多壁碳纳米管改性环氧涂层的防腐蚀性能  （２）２号试样的电化学阻抗谱 图２为２号样品在３．５％ＮａＣｌ溶液中浸泡不同时间后的电化学阻抗谱。添加了１％的ＭＷＣＮＴＳ的填料的环氧树脂涂层其阻抗值相对于同期的纯环氧树脂涂层有显著的增加，阻抗值最大达到１．１×１０４Ω·ｃｍ２，涂层浸泡初期，呈现出单一的容抗弧，对腐蚀介质的渗透具有很强的阻滞作用，随着浸泡时间的延长，当浸泡时间达到８ｈ时，涂层呈现Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗的趋势，伴随着浸泡时间的不断延长，涂层阻抗值不断的下降，但是在浸泡到３６ｈ时，涂层阻抗值相对２４ｈ时增加了，原因同样是由于腐蚀产物所致。 （３）３号试样的电化学阻抗谱 图３为３号试样在３．５％ ＮａＣｌ溶液中浸泡不同时间后的电化学阻抗谱。由图３可见，３号样品同时期的阻抗值明显高于２号样品，且３号样品最大阻抗值为１．８×１０４Ω·ｃｍ２，比２号样品１．１×１０４Ω·ｃｍ２ 有显著增加，且下降速度缓于２号样品。这是由于分散性良好的ＭＷＣＮＴＳ均匀分散于环氧树脂涂层中，有效地阻滞了电解质的进入，这是由于经过改性的ＭＷＣＮＴＳ分散均匀，很少呈现团聚的现象，改性ＭＷＣＮＴＳ的加入有效地加强了环氧树脂之间的紧密性，从而有效地填补了环氧树脂中的空隙，抵抗了大量的电解质进入金属基底。然而，未经过改性的ＭＷＣＮＴＳ，由于其表面活性高以及ＭＷＣＮＴＳ之间较强的π－π键的范德华作用力的影响，导致ＭＷＣＮＴＳ非常容易发生团聚，从而２号耐蚀性明显低于３号。在图３中，也出现了浸泡到３６ｈ的阻抗值高于２４ｈ的阻抗值，原因同样是由于腐蚀产物所致。３号试样在４８ｈ时呈现出Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗，对比图１～图３可见，３号呈现Ｗａｒｂｕｒｇ的时间远远晚于１号和２号，且阻抗值也高于１号和２号，阻抗值的下降速率相对１号和２号缓慢。说明加入了改性ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层效果从各个方面都要优于添加原始ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层。 通过对１，２和３号样品阻抗谱的分析可知，虽然各个样品中涂层体系含有的物质不同，但是这三种涂层体系在浸泡失效的过程基本一致，可以用图４所示的等效电路图进行拟合。 在浸泡初期，电解质溶液从环氧涂层孔隙浸入涂层的速度远远小于电解质在涂层／金属基底界面处产生腐蚀产物的速度，此时扩散控制腐蚀反应过程［７］，在溶液中的电解质还未渗透到涂层／金属基底界面，随着电解质溶液向涂层的渗透，涂层电容（Ｃｃ）随浸泡时间而增加，涂层电阻则随浸泡时间而减小。在Ｎｙｐｕｉｓｔ图中，表现为阻抗值不断下降，引起这种变化趋势的原因是电解质溶液的渗入。涂层电容（Ｃｃ）与涂层电阻（Ｒｃ）二者是并联关系，故由二者组成的复合原件的阻抗主要显示阻抗小的那个元件的阻抗特征。同时可以看出浸泡初始涂层表现为涂层电容（Ｃｃ）与涂层电阻（Ｒｃ）并联再与溶液电阻（Ｒｓ）串联等效电路如图４（ａ）所示。在浸泡后期，涂层表面的孔隙以及金属基底／涂层界面起泡区增大，涂层已经失去阻挡溶液中电解质的作用，表现为孔内电阻（Ｒｐｏ）和扩散元件（Ｗ ）串联后的电阻同涂层电容（Ｃｃ）并联，然后再与溶液电阻（Ｒｓ）串联等效电路如图４（ｂ）所示。根据图１～图３分析可知，可以看出３种涂层体系随浸泡时间的增加，涂层阻抗值不断下降，这是由于浸泡时间增加，涂层中孔洞越来越大，这样使得有更多的电解质溶液浸入涂层形成微观电通路。并且３种涂层中３号最后呈现Ｗａｒｂｕｒｇ阻抗，说明涂层耐蚀时间３号最长，３号涂层效果最好。因此，可以知道３种涂层体系耐腐蚀性能优劣顺序为：３号＞２号＞１号。从这个顺序可见ＭＷＣＮＴＳ分散性好坏对环氧树脂涂层优劣起很大作用。 ２．２ ＳＥＭ 测试 图５为１号～３号的表面ＳＥＭ 图。由图５可见，未添加任何填料的环氧涂层，孔蚀非常严重，孔隙较多也非常密集，而添加ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层孔隙明显小于未添加任何填料的环氧涂层，对比图４（ｂ），添加了改性ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层孔隙明显小于添加原始ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层，这很可能由于ＭＷＣＮＴＳ在环氧涂层体系中的分散性所致，分散性较差丧失了良好的屏蔽性，添加改性ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层，由于其良好的分散作用，均匀分散于环氧涂层中，构成了一个良好的屏蔽作用，有效的缓解了电解质溶液的进入。这同电化学阻抗谱得出结论一致。 ３·结论 （１）环氧涂层中添加质量分数为１％的ＭＷＣＮＴＳ作为填料，对腐蚀电解质的阻抗作用增强，很好地提高了涂层的致密性。 （２）在环氧涂层中，加入了相同质量分数的分散性良好的ＭＷＣＮＴＳ在环氧涂层中其阻抗值显著增加，且下降速率明显低于添加原始ＭＷＣＮＴＳ的环氧涂层。 （３）环氧涂层阻抗值呈现先逐渐减小后增大，之后阻抗值又逐渐减小，由于后期腐蚀产物阻挡了电解质溶液的进入，所以阻抗值增大。 参考文献：略 |
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