Page 240 - 《精细化工》2023年第8期

·1854· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

2
蒸气透过率下降到 112.58 g/(m ·d)；TGO-EP 的水蒸气
2
透过率最低，为 71.05 g/(m ·d)。这是由于 GO 与聚合
物形成的共价键复合，显著改善了环氧树脂的微观缺
陷，与 SEM 测试结果一致。图 6B 为涂层在金属基体
上的附着强度与在 NaCl 质量分数 3.5%溶液中浸泡时
间的关系曲线。由图 6B 可知，TGO-EP 涂层在整个浸
渍期的附着强度整体上优于其他涂层。浸渍 10 d 后附
着强度为 4.34 MPa，浸渍 20 d 后附着强度降至
3.04 MPa，均高于同期对比样品 EP 和 GO-EP。

图 7 EP、GO-EP 和 TGO-EP 涂覆马口铁的极化曲线
Fig. 7 Polarization curves of EP, GO-EP and TGO-EP
coated tinplates

表 1 涂层 Tafel 曲线测试结果
Table 1 Results of Tafel test of coating samples
E corr/ I corr/ 2
2 b a b c R p/(Ω·cm )
(V vs. SCE) (A/cm )
–8
EP –0.267 5.44×10 4.96 4.92 1.97×10 7
GO-EP –0.158 2.83×10 4.86 4.93 3.75×10 7
–8
–8
TGO-EP –0.125 1.09×10 4.85 4.90 9.71×10 7

2.6.2 涂层的 EIS 表征
EIS 常用于在不破坏涂层的前提下测试涂层防
腐性能，EP、GO-EP 和 TGO-EP 涂层在质量分数
3.5%的 NaCl 溶液中浸泡 1 和 20 d 时的 Nyquist 曲线
和 Bode 曲线如图 8 所示。
Bode 图中，1.0×10 –2 Hz 时的阻抗|Z|(Z f = 10 mHz )
用来表征腐蚀防护能力。高频、中频和低频 Bode
相角的时间常数与涂层的相容性和金属基体的腐
[19,25]
蚀响应有关 。Nyquist 曲线电容阻抗半径越大，
图 6 乳胶膜的水蒸气透过率（A）；涂层在质量分数 3.5% 腐蚀效率越低。浸泡 1 d 时的 EIS 曲线结果表明，
NaCl 溶液中浸泡后的附着强度（B）
Fig. 6 Water vaper transmittance of latex films (A); Adhesion Nyquist 曲线（图 8B）由 1 个电容环组成，说明环
–
strength of coatings immersing in mass faction 3.5% 氧涂层在浸泡开始时保护碳钢不受腐蚀离子（Cl ）
NaCl solution (B) 的影响，且 TGO-EP 的电容阻抗半径最大。Bode 曲

8
2
2.6 电化学性能测试 线（图 8A）中 EP 的 Z f =10 mHz =1.684×10 Ω·cm ，GO-
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2
2.6.1 Tafel 测试结果分析 EP 的 Z f=10 mHz =2.62× 10 Ω·cm ；而 TGO-EP 复合涂
8
2
图 7 是 EP、GO-EP 和 TGO-EP 涂覆马口铁浸泡 层的低频阻抗最高，为 Z f=10 mHz =4.17×10 Ω·cm 。
在质量分数 3.5% NaCl 溶液中 24 h 的室温极化曲 浸泡 20 d 时，涂层的 Bode 曲线和 Nyquist 曲线
线。表 1 是腐蚀电位（E corr ）、腐蚀电流密度（I corr ）、 显示，所有涂层的低频阻抗均有不同程度的下降。
EP 和 GO-EP 的 Nyquist 曲线（图 8D 及其插图）显
极化曲线斜率（b a 、b c ，b a 为阳极塔菲尔斜率；b c
为阴极塔菲尔斜率）及极化阻抗（R p ）数据。 示出两个电容环，表明电解质与碳钢表面接触，引
由图 7 和表 1 可知，相比于 EP 涂层，GO-EP 起金属表面发生了电化学腐蚀反应。而 TGO-EP 只
和 TGO-EP 的腐蚀电位均有所提高，腐蚀电流密度 有一个电容半弧，说明腐蚀介质未达到金属表面。
均有所下降。其中，TGO-EP 的腐蚀电位从 EP 的 根据 Bode 曲线（图 8C）可以看出，EP 涂层的
8
–0.267 V 增大到–0.125 V，腐蚀电流密度从 EP 的 Z f=10 mHz 下降最大，从浸泡 1 d 时的 1.684×10 Ω·cm 2
–8
2
–8
2
6
2
5.44×10 A/cm 降低到 1.09×10 A/cm 。较低的腐 下降到 8.578×10 Ω·cm ，下降了两个数量级。GO-EP
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蚀电流密度和较高的腐蚀电位对应于更高的防腐效 涂层的低频阻抗同样从浸泡 1 d 的 2.62× 10 Ω·cm 2
7
2
[2]
率 。故 TGO-EP 复合涂层相对于 GO-EP 和 EP 复 下降到 1.97×10 Ω·cm ；TGO-EP 仍维持较高的低
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合涂层的防腐性能更好 [2,7] 。 频阻抗，Z f =10 mHz = 1.18×10 Ω·cm ，高于 GO-EP 一