【摘 要】
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金属腐蚀是造成设备结构破坏的重要因素之一,往往会导致停工损失,甚至引发生产事故。为防止或延缓金属腐蚀,涂层防护是最为普遍应用的。环氧树脂由于其优秀的粘附性和耐化学药品能力,而被广泛用作涂料领域。作为一种热固性树脂,其本身具有的高交联度,使得固化都的环氧树脂的强度和刚性都很高;然而,环氧树脂在固化过程中,溶剂蒸发使得涂膜产生细小裂缝,加速了腐蚀介质穿透涂层的速度,降低了涂层的防腐性能。提升环氧树脂的
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金属腐蚀是造成设备结构破坏的重要因素之一,往往会导致停工损失,甚至引发生产事故。为防止或延缓金属腐蚀,涂层防护是最为普遍应用的。环氧树脂由于其优秀的粘附性和耐化学药品能力,而被广泛用作涂料领域。作为一种热固性树脂,其本身具有的高交联度,使得固化都的环氧树脂的强度和刚性都很高;然而,环氧树脂在固化过程中,溶剂蒸发使得涂膜产生细小裂缝,加速了腐蚀介质穿透涂层的速度,降低了涂层的防腐性能。提升环氧树脂的防腐性能是当前工业生产研究中所重点关注的,纳米材料由于其小尺寸、高比表面积以及优秀的功能性等特点,在涂层防腐改性中占据着重要地位,其中碳纳米点是近年来新引入防腐领域的新成员,作为缓蚀剂时表现出了优异的腐蚀抑制能力。因此,本文将以市场中广泛应用的环氧树脂涂层为研究对象,探究添加碳纳米点材料对涂层防腐性能的影响,并分析防腐效果提升的内在机理,为环氧树脂防腐性能的提升提供理论和技术支撑。本文通过“自下而上”的技术路线,采用水热法,以一水合柠檬酸为碳源,以乙二胺为氮源合成氮掺杂碳纳米点（CNDs）,通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、紫外可见光分光光度计（UV-vis）和X射线光电子能谱（XPS）技术研究并表征了氮掺杂碳纳米点（CNDs）的微观形貌和化学结构。并将其作为环氧树脂涂层填料,分别制备了新型氮掺杂碳纳米点溶剂型（CNDs/epoxy）环氧复合涂层和新型氮掺杂碳纳米点水性环氧（CNDs/EP）复合涂层。防腐性能研究方面,采用重量法分别研究了新型氮掺杂碳纳米点溶剂型（CNDs/epoxy）环氧复合涂层和新型氮掺杂碳纳米点水性环氧（CNDs/EP）复合涂层的吸水性,采用电化学工作站研究了它们的耐蚀性能。结果表明,CNDs的添加能够有效改变涂层的吸水性,和耐蚀性能。对于溶剂型环氧复合涂层,当CNDs在涂层中的质量分数为0.15wt.%时,涂层的吸水性得到改善,且耐蚀性能最佳,在3.5wt.%氯化钠溶液中浸泡480小时后,涂层的低频阻抗仍保持在1.85×1010ohm·cm~2,涂层孔隙率则为6.23×10-9cm-2,表明0.15wt.%CNDs/epoxy复合涂层在3.5wt.%氯化钠溶液中表现出优秀的耐蚀性能。对于水性环氧复合涂层,当CNDs在涂层中的质量分数为2wt.%时,涂层的吸水性最低,且耐蚀性能最佳,在3.5wt.%浸泡240小时后,涂层的低频阻抗仍保持在2.16×10~9ohm·cm~2,涂层孔隙率则为2.31×10-8cm-2,表明2wt.%CNDs/EP复合涂层在3.5wt.%氯化钠溶液中表现出优秀的耐蚀性能。基于涂层各项表征分析结果,对CNDs纳米颗粒作为填料在环氧涂层中的防腐机理进行了探究,研究表明CNDs的添加有效阻隔了腐蚀介质在环氧树脂涂层中的渗透,阻隔性能的提升使得涂层能更好的抵挡腐蚀介质的侵蚀,极大提升了环氧树脂涂层的防腐性能。
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