摘要(yao)

將碳納米(mi)管（CNTs）以(yi)水性(xing)(xing)漿料(liao)的(de)(de)(de)(de)形(xing)式添(tian)加在(zai)(zai)環氧(yang)乳液中，制備CNTs改性(xing)(xing)水性(xing)(xing)環氧(yang)富(fu)鋅(xin)(xin)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)以(yi)解決傳統富(fu)鋅(xin)(xin)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)高鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。通過SEM來觀察涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)形(xing)貌，附(fu)著力、耐(nai)(nai)沖擊測試表征涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，開路電壓、極化曲線和耐(nai)(nai)鹽霧等方法探討(tao)碳納米(mi)管含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)對(dui)環氧(yang)富(fu)鋅(xin)(xin)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。結(jie)果表明：涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中添(tian)加CNTs可(ke)以(yi)增強涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)沖擊性(xing)(xing)，且(qie)CNTs對(dui)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)附(fu)著力的(de)(de)(de)(de)影(ying)響不(bu)顯著；涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)隨CNTs含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加呈現(xian)先增強后(hou)減(jian)弱的(de)(de)(de)(de)趨勢；在(zai)(zai)60.0%鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)體(ti)系(xi)中，添(tian)加0.2%含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)CNTs，與(yu)60.0%鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)空白組比較(jiao)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電流密度(du)降低66.7%，與(yu)70.0%鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)空白組比較(jiao)，其(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電流密度(du)也可(ke)降低53.8%，且(qie)耐(nai)(nai)鹽霧實驗2 000 h后(hou)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)仍(reng)未出現(xian)明顯腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)現(xian)象，即在(zai)(zai)60.0%鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)體(ti)系(xi)中添(tian)加0.2%含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)CNTs，不(bu)僅可(ke)以(yi)降低涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)10.0%的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，還(huan)可(ke)以(yi)增強涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。

碳納(na)米管對水性(xing)環(huan)氧(yang)富(fu)鋅防腐涂料防腐性(xing)能的影響

環(huan)(huan)氧富(fu)鋅(xin)防腐涂料是目前應(ying)用最(zui)廣泛、最(zui)有(you)效的鋼材保護(hu)材料之一(yi)。環(huan)(huan)氧富(fu)鋅(xin)防腐涂料的防護(hu)機理主(zhu)要有(you)2種(zhong)：一(yi)是陰極保護(hu)作用，二是屏蔽效應(ying)。

Cubides等研究認為環(huan)(huan)氧(yang)富鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)防(fang)(fang)腐(fu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)機理(li)與(yu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量密(mi)切相(xiang)關，其認為涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量為60%時，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)(fang)腐(fu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)機制以屏蔽(bi)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)為主(zhu)；涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量為70%時，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)(fang)腐(fu)主(zhu)要是陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)與(yu)屏蔽(bi)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)兩者的(de)(de)(de)(de)綜合；當涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量達80%以上(shang)時，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)(fang)腐(fu)機理(li)主(zhu)要為陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)。若要鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉在(zai)環(huan)(huan)氧(yang)富鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中起到(dao)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)，則其必(bi)須與(yu)基(ji)材有效地(di)搭接在(zai)一(yi)起，構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)個微原電池，一(yi)旦(dan)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉與(yu)基(ji)材之間不(bu)能構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)(cheng)原電池，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)便失去了(le)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)，所以為保(bao)(bao)證涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉能有效地(di)起到(dao)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)，傳統(tong)環(huan)(huan)氧(yang)富鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)底漆中鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量一(yi)般在(zai)70%以上(shang)。但隨著涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉發生(sheng)氧(yang)化(hua)(hua)，生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)等氧(yang)化(hua)(hua)產(chan)物會(hui)阻礙微原電池的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)會(hui)喪失陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)。此時，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中仍有較多的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉存在(zai)，鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉的(de)(de)(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)(yong)率不(bu)高(gao)(gao)，易造成(cheng)(cheng)(cheng)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)資源的(de)(de)(de)(de)浪費與(yu)環(huan)(huan)境污染等問題(ti)，且高(gao)(gao)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)(han)量會(hui)使(shi)得涂(tu)(tu)(tu)料的(de)(de)(de)(de)流平性(xing)與(yu)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)致密(mi)性(xing)、附著力(li)、柔(rou)韌性(xing)等性(xing)能不(bu)佳。

