Page 224 - 《精细化工》2023年第8期

·1838· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

2.6 复合涂层吸水率分析 从图 7 可以看出，交联剂 TMP 的加入使得复合
图 6 是复合材料的吸水率测试图。吸水率是衡 涂层表面水接触角略有增大，TMP 和改性 CNC 同
量涂层耐水性能的重要指标，对其抗腐蚀性能有重 时添加时复合涂层水接触角增加明显，表明 TMP 与
要影响。从图 6 可以看出，所有样品在水中浸泡 48 h 改性 CNC 的引入可以协同提高复合薄膜的疏水性。
后吸水率趋于稳定。样品 WPU-N-TMP 的吸水率最 当改性 CNC 的添加量为 1.5%时复合涂层水接触角
高，达到 21%左右；添加 TMP 后，由于内部交联使 增加到 80.9°，这可以解释为 WPU 在固化过程中，
薄膜对水分子的渗透起到一定的阻碍作用，样品 低表面能的疏水性 Si—O—Si 键和 Si—O—C 键部分
WPU-CNC-0.0 的吸水率降为 17%左右。随着 TMP 迁移到表面，导致其表面张力降低，使疏水性得到
一定提升。
与改性 CNC 共同添加，复合材料的吸水率大幅降
2.8 复合涂层的电化学极化曲线分析
低，其中 WPU-CNC-1.5 吸水率低至 6%左右，耐水
图 8 为复合涂层的电化学极化曲线。由曲线可
性优异。改性 CNC 的加入，提高了 WPU 链段的交
拟合出腐蚀电位（E corr ）、腐蚀电流密度（I corr ）和腐
联程度，内部结构更加致密；且改性 CNC 保持着纳
蚀速率（v corr ），复合涂层的电化学参数见表 1。由
米粒子小尺寸效应，能够阻挡 WPU 乳液干燥成膜
图 8 和表 1 可知，未涂覆涂层的 Q235 钢板的腐蚀
时水分挥发产生的缩孔，从而使水分子渗透路径更
–4
2
电位为–0.84 V，腐蚀电流密度为 8.72×10 A/cm ，
加曲折，吸水率下降。当改性 CNC 的添加量达到
涂覆涂层之后腐蚀电位得到了不同程度的提高。样
2.0%时，吸水率又呈上升趋势，结合 SEM 分析可知，
品 WPU-N-TMP 的腐蚀电位为–0.75 V，腐蚀电流密
应该是由于较多 CNC 的添加，使其与 WPU 基质难
2
–5
度为 6.88×10 A/cm ，当添加交联剂 TMP 后，样品
以很好地相容，发生迁移团聚，出现轻微相分离现 WPU-CNC-0.0 的腐蚀电位为–0.61 V，腐蚀电流密度
象，导致吸水率略升高。 为 1.76×10 A/cm ，表明适量添加交联剂可提高膜层
–5
2

防腐蚀性能。样品 WPU-CNC-1.5 的腐蚀电位达到最
2
–8
高（–0.38 V），腐蚀电流密度降到最小（9.76×10 A/cm ），
表明添加 TMP 与改性 CNC 对于涂层的耐腐蚀性能
有较明显的提升作用。无涂层钢板的腐蚀速率较高，
达到 10.12 mm/a，当在基体表面涂覆 WPU-CNC-1.5
–3
复合涂层后，腐蚀速率大幅下降至 1.14×10 mm/a。

图 6 复合涂层的吸水率
Fig. 6 Water absorption of composite coatings

2.7 水接触角测试
复合材料的表面水接触角如图 7 所示。

图 8 复合涂层的电化学极化曲线
Fig. 8 Electrochemical polarization curves of composite
coatings

表 1 复合涂层的电化学参数
Table 1 Electrochemical performance parameters of composite
coatings
2
样品 E corr/V I corr/(A/cm ) v corr/(mm/a)
无涂层钢板 –0.84 8.72×10 –4 10.12
WPU-N-TMP –0.75 6.88×10 –5 0.80
WPU-CNC-0.0 –0.61 1.76×10 –5 0.21
–2
WPU-CNC-0.5 –0.50 5.37×10 –6 6.26×10
–7 –3
WPU-CNC-1.0 –0.45 6.10×10 7.11×10
–3
图 7 复合涂层的表面水接触角 WPU-CNC-1.5 –0.38 9.76×10 –8 1.14×10
–3
Fig. 7 Water contact angle of composite coatings WPU-CNC-2.0 –0.42 2.18×10 –7 2.54×10