纳米氧化铈/环氧防腐复合涂层的制备及性能研究

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yubowen251234
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在金属表面涂覆有机涂层是减缓或阻止金属发生腐蚀既经济又有效的一个方法,例如环氧树脂涂层。但环氧树脂本身质地脆,制备的涂层内部易产生孔洞缺陷,耐磨性能也相对较差,这些缺点极大程度限制了其应用,因此具有长效高性能的防腐涂层就成了当今工业的主要需求,而环氧涂层的改性工作引起了研究者的高度重视。本文从不同形貌的纳米稀土氧化物入手,制备多级结构的功能稀土氧化物复合粒子并作为填料,采用喷涂方法,在钢板表面制备出一系列耐腐蚀性能优异,机械性能稳健的环氧树脂复合涂层。本文的主要研究内容为以下几点:(1)以两种形貌的纳米氧化铈粒子,氧化铈纳米球和氧化铈纳米棒为原料,选用硅烷偶联剂KH560作为改性剂,对两种纳米粒子表面改性后填充到有机硅环氧树脂中,在钢板表面制备出性能稳定的防腐耐磨涂层。实验结果表明,两种形貌的纳米氧化铈均改善了环氧涂层的防腐耐磨性能,最佳添加量为3 wt.%,且氧化铈纳米棒的防腐耐磨效果优于氧化铈纳米球,3-FCNR/PVDF/EP涂层对基板的有效防护时间是3-FCNS/PVDF/EP的两倍,腐蚀电流密度降低到6.9×10-11 A/cm2,比3-FCNS/PVDF/EP低了一个数量级,表明填料粒子的形貌对环氧涂层防腐、减摩耐磨性能存在影响。(2)利用水热法,制备出具有二元结构、不同质量比的氧化铈/钨酸镍的复合粒子,经过KH560改性后添加到环氧树脂中制备出具有防腐耐磨性能的环氧复合涂层。结果表明:当氧化铈与钨酸镍质量比为4:3时,制备的环氧复合涂层具有最佳的防腐耐磨性能,该涂层在3.5 wt.%NaCl水溶液浸泡的后期(45天)仍能保持较高的阻抗模量值(7.36×108Ω/cm2),比纯环氧涂层高一个数量级,这主要是由于Ce3+与WO42-腐蚀抑制的协同作用。同时,经过10000转摩擦磨损后复合涂层的质量损失较纯环氧涂层减少56%,厚度损失量仅为只添加氧化铈环氧涂层的一半。(3)选用具有较大径厚比,抗渗透性能优异的玻璃鳞片为原料,利用可以提供二次反应平台的多巴胺(DA)对玻璃鳞片与氧化铈纳米棒进行复合,构建新型微纳“网笼”结构的玻璃鳞片/氧化铈纳米棒复合粒子,并利用KH560进行二次功能修饰。实验结果表明:在3.5 wt.%NaCl水溶液浸泡45天后,添加20 wt.%的玻璃鳞片/氧化铈复合粒子的环氧涂层的涂层阻值是只添加玻璃鳞片涂层的10倍,且低频区的阻抗模量值保持平稳,表现出优异的防腐性能,其单位时间摩擦损失量为0.0934 g,仅为纯环氧涂层的41.3%,表现出良好的耐磨性能。
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