2.5极化曲线图谱分析
图4为水性空白色漆及改性色漆的极化曲线。
图4 空白色漆及改性色漆的极化曲线
(a)—加入1%环氧改性硅溶胶;(b)—加入015%环氧改性硅溶胶;(c)—水性空白色漆;(d)—加入2%环氧改性硅溶胶;(e)—加入1.5%环氧改性硅溶胶
观察图4的曲线,加入0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆比其他配比的改性色漆有着明显的区别。首先,0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆比水性空白色漆的腐蚀电位要高。电位变高的原因是阴极反应的有效抑制(SiO2的等电点低,在pH>2时会出现负表面电荷)。其次,0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆的维钝电流比水性空白色漆的要低,这可以说明在阻止电化学腐蚀过程中,环氧改性硅溶胶改性的色漆涂层确实提供了一个物理及化学屏障。该化学屏障是表面改性作用。这个屏障在大约750mV的高电位会失去作用。水性空白色漆的极化曲线与015%环氧改性硅溶胶的改性色漆的极化曲线有着明显的区别。水性空白色漆有钝化区,水性空白色漆极化曲线从钝化区电流突然增大表明涂层被破坏。致钝电流较大表明进行了活跃的电化学反应。电位的持续增大结果是电流密度的快速增加。再次,0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆的腐蚀电流要比水性空白色漆要小得多。溶胶-凝胶过程得到的环氧改性硅溶胶在涂层中防腐蚀的作用,很大程度上取决于溶胶-凝胶过程中条件的控制。在实验中,溶胶的制备过程中使用了盐酸催化。通过酸催化可以得到线型的硅聚合物链。当涂覆于马口铁板上时,在干燥的过程中由于溶剂的挥发形成致密的涂膜时,基于线型硅聚合物链的溶胶-凝胶网状结构会遭到破坏。涂膜固化时会进一步进行缩聚反应,结果形成了更坚固的网状结构,这可以抵制毛细张力,阻止致密的溶胶-凝胶涂层的形成。通过图4可看出,相比水性空白色漆及其他配比的改性色漆,0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆的防腐蚀性能有着极大的增强。
2.6腐蚀前后涂层表观形貌分析
从极化曲线分析结果可得出,加入015%环氧改性硅溶胶的改性色漆具有良好的耐腐蚀性能。为了直观地反应涂层耐盐水腐蚀性能,在制备好的涂层表面用钢片画交叉线,然后将涂层浸泡于3.5%的NaCl溶液中7d,用数码照片记录了涂层腐蚀后的表观形貌。比较图5(a)和(b)可看出,涂层在315%NaCl溶液中浸泡7d后,未改性的水性空白色漆在划线交叉处已经被严重腐蚀,而加入0.5%环氧改性硅溶胶的改性色漆涂层在划线交叉处其腐蚀程度较轻。通过腐蚀后涂层表观形貌的图片,可得出结论:相比于空白色漆,加入015%环氧改性硅溶胶凝胶的改性色漆的耐腐蚀性能大大增加。
(a)—空白色漆涂层;(b)—015%改性水性色漆涂层
3 结语
(1)对制备的SiO2/改性水性丙烯酸铁红漆有机无机杂化涂层进行性能测试。实验结果发现:当KH560改性硅溶胶与空白水性丙烯酸铁红漆的配比为0.5%时,涂层的附着力、硬度、耐冲击性、柔韧性很好,同时涂层的耐酸、耐碱、耐汽油、耐蒸馏水、耐盐水效果达到实际使用水平。(2)通过对制备涂层进行TGA测试,发现当环氧改性硅溶胶与空白水性丙烯酸铁红漆的配比为0.5%时,涂层的耐高温性能很强。一方面是因为Si—O—Si键能较强,破坏其需要更高能量,另一方面,无机SiO2网络与丙烯酸乳液形成相互交联的互穿结构,使得聚合物链段在热应力作用下的运动变得困难,从而显著提高了杂化涂料的耐热性。极化曲线测试发现,改性色漆涂层的耐腐蚀性能很高。