目前(qian)，有許(xu)多關于環(huan)(huan)氧富(fu)鋅涂(tu)層(ceng)的(de)(de)研究(jiu)報(bao)道，Park 等(deng)采取球(qiu)磨分散(san)方式將多壁(bi)碳納米(mi)(mi)管（MCNTs）預(yu)分散(san)在(zai)二甲(jia)苯(ben)中制備MCNTs改(gai)性(xing)環(huan)(huan)氧富(fu)鋅防腐(fu)涂(tu)層(ceng)，探討(tao)MCNTs對涂(tu)層(ceng)性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影響，研究(jiu)表明：在(zai)60%鋅含量(liang)體系中添(tian)(tian)(tian)加(jia)0. 10%~0. 25%含量(liang)的(de)(de)MCNTs，在(zai)30 圈濕熱(re)腐(fu)蝕測(ce)試后(hou)，涂(tu)層(ceng)的(de)(de)附著力(li)為11~12 MPa，僅下降8%~19%，且涂(tu)層(ceng)未出(chu)現明顯腐(fu)蝕現象，而(er)未添(tian)(tian)(tian)加(jia)MCNTs涂(tu)層(ceng)的(de)(de)附著力(li)為4 MPa，下降了近70%，且涂(tu)層(ceng)出(chu)現銹斑等(deng)腐(fu)蝕現象。Wang等(deng)研究(jiu)表明在(zai)低鋅含量(liang)的(de)(de)環(huan)(huan)氧富(fu)鋅涂(tu)層(ceng)中添(tian)(tian)(tian)加(jia)CNTs可(ke)以(yi)增強涂(tu)層(ceng)的(de)(de)防腐(fu)性(xing)能(neng)(neng)(neng)；而(er)Fukuda 等(deng)探討(tao)了在(zai)3. 5%NaCl溶(rong)液(ye)中，加(jia)入(ru)CNTs會(hui)提高(gao)碳納米(mi)(mi)管-鎂(mei)復合材料中鎂(mei)的(de)(de)腐(fu)蝕速率，在(zai)涂(tu)層(ceng)中添(tian)(tian)(tian)加(jia)CNTs是否能(neng)(neng)(neng)增強涂(tu)層(ceng)的(de)(de)防腐(fu)性(xing)能(neng)(neng)(neng)還有待進一步探討(tao)。除添(tian)(tian)(tian)加(jia)CNTs外，在(zai)環(huan)(huan)氧富(fu)鋅防腐(fu)涂(tu)層(ceng)中添(tian)(tian)(tian)加(jia)石(shi)墨烯、氧化(hua)石(shi)墨烯、聚苯(ben)胺、納米(mi)(mi)黏土、二氧化(hua)鈦等(deng)材料也可(ke)以(yi)增強涂(tu)層(ceng)的(de)(de)防腐(fu)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。

CNTs具有優異的(de)導(dao)電性(xing)(xing)能和(he)納(na)米尺寸效(xiao)應，在(zai)涂層(ceng)(ceng)(ceng)中不僅可(ke)(ke)以延長腐蝕性(xing)(xing)介質（水(shui)、氧(yang)氣等）進(jin)入鋼鐵(tie)基(ji)材表面的(de)路徑，還可(ke)(ke)以在(zai)陰極保護階段傳(chuan)遞電子(zi)。本文(wen)將CNTs以水(shui)性(xing)(xing)漿料(liao)的(de)形式添(tian)加在(zai)環氧(yang)乳液(ye)中，制備(bei)(bei)水(shui)性(xing)(xing)CNTs-環氧(yang)富鋅防(fang)腐涂層(ceng)(ceng)(ceng)，減少涂料(liao)制備(bei)(bei)過(guo)程中溶(rong)劑的(de)使用量(liang)，降低VOC 含(han)量(liang)，探(tan)討CNTs對(dui)60%鋅含(han)量(liang)水(shui)性(xing)(xing)環氧(yang)防(fang)腐涂層(ceng)(ceng)(ceng)防(fang)腐性(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)，通過(guo)SEM、劃(hua)格試(shi)驗、耐沖擊性(xing)(xing)測試(shi)、開(kai)路電壓、極化曲(qu)線（Tafel極化曲(qu)線）以及(ji)耐中性(xing)(xing)鹽霧(wu)等測試(shi)方法來表征涂層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)性(xing)(xing)能，并與70%鋅含(han)量(liang)空白(bai)組(zu)對(dui)照，評價CNTs是(shi)否可(ke)(ke)以降低涂層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)鋅含(han)量(liang)，提升涂層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)防(fang)腐性(xing)(xing)能。

