朱占勃 張 晨 趙景茂*

(1.北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100029；2.國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司 華南分公司， 廣州 510620)

引 言

在金屬表面涂敷有機(jī)涂層是一種十分有效的金屬防腐蝕方法[1]。有機(jī)涂層在金屬基材和腐蝕環(huán)境之間起著隔絕作用，阻礙腐蝕介質(zhì)(例如氧氣、水和Cl-等離子)滲透到金屬表面。然而，有機(jī)涂料中一般含有大量的易揮發(fā)有機(jī)物，會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染的問(wèn)題。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越發(fā)重視，有機(jī)涂料逐漸向高固含、無(wú)溶劑和水性化方向發(fā)展，其中水性涂料近幾年來(lái)發(fā)展較快，但是，水性涂料在苛刻的腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用仍然有限[2-4]。近年來(lái)，研究人員通過(guò)加入各種防腐蝕顏料、納米顆粒等來(lái)提高水性涂層的耐腐蝕能力[5-6]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

使用馬口鐵作為基體，試樣尺寸為120 mm×50 mm×0.3 mm，試樣經(jīng)砂紙打磨后，依次用丙酮、乙醇除油，吹干備用。

六水合硝酸鋅(Zn(NO3)2·6H2O)、九水合硝酸鋁(Al(NO3)3·9H2O)、九水合碳酸鈉(Na2CO3·9H2O)、氫氧化鈉(NaOH)、二水合鎢酸鈉(Na2WO4·2H2O)、硝酸，均為分析純，北京市通廣精細(xì)化工公司。水性涂料為雙組份涂料：水性環(huán)氧樹脂MU601A和改性胺環(huán)氧固化劑CU- 2350，上海潤(rùn)碳新材料科技有限公司。

1.3 含有LDH- 的水性涂層制備

1.4 表征與測(cè)試

采用日本島津公司的XRD- 6000型X射線衍射儀(XRD)分析樣品的晶體結(jié)構(gòu)，CuKα輻射(波長(zhǎng)為0.154 18 nm)，掃描范圍5°～33°，掃描速率10(°)/min，管電壓40 kV，管電流40 mA；采用德國(guó)布魯克公司的TENSOR27型傅里葉變換紅外光譜儀(FT- IR)測(cè)定樣品的表面基團(tuán)，掃描范圍4 000～400 cm-1；采用日本日立公司的HITACHI S- 4700型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察樣品的微觀形貌；使用廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室用品有限公司的BGD500型數(shù)顯拉開法測(cè)試儀測(cè)試涂層的附著力。

1.5 鹽霧試驗(yàn)

使用LYW- 025型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。溶液為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)NaCl溶液，pH值為 6.5～7.2，進(jìn)行連續(xù)噴霧且噴霧量控制在1～2 mL/(h·80 cm2) ，鹽霧箱體的溫度控制在(35±2) ℃。將帶有劃痕的涂層樣板放入鹽霧箱，試驗(yàn)30天后取出，通過(guò)Quanta200F型電子顯微鏡(FEI公司)觀察劃痕處的腐蝕痕跡。

1.6 浸泡試驗(yàn)

2 結(jié)果與討論

2.1 LDH- 的表征結(jié)果

2.1.1晶體結(jié)構(gòu)

圖1 LDH- 和LDH- 的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of LDH-

2.1.2表面基團(tuán)

圖2 LDH- 和LDH- 的FT- IR譜圖Fig.2 FT- IR spectra of LDH-

2.1.3微觀形貌

圖3 LDH- 和LDH- 的SEM圖Fig.3 SEM images of LDH-

2.2 LDH- 涂層的表征結(jié)果

2.2.1微觀形貌

圖4 不同LDH- 添加濃度的水性涂層的SEM圖Fig.4 SEM images of waterborne coatings doped with LDH- in different proportions

2.2.2附著力

表1 涂層附著力隨LDH- 添加濃度的變化Table 1 Variation of coating adhesion with the proportionof LDH-

2.3 LDH- 涂層的耐腐蝕性能

2.3.1鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

圖5 不同LDH- 添加濃度的水性涂層在進(jìn)行30天鹽霧試驗(yàn)后的SEM圖Fig.5 SEM images of waterborne coatings doped with LDH- in different proportions in salt spray tests for 30 days

2.3.2浸泡試驗(yàn)結(jié)果

圖6 不同LDH- 添加濃度的水性涂層在3.5% NaCl溶液中浸泡1 h時(shí)的EIS譜圖Fig.6 EIS of waterborne coatings doped with LDH- in different proportions in 3.5% NaCl solution for 1 h

圖7 EIS擬合的等效電路Fig.7 Equivalent circuits of EIS fitting

表2 不同LDH- 添加濃度的水性涂層的EIS擬合結(jié)果Table 2 EIS fitting results of waterborne coatings doped with LDH- in different proportions

圖8 空白涂層和添加3% LDH- 的涂層在3.5% NaCl溶液中浸泡不同時(shí)間的EIS譜圖Fig.8 EIS of blank coating and doped 3% LDH- coating immersed in 3.5% NaCl solution for different times

3 結(jié)論