塗層防腐性能上不去？試試這個配方

環氧樹脂（EP）對金屬具有良好的附著力和耐熱性、耐水性和耐化學藥品性，成為了金屬防腐領域中的重要原料。但由於交聯密度大，極易產生靜電效應及固化後易脆的特性，使純EP塗料在防腐塗料的製備及應用受到了極大的限制。因此利用EP與其他材料複合將是未來製備優良防腐材料的發展趨勢。

近日，江南大學紡 織科學與工程學院 智能紡織化學品研究室的科研人員以腰果酚改性酚醛胺固化劑，將石墨烯摻雜到環氧樹脂（E42）中製備了防腐塗料，並將其塗覆在預處理的基材馬口鐵上。對複合塗層的表面形貌、固化時間、光澤度、附著力、抗衝擊性、硬度，柔韌性和防腐性能進行了測試。

結果表明，腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的塗層具有優良的力學性能和防腐性能，且隨著石墨烯含量（以E42質量為基準）的增加，塗層防腐性能提高。當腰果酚改性酚醛胺含量為25%，石墨烯含量為6%時，製備的塗層的平均厚度為(120±10) μm，硬度可達到2H，附著力達到1級，自腐蝕電流密度為8.482×10-6 A/cm2 ，腐蝕速率為 6.593×10-2 mm/a。

不同固化劑對塗層性能的影響

選取腰果酚改性酚醛胺固化劑製備防腐塗料，為了探究不同腰果酚改性酚醛胺固化劑對塗層的性能的影響，選取含量為25%腰果酚改性酚醛胺和具有相同胺值的二乙烯三胺作為對照，分別對預處理的馬口鐵片進行塗層。兩種固化劑製備的複合塗料在常溫（25℃）下固化，結果表明，二乙烯三胺固化劑製備的複合塗料在常溫條件下約1.5 h已經迅速地完成固化，而腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的複合塗料在常溫下需要約72h才能固化。結果表明，腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的塗料儲存穩定性更好。

腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的複合塗層在較高的溫度下能加速固化並且塗層的抗衝擊性、光澤度、硬度均未改變；同時腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的複合塗層劃格測試時塗層邊緣 完全光滑，無一格脫落可評定為附著力為0級，二乙烯三胺為固化劑製備的塗層劃格測試後交叉處塗層有少許的脫落，但受影響的面積明顯小於5%可評定附著力為1級，表明腰果酚改性酚醛胺固化劑能夠改善塗層的附著力。綜上相較於傳統的脂肪族固化劑，以腰果酚改性酚醛胺固化劑製備的塗料具有良好的穩定儲藏性能，可替代相對分子量小，易揮發，毒性大的低級脂肪族固化劑，具有更好的應用前景。

石墨烯對塗層防腐性能的影響

當防腐材料暴露在自然環境下，Fe與空氣中的H2O與O2會發生反應，其中，在陰極生成 OH-，使Fe表面帶負電荷，同時Fe發生反應生成Fe3+，使其陽極帶正電荷，電子向陽極移動導致了Fe3+快速大量形成，造成了Fe的腐蝕，見下圖，在加入石墨烯的防腐塗層中，石墨烯優良的導電性可以將Fe失去的電子傳輸到塗層表面，從而降低了鐵的腐蝕速率，同時，石墨烯優良的疏水性能夠有效地隔離基材與空氣產生反應，形成了良好的物理防護隔離層，有效地降低了Fe的腐蝕速率。

Tafel極化曲線反映了電極電位與極化電流之間關係，由其可以推算出塗層的腐蝕速率等，可以比較完整全面地分析塗層的防腐性能。由表可知，隨著石墨烯含量的增加，塗層的腐蝕電流密度逐漸減小。當石墨烯含量為2%時，塗層的腐蝕電流密度為2.274×10-5；含量為4%時，塗層的腐蝕電流密度為9.693×10-6，下降一個數量級。並且隨著石墨烯含量的增加，腐蝕速率逐漸減小。石墨烯的加入能改善塗層的防腐效果，當石墨烯含量大於6%，變化已經不是特別明顯。當石墨烯含量為6%時，塗層的腐蝕電流密度為 8.482×10-6 A/cm2，腐蝕速率為6.593×10-2 mm/a，防腐性能最佳。因此，選取石墨烯最佳含量為 6%。

總結：

以E42為基料與石墨烯複合，用腰果酚改性酚醛胺固化劑固化製備了防腐塗料，提高了防腐塗料實際使用的可行性。

結果表明，在腰果酚改性酚醛胺固化劑含量為25%，石墨烯含量為 6%，固化溫度為80 ℃條件下，製備的塗層的力學性能及防腐性能最佳。

此時塗層的硬度為 2H，附著力為0級，塗層抗衝擊時，在100 cm高度其表面不發生裂紋，塗層在120°下彎曲不發生脫落現象，並且塗層的腐蝕電流密度為8.482×10-6 A/cm2，腐蝕速率為 6.593×10-2 mm/a，防腐性能最佳。