KH560 加入所致；经 的形貌不产生影响。

图 4 E-SiO 2 （a、b）、ODA-SiO 2 （c）的 SEM 图
Fig. 4 SEM images of E-SiO 2 (a, b) and ODA-SiO 2 (c)

2.5 涂膜性能测试分析 线，可拟合为一次函数 [25] 。由 Tafel 区域可以得到
表 2 是 EP-0~EP-4 涂膜的附着力、硬度和冲击 腐蚀电位、腐蚀电流。图 5 为 5 种马口铁试样在质
强度测试结果。由表 2 可知，环氧树脂涂膜中含有 量分数为 3.5% NaCl 水溶液中浸泡 72 h 后的极化曲
羟基、醚键等极性基团，赋予涂层良好的物理性能， 线。由图 5 可知，极化曲线在阴极、阳极分支上均
EP-1、EP-2、EP-3 涂膜对马口铁的附着力可达到 0 存在线性 Tafel 区域，斜率越小表明反应阻力越小，
级，轻易无法从基体上剥离；EP-2、EP-3 铅笔硬度 试样的腐蚀速率越高，反之斜率越大则试样的腐蚀
为 2H，具有抵抗擦划、机械碰撞等外界损坏的能力； 速率越小。由极化曲线可以看出，纯环氧涂层的腐
2
涂膜的冲击强度从 EP-0 的 15.6 kJ/m 提高到 EP-3 蚀电流较大，腐蚀电位向更正的方向移动，表明纯
2
的 18.8 kJ/m ，力学性能达到行业标准，确保了涂膜 环氧涂层对腐蚀介质的阻隔效果较差。与纯环氧涂
在受外界机械冲击下仍能保持自身完整性。因为随 层相比，添加 E-SiO 2 的环氧涂层（EP-1）的腐蚀电
着 E-SiO 2 、ODA-SiO 2 的加入，纳米材料的表面原子 位（相对于 SCE 为–0.542 V）增加，腐蚀电流降低，
所占比例较大，表面原子周围由于缺少相邻的原子， 这是因为 SiO 2 具有较大的比表面积，延缓了腐蚀介
具有不饱和性，在与其他组分作用时，能在两个混 质的扩散，涂层与金属基体之间的界面处形成 Si—
合相之间产生很大的作用力 [24] ，同时 ODA 作为柔 O—Fe 共价键 [26] ，有效提高了涂层的耐腐蚀性能。
性链段能有效增加环氧涂层的交联度，使涂层的物 经 ODA 接枝 SiO 2 后，含 ODA-SiO 2 环氧涂层（EP-2~
理性能有所提高；当 E-SiO 2 、ODA-SiO 2 加入量一定 EP-4）的电流密度明显降低，腐蚀电位向正向移动。
时，在环氧涂层中发生团聚现象，分散不均匀，从 添加 0.3% ODA-SiO 2 的环氧涂层与其他涂层相比，
而导致涂膜物理性能下降。 具有更大的腐蚀电位（–0.362 V），腐蚀电流向最低
移动，对金属表现出优异的防腐性能。
表 2 涂膜性能测试
Table 2 Coating performance test
2
样品 附着力/级 硬度 冲击强度/(kJ/m )
EP-0 1 H 15.6
EP-1 0 H 16.2
EP-2 0 2H 17.6
EP-3 0 2H 18.8
EP-4 1 H 18.2

2.6 极化曲线测试分析
动电位极化曲线测试是表征电极腐蚀速率的一

个重要手段，极化曲线包括线性极化区、弱极化区 图 5 环氧涂层的极化曲线
和强极化区（Tafel），强极化区的 E-logi 接近于直 Fig. 5 Polarization curves of epoxy coatings