1實(shi)驗部(bu)分

1.1主(zhu)要材料

環氧固化劑(ji)（Hexion8538y68）、環氧乳液（Hex?ion6520）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，瀚森化工(gong)(gong)(gong)貿易(yi)（上海）有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；碳納(na)米管(guan)水性漿料（TNWPMC8）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，中國(guo)科(ke)學院成(cheng)都有(you)機(ji)化學有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；鋅粉（600目）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，成(cheng)都拜(bai)迪新材(cai)料有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；消泡劑(ji)（TEGO 810）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，贏創工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)集團(tuan)；分散(san)劑(ji)（ADDITOL VXW 6208）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，Allnex湛新樹脂；防沉劑(ji)（BYK-410）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，畢(bi)克化學；無水乙醇：分析純(chun)，廣東(dong)光華(hua)科(ke)技(ji)股份(fen)有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；丙二醇甲(jia)醚醋(cu)酸酯：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，成(cheng)都科(ke)隆化工(gong)(gong)(gong)有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；有(you)機(ji)膨潤土(tu)（SD-2）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，徳謙（上海）化學有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；滑(hua)石(shi)粉（3 000目）：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，靈壽縣健(jian)石(shi)礦(kuang)物粉體廠(chang)；超細硫(liu)酸鋇：工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)級(ji)，美國(guo)辛巴Cimbar。實驗(yan)分散(san)砂(sha)磨機(ji)（SDF-1100）：上海微特電(dian)機(ji)有(you)限(xian)(xian)(xian)(xian)公(gong)司；電(dian)化學工(gong)(gong)(gong)作站（Auto lab）：瑞士萬通。

1.2涂層的制備

1.2.1A組分的制備

按(an)表(biao)1配(pei)方比(bi)例將(jiang)環氧固(gu)化劑(ji)、助(zhu)劑(ji)（分(fen)散(san)劑(ji)、消泡劑(ji)、防沉劑(ji)）、氣相二氧化硅、有機(ji)膨潤土、溶(rong)劑(ji)（無水乙醇(chun)、丙(bing)二醇(chun)甲醚醋酸(suan)酯）以(yi)(yi)及顏填料（3000目滑(hua)石粉(fen)(fen)、超(chao)細硫酸(suan)鋇）等(deng)組分(fen)加(jia)(jia)入(ru)攪拌釜，先以(yi)(yi)500~800 r/min 低速攪拌5min，然后加(jia)(jia)入(ru)鋯珠(zhu)（粒(li)徑為1mm）并以(yi)(yi)1200~1500 r/min轉速研(yan)磨1~2h后，過濾(lv)去除(chu)鋯珠(zhu)，加(jia)(jia)入(ru)一定量的鋅粉(fen)(fen)，并以(yi)(yi)1500~2000 r/min轉速攪拌30 min便可制(zhi)得A組分(fen)。

1.2.2B組(zu)的制備

在300~800r/min低速(su)(su)攪(jiao)拌下(xia)，在30.0g碳納米管(guan)水(shui)性漿(jiang)料中（碳納米管(guan)含量(liang)為(wei)10.0%）加入(ru)50.0g去(qu)離子水(shui)，攪(jiao)拌10min后，向漿(jiang)料中滴加Hexion6520環氧(yang)乳液296.0g，環氧(yang)乳液滴加完畢(bi)后，以1200~1500r/min轉速(su)(su)攪(jiao)拌分(fen)散(san)1.5h，制得B組(zu)分(fen)，此時所制備的(de)(de)B組(zu)分(fen)噴板后涂層中CNTs含量(liang)為(wei)0. 3%，通過調(diao)整碳納米管(guan)水(shui)性漿(jiang)料的(de)(de)量(liang)，按(an)相同(tong)的(de)(de)方(fang)法即可制備CNTs含量(liang)不同(tong)的(de)(de)B組(zu)分(fen)。

