众所周知,海洋是一种复杂的腐蚀环境,海水本身是一种强的腐蚀介质,同时波、浪又会对金属构件产生冲击,加上海洋微生物、附着生物等多种因素耦合,对腐蚀进程产生直接或间接的加速作用,导致金属基材易于降解。因此,耐蚀性是评估金属基材料的重要标准。有机涂层通过在腐蚀性介质和基材之间形成物理屏障,从而减慢基材的腐蚀速率,被广泛应用于金属基材料的防护。其中环氧涂料因其优异的理化性能和强附着力,成为最常用的涂料种类。有机硅材料,不仅具有无机材料耐高温、热稳定性好的特点,还拥有有机材料的柔韧性等优点。同时有机硅材料低表面能的特性使其成为超疏水材料一种很重要的原料。环氧树脂的内应力大,并且环氧树脂在使用过程中对环境的温度有一定的要求,而有机硅的柔顺性和优良的耐热分解的能力刚好可以弥补这些缺点,因此使用有机硅改性环氧树脂可以综合的提高环氧树脂的性能,近些年得到了较多的关注。有机硅改性环氧树脂以其优异的性能被广泛应用在高端电子器件、航空航天等诸多领域。目前,大多研究关注于利用其有机无机杂化的特性增强环氧树脂的同时改善其耐高温性能和介电性能,将有机硅材料应用于金属防腐防护领域的工作较少。本文首先综述了有机硅改性环氧树脂的研究现状,然后分别合成了有机硅活性稀释剂SEE和有机硅活性纳米添加物Oap POSS-MA,并利用它们对环氧树脂进行改性。在对比研究了改性树脂的各种性能后发现,有机硅纳米添加物在增强环氧树脂的同时几乎不损失其他性能。在此基础上制备了含有有机硅纳米添加物的防腐涂层并利用电化学方法系统研究了涂层的防腐性能,进一步的分析了金属基底上腐蚀产物的形貌和成分。具体研究结果如下:(1)以环保易得的天然材料丁香酚为前驱体合成了生物基活性稀释剂SEE,通过添加不同含量的SEE,找出使得改性后的环氧复合材料拥有最佳性能的添加量。通过FTIR、NMR表征了SEE的化学结构。SEE的加入降低了环氧树脂体系的粘度,此外,水接触角测试表明少量的SEE就会使环氧体系的表面呈疏水性。TGA测试证明,添加SEE可以显着提高环氧树脂体系的热分解温度。结果表明,在将15 wt%的SEE掺入环氧树脂体系后,复合材料表现出了耐高温性和耐水性。(2)氨丙基三乙氧基硅烷通过直接水解法合成八氨基笼型倍半硅氧烷,由于其是固体粉末,利用马来酸二乙酯进一步改性,获得了一种反应性的纳米添加物Oap POSS-MA,呈黄色粘稠液体,提高了和环氧树脂的相容性。因其结构中含有活泼氢可以作为固化剂参与固化过程从而进入环氧网络结构中,多官能度的结构使其作为交联中心进一步提高了环氧树脂固化物的交联密度。对该纳米添加物的功能化改性改善了其与环氧树脂的相容性。此外,TGA和DCS测试表明涂层的耐热性也得到了改善。这是由于Oap POSS-MA增强了环氧网络的致密性。同时,其稳定的笼形结构抑制了环氧树脂中分子链的运动并赋予了环氧树脂复合材料良好的热稳定性。(3)制备了含有有机硅活性纳米添加物的防腐涂层,多官能度的结构使得这种纳米粒子作为交联中心提高了涂层的致密性,进而提高防腐涂层的屏蔽性能,更好的阻止腐蚀介质接触金属基底。利用电化学阻抗谱和对腐蚀产物形貌及成分的分析探究了涂层的防腐性能,该种有机硅活性纳米添加物显著提高了涂层的屏蔽性能。TGA和DCS测试表明涂层的耐热性也得到了改善。同时,其无机核抑制了环氧分子的链运动并赋予了涂层良好的热稳定性。结果表明,将1 wt%的Oap POSS-MA杂化物掺入水性环氧涂料后,涂料的耐蚀性能得到显著改善。