改性Fe₃O₄@TiO₂纳米填料增强水性环氧涂层的力学性能和防腐性能

摘要

[目的]通过改善二氧化钛包覆四氧化三铁（Fe₃O₄@TiO₂）纳米填料在水性环氧（WEP）涂层中的分散性，增强其与水性环氧树脂之间的界面作用，提高水性环氧涂层的力学性能和抗腐蚀性能。[方法]以溶胶-凝胶法在纳米Fe₃O₄表面包覆TiO₂层而得到纳米填料，利用聚多巴胺（PDA）和3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）对其进行改性。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对改性后的Fe₃O₄@TiO₂复合填料（记为PAFFe₃O₄@TiO₂）进行表征。将该复合填料添加到水性环氧涂层中，制备了PAF-Fe₃O₄@TiO₂/WEP复合涂层，并探讨了复合填料对WEP涂层的力学性能和电化学性能的影响。[结果]Fe₃O₄粒子表面被尖锐的纳米TiO₂晶片覆盖，PDA和APTES共修饰所得的PAF-Fe₃O₄@TiO₂复合填料表面富集大量的氨基等活性基团。PAF-Fe₃O₄@TiO₂/WEP复合涂层的铅笔硬度达到3H，附着力为1级，耐冲击性（1 kg）达到60 cm，在3.5%NaCl溶液中浸泡45 d后仍表现出较高的低频阻抗模值(|Z|_0.01Hz)。[结论]与纯水性环氧涂层相比，PAF-Fe₃O₄@TiO₂/WEP复合涂层的附着力、硬度、耐冲击性等力学性能均有显著提升，同时具有更优异的抗腐蚀性能。

关键词

四氧化三铁 / 纳米填料 / 二氧化钛 / 功能化修饰 / 复合涂层 / 力学性能 / 抗腐蚀