Page 63 - 《橡塑技术与装备》2022年10期

理论与研究
仅 X 型 划 痕 处 会 出 现 图 2(c)、(d) 所 示 的 点 状 腐 蚀，
其他区域均与盐雾试验前的基体形貌无明显差异，表
明该复合材料涂层具有良好的腐蚀防护效果。
(a) 盐雾试验前的基体形貌 ； (b) 鼓泡处的基体形貌 ；
(c) 点状腐蚀形貌 ； (d) 点状腐蚀放大形貌 ；
(e) 腐蚀坑形貌 ； (f) 腐蚀严重部位的基体形貌
图 2 盐雾试验后剖去涂层的基体显微镜形貌
2.3 开路电位分析
由于盐酸作为掺杂酸时样品表现出相对较好的防
腐效果，故对该系列涂层进行进一步测试。如图 3 所示，
含 HCl-PANI/20%-SiO 2 水性涂层的样板（A20），在
3.5% 的 NaCl 溶液中的初始开路电位（OCP）约为 -268
mV，浸泡 24 h 后上升至最大值 -92 mV，然后开始
缓慢下降，浸泡 7 d 时下降到最小值 -254 mV，然后
又开始逐步上升，到 24 d 时基本恢复至浸泡 24 h 的
水平。
图 3 HCl-PANI/20%-SiO 2 涂层在 NaCl 溶液中的开路
电位图
将覆盖涂层的样板置于空气中 3 个月后，轻轻刮
去防腐涂层，可测得碳钢基体的开路电位曲线。如图
4 所 示，(a) 为刮掉涂层后直接测得的开路电位，(b)
为将碳钢基体用砂纸打磨光滑后再次测得的开路电位。
通过前后两条开路电位曲线的对比，发现相对于光滑
年
2022 第 48 卷
明皓 等·聚合物基防腐涂层的制备及性能研究
的基体表面，曾涂覆 PANI/SiO 2 水性涂料的碳钢板长
时间暴露于空气后，表面电位发生了正移，且正移数
值超过 300 mV。结合涂层在盐溶液中 24 d 的变化，
可能是因为基体表面逐渐形成了钝化膜，直接导致了
基体表面电位的正移。
图 4 刮去涂层的碳钢基体表面开路电位图
2.4 交流阻抗谱分析
图 5 显示了不同酸掺杂的 PANI/SiO 2 防腐涂层在
3.5% 的 NaCl 溶液中的交流阻抗谱图。可见，6 个样
板的 Bode 谱图有明显差异，但大部分样板的响应范
围在 10~100 kohm 之间。Bode 谱图在高频区出现弧
形，表现为容抗性 ；中低频端呈线性，表现为纯电阻
特性。浸泡初期，涂层体系主要表现为容抗特性，表
明短期的浸泡过程中基体几乎未发生腐蚀，验证了涂
层对碳钢具有很好的腐蚀防护效果。当盐酸作掺杂酸
时， 其 Bode 谱图的响应范围明显小于其他掺杂酸，
这也进一步间接证明了盐酸样板更优异的防腐性能。
2.5 极化曲线分析
图 6 为样板在 3.5 % 的 NaCl 溶液中的动电位极
化曲线，（a）为裸碳钢空白样板，（b）为 2.1 节中编
号 A7 的样板，（c）为 A20 样板。从图中可以看出，
碳钢基体的腐蚀电位为 -750 mV，仅含 HCl-PANI
的样板腐蚀电位为 -330 mV，涂覆 HCl-PANI/20%-
SiO 2 水性涂料的样板的腐蚀电位为 -30 mV，明显高
于前两者的电位。可见，相比于仅含 PANI 的样板，
SiO 2 的加入使腐蚀电位大幅度提高。比较极化曲线的
阳极区可以发现，相同的电位下，样板 A20 具有更低
的腐蚀电流密度。A7 和 A20 都出现了明显的钝化区，
且 A20 的维钝电流密度更低，这表明对碳钢具有更好
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