【摘 要】
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碳钢作为一种常用的金属在各领域被广泛应用,但是极易被腐蚀,因此加强碳钢的腐蚀防护十分重要。涂层作为一种常见且高效的防护方法,可以有效隔绝金属与外界腐蚀环境的接触,起到对碳钢的保护。提高涂层使用寿命、研发具有自愈性能的涂层是当今研究的热点。层状双金属氢氧化物（LDH）是纳米级的层状结构,能够有效负载缓蚀剂,在防腐涂层领域具备良好的应用前景。纳米级层状的LDH应用到防腐涂层中作为填料,不仅填充涂层中的
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碳钢作为一种常用的金属在各领域被广泛应用,但是极易被腐蚀,因此加强碳钢的腐蚀防护十分重要。涂层作为一种常见且高效的防护方法,可以有效隔绝金属与外界腐蚀环境的接触,起到对碳钢的保护。提高涂层使用寿命、研发具有自愈性能的涂层是当今研究的热点。层状双金属氢氧化物（LDH）是纳米级的层状结构,能够有效负载缓蚀剂,在防腐涂层领域具备良好的应用前景。纳米级层状的LDH应用到防腐涂层中作为填料,不仅填充涂层中的微孔、提升其阻隔性能,而且通过缓蚀剂插层赋予涂层优异的自愈性能。因此,本文研究制备缓蚀剂MBT插层的钙基LDH并将其作为填料添加到环氧树脂涂层中以提升涂层的防护性能。本文采用离子交换法制备了2-巯基苯并噻唑（MBT）插层的CaAl层状双氢氧化物（CaAl-MBT-LDH）,将其添加到水性环氧树脂中作为填料以提高其耐腐蚀性。利用XRD、FT-IR和SEM对CaAl-MBT-LDH进行了表征,结果表明缓蚀剂MBT成功插入LDH层间,CaAl-MBT-LDH颗粒具有类似六边形的结构。通过盐雾试验和浸泡试验评价了空白涂层和CaAl-MBT-LDH改性涂层的腐蚀防护作用。结果表明,经过盐雾试验170 h后空白涂层的划痕处腐蚀严重,而CaAl-MBT0.08 M-LDH添加量为2%（质量分数,下同）的改性涂层没有严重的腐蚀。在3.5%的Na Cl溶液中浸泡13天后,空白涂层的电荷转移电阻(Rct)仅为1.62×10~3Ω·cm~2,而CaAl-MBT0.08 M-LDH改性涂层的界面Rct仍高达2.76×10~6Ω·cm~2。对制备的CaAl-MBT-LDH粉末进行硅烷（KH550）改性,以提升其在环氧树脂涂料中的均匀分散性,进一步提高涂层的耐蚀性能。采用XRD、FT-IR和SEM等方法对硅烷改性的CaAl-MBT-LDH-KH550进行了表征,FT-IR和SEM结果表明硅烷偶联剂成功修饰CaAl-MBT-LDH,XRD结果表明改性后的CaAl-MBT-LDH-KH550仍具有LDH的特征结构（具备LDH典型的层状类六边形结构）。SEM结果显示CaAl-MBT-LDH-KH550表面有网状结构的覆盖物,表明符合硅烷改性后的颗粒表面特征。采用SEM分别对CaAl-MBT-LDH改性环氧树脂涂层、CaAl-MBT-LDH-KH550改性环氧树脂涂层的表面进行了宏观和微观表征,结果表明添加CaAl-MBT-LDH-KH550的涂层表面颗粒分散更加均匀。采用盐雾试验和浸泡试验对添加CaAl-MBT-LDH以及CaAl-MBT-LDH-KH550改性环氧树脂涂层的耐腐蚀性能进行了研究。盐雾试验300 h后CaAl-MBT-LDH改性涂层的划痕处腐蚀严重,而CaAl-MBT-LDH-KH550改性涂层的划痕处没有严重的腐蚀,且CaAl-MBT-LDH-KH550的添加量为2%时,划痕处没有明显的腐蚀痕迹,腐蚀防护效果最佳。添加2%的CaAl-MBT-LDH环氧树脂涂层在3.5%的Na Cl溶液中浸泡13天后的电荷转移电阻(Rct)仅为2.76×10~6Ω·cm~2,而添加2%的CaAl-MBT-LDH-KH550粉末的环氧树脂涂层Rct仍高达8.96×10~8Ω·cm~2。研究表明相比于空白涂层,在涂层中添加CaAl-MBT-LDH粉末后涂层的耐腐蚀性能大幅提升;硅烷改性在提高CaAl-MBT-LDH在水性涂层中分散性能的同时,进一步提升了涂层的耐腐蚀性能。
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