1.2.3涂層的制備

以(yi)涂(tu)(tu)層(ceng)中(zhong)CNTs含(han)量(liang)為(wei)0.3%為(wei)例，A組(zu)分(fen)與相對應(ying)的B組(zu)分(fen)按質量(liang)比為(wei)2.6：1 配制(zhi)涂(tu)(tu)料，隨(sui)后以(yi)1200r/min轉速攪拌0.5h后，即可(ke)將涂(tu)(tu)料噴在預先用360目水磨(mo)砂紙打磨(mo)處理的馬口(kou)鐵板(ban)上，附著力及耐(nai)沖擊性(xing)能(neng)測(ce)試板(ban)涂(tu)(tu)層(ceng)厚(hou)度(du)為(wei)（20±3）μm，耐(nai)鹽霧試驗板(ban)涂(tu)(tu)層(ceng)厚(hou)度(du)為(wei)（90±10）μm，其(qi)余測(ce)試板(ban)涂(tu)(tu)層(ceng)厚(hou)度(du)為(wei)（80±5）μm。根據涂(tu)(tu)層(ceng)中(zhong)碳(tan)納米(mi)管含(han)量(liang)的不同(tong)，制(zhi)備涂(tu)(tu)層(ceng)中(zhong)分(fen)別含(han)有0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%含(han)量(liang)的碳(tan)納米(mi)管（以(yi)干膜質量(liang)計(ji)算，編號為(wei)60-CNTs-0#/1#/2#/3#/4#）的樣品及70-CNTs-0#對照樣。

1.3性能測試方法

1.3.1附著力及耐沖擊(ji)性能(neng)

按照(zhao)GB/T9286—1998測試(shi)附著力(li)；按照(zhao)GB/T1732—1993測試(shi)耐(nai)沖擊性。

1.3.2形貌表征

將樣品噴在PET膜上(shang)，待(dai)漆膜實(shi)干后，再(zai)經(jing)液氮(dan)冷凍(dong)處理即可制(zhi)備掃描電鏡(jing)樣品，觀(guan)察涂層的表面形貌及截面形貌。

1.3.3電(dian)化(hua)學(xue)測試(shi)

電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學測試方(fang)法主(zhu)要(yao)是開路(lu)(lu)電(dian)(dian)壓與極(ji)化(hua)(hua)(hua)曲(qu)線。電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學測試為(wei)三電(dian)(dian)極(ji)體系，飽和(he)甘汞電(dian)(dian)極(ji)為(wei)參比(bi)電(dian)(dian)極(ji)，鉑片(pian)電(dian)(dian)極(ji)為(wei)對電(dian)(dian)極(ji)，工作(zuo)電(dian)(dian)極(ji)為(wei)涂有1cm2涂層的(de)馬口鐵板，電(dian)(dian)解液為(wei)3.5%氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈉溶(rong)液。工作(zuo)電(dian)(dian)極(ji)浸泡在3.5%氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈉溶(rong)液中(zhong)，測試開路(lu)(lu)電(dian)(dian)壓隨時(shi)間的(de)變化(hua)(hua)(hua)；極(ji)化(hua)(hua)(hua)曲(qu)線測試電(dian)(dian)壓掃描(miao)范(fan)圍(wei)為(wei)開路(lu)(lu)電(dian)(dian)壓±0.5V，掃描(miao)速度為(wei)0.01V/s，電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學數據NOVA軟件進行擬合分析(xi)。

1.3.4耐中性鹽霧測試

參照GB/T1771—2007《色漆(qi)和清漆(qi)耐中性(xing)鹽霧性(xing)能的(de)測定》中的(de)方法測試樣品的(de)耐中性(xing)鹽霧性(xing)能。

