涂层防护是改善金属抗腐蚀性能的关键技术之一。超疏水纳米填料的加入可改善涂层的表面粗糙度,提升涂层的疏水性能,这对于抑制腐蚀粒子侵蚀金属是十分有利的。本文以亲水性的纳米二氧化钛(TiO2)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用不同类型端氨基聚硅氧烷进行超疏水化改性,探讨了两种超疏水填料对各复合涂层物理化学性能的影响,以期增强涂层物理疏水防腐能力,为研发性能更为优异的涂层提供了新思路。具体研究内容及结果如下:(1)以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为桥联剂,通过氨丙基异丁基聚多面体硅氧烷(POSS-NH2)改性纳米—二氧化钛(TiO2)制得超疏水化TiO2-POSS粉体。并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、水接触角测试仪(CA)等对产物化学组成和结构、表面微观形貌及亲疏水性进行表征。结果表明:成功合成出的TiO2-POSS粉体热稳定性较金红石型TiO2粉体有明显提升,微观形貌发生了明显变化,表面粗糙度增大,表现为超疏水性,静态水接触角为164.5°;在不同溶剂的分散稳定性为甲苯>DMSO>DMF>乙醇,在乙醇中短期内(2 h)分散性良好,可以满足后续涂料配制过程所需的实验条件。(2)以合成的超疏水TiO2-POSS粉体(TP)为颜填料,以水性环氧树脂(WEP)为成膜物质,通过简单的机械混合方式制备了不同填料含量比的疏水性TP/WEP复合涂层。采用SEM、超景深显微镜、CA测试研究了复合涂层表面微观形貌及静态水接触角的变化,同时通过吸水率、附着力、紫外辐射、电化学阻抗谱和耐盐水性等测试考察了各复合涂层的浸润性、物理机械性能与对金属基材的抗腐蚀防护性能。实验结果表明:微纳米级粗糙结构的TP可以填充纯水性环氧树脂基质中的原始缺陷,构筑出微米级(1～50μm)的凹凸不平表面结构,吸附空气并形成空气垫,从而提升涂层的耐水性,达到疏水程度。当TP填料含量为0.5 wt%时,与树脂的相容性最佳,静态水接触角为107.3°。各种复合涂均保持在100μm左右,附着力一级,硬度6H。TP/WEP涂层在紫外光长时间辐射下静态水接触角不会发生极大变化,具有优异的紫外耐久性能。其中0.5 wt%TP/WEP涂层经过长时间的紫外光照射水接触角变化仅为0.9°。同时0.5 wt%TP/WEP涂层拥有最佳的防腐性能。浸入初期时的阻抗模量达到4.41×109 Ω·cm2,比其他涂料体系至少高一个数量级。即使浸泡30天,阻抗模量仅下降一个数量级,相对于|Z|0.01 Hz值(WEP,30 d)大约提升了 2个数量级,在3.5%NaCl溶液中浸泡720 h仅有少许锈点。(3)将端氨基聚二甲基硅氧烷(H2N-PDMS-NH2)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应,用于疏水化改性氧化石墨烯(GO)。经FTIR、TGA、Raman、SEM和CA测试表明,成功合成PDMS-IPDI@GO粉体,较纯GO的热稳定性有明显的提升。PDMS-IPDI@GO粉体的水接触角为158.2°,表现出优异的超疏水性。之后将其与最优比的TP和WEP乳液混合通过刷涂方式制得坚固的疏水复合涂层,并对对涂层物理、化学稳定性及抗腐蚀性能进行研究。实验结果表明,TP@PDMS-IPDI@GO/WEP复合涂层中填料与环氧基质的分散相容性良好,具有双重微/纳米粗糙表面形貌,从而表现出优异的疏水性能。该涂层暴露于各种恶劣条件如热水、液氮、强酸至强碱体系后仍保持优异的化学稳定性,疏水性能未有较大变化。此外,所得的涂层可以在经受机械耐久性实验如砂纸磨损后其疏水性能也未有明显改变。该复合涂层在3.5%NaCl溶液中展现出优越的抗腐蚀性能,浸泡1 d时的阻抗模量|Z|0.01 Hz为1.23×1010Ω·cm2,大约高于空白WEP涂层2个数量级。耐盐水实验也证实TP@PDMS-IPDI@GO/WEP复合涂层具有更好的耐侵蚀保护效果。