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环氧涂层广泛用于海洋环境中金属基材的腐蚀防护。但现役防腐涂层内有机树脂与无机颜填料间的结合主要为弱的物理相互作用,二者表面能差异很大,界面亲和力差、浸润性不佳,颜填料易析出和团聚,从而在涂层中产生大量缺陷和空隙。在环境因素作用下很容易在界面处诱发缺陷和应力集中,引起涂层出现脆化开裂、膜下腐蚀等问题,导致涂层的防腐效率下降、寿命缩短。本文以此为研究背景,在颜填料表面接枝涂料树脂,将树脂与颜填料的物理结合界面转变为适量的化学键合方式,从而使树脂与颜填料融为一体,解决防腐涂层内的有机/无机界面问题。在此基础上寻找综合提升涂层防腐性能以及防腐寿命的最佳途径。 选择纳米二氧化硅/环氧树脂、云母/环氧树脂两种涂料体系为研究对象。首先,分别以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)为桥接剂,成功地将环氧树脂接枝到纳米二氧化硅和云母的表面,制备出键合填料。红外光谱(FTIR)、热失重(TGA)实验结果证实,填料表面键合了环氧树脂链段;透射电镜(TEM)观察发现键合填料的分散性明显好于原始填料。 其次,将键合填料和原始填料以不同的质量分数添加到环氧清漆中制成防腐涂层。系统研究了涂层的综合性能,结果表明,填料表面键合环氧树脂后使得:涂层的断裂强度和伸长率显著提高;涂层的附着力增加且断裂方式由界面断裂为主转变为本体断裂为主;涂层的饱和吸水率明显降低且减缓了水的扩散速率;增大了涂层的接触角并赋予涂层一定的憎水性;涂层的耐盐雾时间得以延长。 最后,利用电化学阻抗原位检测技术(EIS)研究涂层的失效过程,建立不同的等效电路模型对涂层-金属复合电极的阻抗谱进行解析,并拟合出涂层电容Cc和涂层电阻Rc随浸泡时间的变化规律。结果表明:随着浸泡时间的增加,原始涂层Cc值明显升高而Rc值显著降低,而键合涂层的Cc值和Rc值变化不明显,原因在于键合涂层中填料-树脂界面亲和性的提高,抑制了界面处缺陷和应力集中的发生,不仅使涂层腐蚀产物扩散行为消失,而且延长了涂层对金属基体的保护时间。