2結果與(yu)討(tao)論

2.1附著力及耐(nai)沖擊(ji)性能

涂層的附著力(li)及耐沖擊性能見表(biao)2。

從(cong)表2可(ke)以看(kan)出(chu)，所有樣(yang)品涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)著(zhu)力(li)(li)都達到(dao)1級，CNTs含量對(dui)涂(tu)層(ceng)附(fu)著(zhu)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)影響不(bu)顯著(zhu)；涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)（正面(mian)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)）都達到(dao)50cm，但是從(cong)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)背面(mian)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)測試的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)可(ke)以看(kan)出(chu)，涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)先提高后降(jiang)低(di)。這是因為CNTs表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學活性(xing)(xing)(xing)(xing)大，與環(huan)氧基團(tuan)之(zhi)(zhi)間可(ke)形成(cheng)一個有利于CNTs與環(huan)氧樹脂之(zhi)(zhi)間應力(li)(li)傳(chuan)遞(di)的(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)，當涂(tu)層(ceng)受到(dao)外界沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)力(li)(li)時，環(huan)氧樹脂會(hui)把部分能量傳(chuan)遞(di)給CNTs，從(cong)而(er)提高涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)，當涂(tu)層(ceng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)CNTs含量過量時，易發生團(tuan)聚，造(zao)成(cheng)體系的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)(li)集中(zhong)(zhong)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)所以，在涂(tu)層(ceng)中(zhong)(zhong)添(tian)(tian)加CNTs既可(ke)以提升涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)又不(bu)顯著(zhu)影響涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)著(zhu)力(li)(li)，且CNTs的(de)(de)(de)(de)(de)適宜(yi)添(tian)(tian)加量為0. 1%~0.2%。

2.2SEM表征

圖1為(wei)60%鋅含量(liang)體系樣品(pin)的(de)表面(mian)及截面(mian)形貌SEM圖，其中，a、c、e分別代表0、0.2%、0.4%碳(tan)納米管含量(liang)涂層的(de)表面(mian)形貌，b、d、f 別代表0、0.2%、0.4%碳(tan)納米管含量(liang)涂層的(de)截面(mian)形貌。

從圖1可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，涂(tu)層表(biao)面(mian)凹凸不平(ping)，存在(zai)(zai)隙，相(xiang)對于未添(tian)(tian)加CNTs的涂(tu)層，添(tian)(tian)加CNTs的涂(tu)層空隙較(jiao)小，表(biao)明(ming)CNTs添(tian)(tian)加在(zai)(zai)涂(tu)層中(zhong)填補了涂(tu)層中(zhong)的一些孔隙，起到了一定的屏蔽作(zuo)用；在(zai)(zai)截(jie)面(mian)圖中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)CNTs在(zai)(zai)涂(tu)層中(zhong)與鋅粉(fen)彼(bi)此搭接在(zai)(zai)一起，0. 2%含量的CNTs在(zai)(zai)涂(tu)層中(zhong)較(jiao)均勻(yun)地分散，無(wu)團(tuan)聚現象，0. 4%含量的CNTs在(zai)(zai)涂(tu)層中(zhong)發生團(tuan)聚。

