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二氧化硅环氧复合涂层的防腐性能

2022年04月29日 福建机械设备网

二氧化硅环氧复合涂层的防腐性能

在一项新的研究中,介孔二氧化硅纳米容器(MS)成功合成,功能化并加载钼酸钠作为缓蚀剂(MSInh)。

通过嵌入1wt%的环氧复合涂层将其涂覆在低碳钢基材上。%介孔二氧化硅与(E / MSInh)或不含(E / MS)抑制剂中国涂料在线coatingol.com。负载钼酸盐的合成介孔二氧化硅的表征证明了钼酸盐从E / MSInh释放的pH依赖性。根据该结果,通过将pH从1增加到14,观察到溶液中钼酸盐浓度增加160倍。

防腐蚀效果

通过电化学阻抗谱和电化学噪声分析评估复合涂层的腐蚀行为。在浸没时间内,E / MSInh和E / MS的电荷转移电阻分别从4×107降至3.1×104Ωcm2,从2.2×106降至2×103Ωcm2。结果表明,浸泡56天后,E / MSInh的耐腐蚀性较高,为3.5%(重量)。与E / MS相比,%NaCl溶液证实了释放的钼酸根离子的适当的腐蚀抑制作用。

该研究发表于:Progress in Organic Coatings Volume 126, January 2019, Pages 18-27.

概要介绍

腐蚀是许多行业中观察到的最常见和最关键的问题之一,如石油和天然气,水处理等[[1],[2],[3]]。为了解决这个问题,保护涂层已被广泛用于减少金属基材的腐蚀[4]。存在不同类型的涂层,其中聚合物涂层已广泛应用。然而,这些涂层很容易被破坏和腐蚀[[1],[2],[3],[4],[5],[6]]。虽然是一种增加耐腐蚀性的新方法涂料是用腐蚀抑制剂掺杂的,这可能会在相对较短的时间内导致腐蚀抑制剂的损失以及它们与涂层的不良相互作用[7]。

为了最大限度地减少这些问题,将腐蚀抑制剂填充到嵌入涂层基质中的无机颗粒中作为填料[[8],[9],[10],[11],[12]]。最近,微粒或纳米胶囊[[13],[14],[15],[16],[17]],离子交换物种[[18],[19],[20],[21],[22],[23],[24]],逐层聚电解质壳[[25],[26],[27],[28],[29],[30]]和多孔材料[[31],[32],[33],[34],[35]]已被用作用于腐蚀抑制剂的宿主其中它们之间的介孔二氧化硅颗粒已经获得了巨大的关注[31,34]。

介孔二氧化硅材料具有一些独特的特征,如蜂窝状六角形孔,内径在2-50nm范围内,高表面积(700-1500 m2?g-1),大孔体积(1 cm3?g- 1),化学稳定性高,易于功能化[36]。因此,为了控制抗腐蚀物质的释放,研究人员致力于有机物的加载[7,[37],[38],[39],[40],[41],[42],[43],[ 44],[45]]或无机[[46],[47],[48],[49]]抑制剂通过不同的方法进入介孔二氧化硅颗粒的孔隙,如减压直接加载[31],功能化过程[48],使用聚电解质[28],以及超分子开关的应用[[33],[34],[35]]。

虽然在一些技术中通过介孔二氧化硅的表面处理来抑制过早泄漏,但它仍然是直接加载技术的主要关注点。此外,为了加载抑制剂,可以通过改变pH,氧化还原电位,电压或它们的组合来进一步处理纳米容器的表面[[33],[34],[35]]。

例如,Borisova等人通过成功地将1H-苯并三唑(作为缓蚀剂)加载到多孔介孔二氧化硅中并应用混合溶胶 - 凝胶SiOx/ ZrOx复合层,观察到铝合金AA2024的耐腐蚀性增加。含有抑制剂的介孔二氧化硅[31]。相反,报道了含有非常高量的负载2-巯基苯并噻唑的中孔二氧化硅的涂层的抗腐蚀效率的损失[50]。此外,Zea等人。表明溶胶 - 凝胶涂层的耐腐蚀性增加由于磷钼酸钠装入介孔二氧化硅纳米容器在涂层基质存在下进行[51,52]。在另一项工作中,测量了从亚微米介孔二氧化硅颗粒中控制释放的8-羟基喹啉作为溶液pH的函数,这表明负载抑制剂的介孔二氧化硅可用于合成智能防腐涂层[44]。值得一提的是,虽然电化学噪声技术在确定所述经涂覆的金属的耐腐蚀性的应用已广泛进行了研究[53,54],仍存在在智能涂料方面缺乏关于电化学噪声数据信息[55,56]。

在本研究中,通过将负载钼酸盐的介孔二氧化硅颗粒嵌入环氧涂层中来制备智能腐蚀抑制系统。由于中孔二氧化硅颗粒不具有用作智能纳米容器的活性位点,因此需要通过各种材料如烷氧基硅烷试剂进行官能化。此后,所产生的阳离子位点促进阴离子(例如钼酸盐)在中孔二氧化硅表面上的吸附。在这项工作中,钼酸盐作为腐蚀抑制剂通过腐蚀抑制剂和Fe+3之间的相互作用产生的静电力加载到介孔二氧化硅中。。然后,将含有和不含钼酸盐的介孔二氧化硅的环氧涂料涂覆在低碳钢基材上。合成涂层的电化学腐蚀性能为3.5重量%。通过动电位极化,电化学阻抗谱和电化学噪声方法表征%NaCl溶液。结果表明,当含有腐蚀抑制剂的介孔二氧化硅纳米容器嵌入涂层基质中时,环氧树脂涂层的耐腐蚀性增加。此外,在这项工作中,报告了电化学噪声数据和其他电化学技术之间的一致性。

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