308 / 2021-04-26 14:19:35

深海环境下丝素蛋白改性Ti3C2TX纳米片增强环氧树脂的防腐性能及防护机制

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  复杂恶劣的深海环境是造成海洋装备防护涂层失效的主要原因。然而，良好的防护涂层是延长设备在深海环境下使用寿命的关键。Ti₃C₂T_X具有高长径比、丰富的表面官能团和优异的力学性能，是涂层理想的增强填料。为提高水性环氧涂料的防腐性能，我们合成了一种新型丝素-Ti₃C₂T_X (SF-Ti₃C₂T_X)杂化纳米填料作为增强添加剂。由于SF-Ti₃C₂T_X纳米片表面粗糙，与树脂基体具有良好的相容性，可以填补涂层固有的缺陷。研究了所制备的复合涂层在常压和模拟深海环境下的防腐性能。实验结果表明，含量为0.5 wt%的复合涂层性能最佳，含量过多或太少都会影响涂层的防腐性能，合适的添加量能更好的分散在树脂基体中，发挥更好的“迷宫效应”。此外，SF-Ti₃C₂T_X还提高了涂层的综合性能，0.5SF-Ti₃C₂T_X复合涂层的结合力为5.4 MPa，比纯环氧树脂提高了3.1 MPa，拉伸强度较纯环氧涂层提高了184.5%。在经过60天的浸泡后，含量为0.5 wt%的复合涂层的阻抗值仍保持在10⁸ Ω•cm²，比空白涂层高三个数量级。在模拟深海环境下，复合涂层在浸泡240 h后，粘附力仍有3.16 MPa（空白0.88 MPa），低频阻抗比空白涂层高三个数量级。通过腐蚀产物和涂层截面对其腐蚀机理进行了探讨，复合涂层优异的防腐性能主要得益于SF-Ti₃C₂T_X 在延长腐蚀介质通道和增强环氧树脂涂层的致密性上发挥着重要的作用。实验结果表明，含量为0.5 wt%的复合涂层性能最佳，含量过多或太少都会影响涂层的防腐性能，合适的添加量能更好的分散在树脂基体中，发挥更好的“迷宫效应”。此外，SF-Ti₃C₂T_X还提高了涂层的综合性能，0.5SF-Ti₃C₂T_X复合涂层的结合力为5.4 MPa，比纯环氧树脂提高了3.1 MPa，拉伸强度较纯环氧涂层提高了184.5%。在经过60天的浸泡后，含量为0.5 wt%的复合涂层的阻抗值仍保持在10⁸ Ω•cm²，比空白涂层高三个数量级。在模拟深海环境下，复合涂层在浸泡240 h后，粘附力仍有3.16 MPa（空白0.88 MPa），低频阻抗比空白涂层高三个数量级。通过腐蚀产物和涂层截面对其腐蚀机理进行了探讨，复合涂层优异的防腐性能主要得益于SF-Ti₃C₂T_X 在延长腐蚀介质通道和增强环氧树脂涂层的致密性上发挥着重要的作用。