2.3電化學測試

2.3.1開(kai)路電壓

樣品在(zai)3.5% 氯化(hua)鈉水溶液中不同(tong)浸(jin)泡時(shi)長的開路電壓變化(hua)見圖2。

從圖2可(ke)(ke)以(yi)(yi)看出，在浸(jin)(jin)泡初(chu)期，樣品(pin)的(de)(de)(de)開(kai)路(lu)電(dian)壓均低(di)(di)于鐵的(de)(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)位（-0.75V vs.SCE），表(biao)(biao)明涂(tu)層(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)此時(shi)(shi)(shi)(shi)都起到了陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)；隨(sui)著(zhu)浸(jin)(jin)泡時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)延長(chang)(chang)，樣品(pin)的(de)(de)(de)開(kai)路(lu)電(dian)壓逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)大(da)，這是因為隨(sui)著(zhu)浸(jin)(jin)泡時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)延長(chang)(chang)，越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)發生氧化，涂(tu)層(ceng)中(zhong)起陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)的(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)越(yue)來越(yue)少(shao)，鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)與基材的(de)(de)(de)接觸(chu)越(yue)來越(yue)少(shao)，使鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)/鐵活性面積比減小(xiao)，開(kai)路(lu)電(dian)壓逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)大(da)，當開(kai)路(lu)電(dian)壓高(gao)于-0.75 V時(shi)(shi)(shi)(shi)，表(biao)(biao)明涂(tu)層(ceng)喪失陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，涂(tu)層(ceng)只有屏(ping)蔽(bi)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。60%鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)(liang)(liang)、70%鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)(liang)(liang)空白(bai)組(zu)涂(tu)層(ceng)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)長(chang)(chang)分別為460 h、840h，70%鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)(liang)(liang)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)更(geng)長(chang)(chang)，其(qi)防(fang)腐(fu)性能(neng)更(geng)加(jia)(jia)優(you)異；在60%鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)(liang)(liang)體系中(zhong)，在涂(tu)層(ceng)中(zhong)添加(jia)(jia)0.1%、0.3%、0.4%含(han)量(liang)(liang)(liang)CNTs，其(qi)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)長(chang)(chang)分別為580h、650h和(he)770h，涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)長(chang)(chang)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，且涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)開(kai)路(lu)電(dian)壓在開(kai)始浸(jin)(jin)泡階(jie)段(duan)出現負移，因為在涂(tu)層(ceng)中(zhong)添加(jia)(jia)的(de)(de)(de)納米材料具有屏(ping)蔽(bi)效應，可(ke)(ke)以(yi)(yi)降低(di)(di)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)空隙率(lv)和(he)介質的(de)(de)(de)擴散(san)速率(lv)，使得開(kai)路(lu)電(dian)壓減小(xiao)，涂(tu)層(ceng)中(zhong)添加(jia)(jia)的(de)(de)(de)CNTs，增(zeng)(zeng)強(qiang)了鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)與鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)、鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)與鋼鐵基材之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)性接觸(chu)，增(zeng)(zeng)強(qiang)了鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，從而增(zeng)(zeng)強(qiang)了涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)性能(neng)，提(ti)高(gao)了鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)粉(fen)的(de)(de)(de)利用(yong)(yong)率(lv)；涂(tu)層(ceng)中(zhong)添加(jia)(jia)0.2%含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)CNTs，涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)最長(chang)(chang)，浸(jin)(jin)泡1000h仍(reng)然具有陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，較70%鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)空白(bai)涂(tu)層(ceng)其(qi)陰(yin)(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)保(bao)(bao)護(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)更(geng)長(chang)(chang)，表(biao)(biao)明在涂(tu)層(ceng)中(zhong)添加(jia)(jia)適(shi)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)CNTs，不僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)增(zeng)(zeng)強(qiang)涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)性能(neng)，還可(ke)(ke)以(yi)(yi)降低(di)(di)涂(tu)層(ceng)中(zhong)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)，涂(tu)層(ceng)中(zhong)CNTs的(de)(de)(de)適(shi)宜添加(jia)(jia)量(liang)(liang)(liang)為0.2%。

2.3.2極化曲(qu)線

根據(ju)Stern-Geary公式(shi)可知(zhi)，自(zi)腐(fu)蝕電流Icorr與(yu)腐(fu)蝕速率正相關，Icorr越(yue)大，涂層的腐(fu)蝕速率越(yue)大。涂層試樣在3.5%氯化鈉溶液中浸泡8h后的Tafel極(ji)化曲線見(jian)圖(tu)3，直(zhi)線外推法擬合結果見(jian)表3。

從(cong)圖(tu)3和表3可以得出，較空白組而(er)(er)言(yan)，添(tian)加CNTs的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層腐蝕電(dian)流值更小(xiao)(xiao)，表明其腐蝕速(su)率更小(xiao)(xiao)，即(ji)添(tian)加CNTs可以提(ti)升(sheng)(sheng)涂(tu)(tu)層的(de)(de)(de)防(fang)腐性(xing)能(neng)，且(qie)添(tian)加0.2%含(han)量CNTs的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層，其防(fang)腐性(xing)能(neng)最佳。在涂(tu)(tu)層中(zhong)添(tian)加適(shi)量的(de)(de)(de)CNTs可以更好地使鋅(xin)(xin)粉-鋅(xin)(xin)粉、鋅(xin)(xin)粉-鋼鐵基材之間的(de)(de)(de)接(jie)觸，搭建了(le)更多(duo)的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)通路，增強了(le)鋅(xin)(xin)的(de)(de)(de)陰極保護作用，從(cong)而(er)(er)提(ti)高涂(tu)(tu)層的(de)(de)(de)防(fang)腐性(xing)能(neng)；若(ruo)涂(tu)(tu)層中(zhong)CNTs的(de)(de)(de)含(han)量過(guo)高，則易團聚，可能(neng)使局部的(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)粉消耗過(guo)快而(er)(er)造成局部腐蝕，反而(er)(er)加速(su)腐蝕。添(tian)加0.2% 含(han)量CNTs的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層，腐蝕電(dian)流值為(wei)0.059μA/cm2，較60-CNTs-0# 而(er)(er)言(yan)，其腐蝕電(dian)流值減小(xiao)(xiao)66.7%；較70-CNTs-0# 而(er)(er)言(yan)，其腐蝕電(dian)流值減小(xiao)(xiao)53.8%，即(ji)0.2%含(han)量CNTs替代涂(tu)(tu)層中(zhong)的(de)(de)(de)部分起(qi)導(dao)電(dian)接(jie)觸作用的(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)粉，既降低了(le)涂(tu)(tu)層10.0%鋅(xin)(xin)含(han)量，且(qie)涂(tu)(tu)層的(de)(de)(de)防(fang)腐性(xing)能(neng)也得到(dao)一(yi)定程(cheng)度的(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)(sheng)。

2.4耐腐蝕測試(shi)

不同碳納米管含量的(de)涂(tu)層(ceng)耐鹽霧2000h后(hou)的(de)測(ce)試(shi)結果如圖4所(suo)示。

從圖4可以看出，在耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)2000h后，樣品涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)都發生了(le)一(yi)定程(cheng)度的(de)(de)腐蝕；在60%鋅含量(liang)體(ti)系中(zhong)，與未(wei)添(tian)(tian)加(jia)CNTs的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)相比較，添(tian)(tian)加(jia)CNTs的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)腐蝕程(cheng)度較輕，即(ji)添(tian)(tian)加(jia)CNTs的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)性(xing)(xing)能更加(jia)優異(yi)，且(qie)涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)0.2% 含量(liang)CNTs，耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)2000h后，涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)仍未(wei)出現明顯的(de)(de)腐蝕現象，其耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)效果最好，但是涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)0.3%含量(liang)CNTs，涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)性(xing)(xing)有所降低，即(ji)隨涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)CNTs含量(liang)的(de)(de)增加(jia)，涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)耐(nai)(nai)鹽(yan)霧(wu)(wu)性(xing)(xing)能先增大(da)后減小(xiao)，涂(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)CNTs的(de)(de)最佳含量(liang)為0.2%。

3結(jie)語(yu)

（1）對(dui)于(yu)60%鋅(xin)含量體(ti)系，添加CNTs可以提升耐沖擊性，基本不(bu)影響涂層的附著力。

（2）對于60%鋅含量體系(xi)，隨涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)中CNTs含量的增加(jia)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的防腐性能(neng)先增強后減弱，且涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)中CNTs最宜添加(jia)量為0.2%，此時(shi)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的陰極保護(hu)作(zuo)用(yong)時(shi)間在1000h以上，耐鹽(yan)霧2000h仍未出現明(ming)顯(xian)的腐蝕現象。

（3）與70%鋅(xin)含量(liang)空白對照組相比較，60%鋅(xin)含量(liang)體系中(zhong)(zhong)添(tian)(tian)加(jia)(jia)0.2%含量(liang)CNTs的涂(tu)層的陰極(ji)保護作用時長更長，且腐蝕(shi)電流密度降低58.3%，所以(yi)在涂(tu)層中(zhong)(zhong)添(tian)(tian)加(jia)(jia)CNTs不僅可(ke)以(yi)提(ti)升(sheng)涂(tu)層的防腐性能還(huan)可(ke)以(yi)降低涂(tu)層中(zhong)(zhong)鋅(xin)粉的含量(liang)，解決(jue)傳統環氧富(fu)鋅(xin)體系因高鋅(xin)含量(liang)帶來的系列(lie)問題。