“ α-ZrP/PPDA和α-ZrP/DEA表面含有更多氨基基团，与PDMS之间形成交联，结合更加稳固，分布均匀，进一步填充涂层孔隙，提升防腐效果。”

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摘要

全世界每年因腐蚀造成的金属废料占生产总值的30%，我国每年由于腐蚀造成的经济损失约占GDP 的 3.4%～5.0%，远大于所有自然灾害损失的总和。通过在防腐涂层内部掺杂二维纳米材料，可达到填充孔隙和修补缺陷的目的，大大提高涂层的防腐能力。超疏水涂层表面防水，具有自清洁功能，有效避免生物污垢、污染物黏附，，能抵抗酸碱等化学物质的侵蚀。

PDMS（聚二甲基硅氧烷）是一种低表面能疏水高分子材料，无毒无味，透明，防水性好，具有很高的抗剪切能力。然而，在实际应用中，单一的PDMS防腐效率低，表面容易沾染污垢，因此，需要对PDMS进行改性，实现防腐和超疏水功能。α-ZrP（α-磷酸锆）是一种典型的阳离子型层状化合物，由ZrO6八面体与HPO4四面体交替连接 构成，结构稳定，具有良好机械强度，耐酸碱能力强，不溶于水和有机溶剂，其表面含有许多活性中心，可以用于构筑粗糙表面。利用α-ZrP对PDMS进行改性，有望提高PDMS涂层的防腐性能和超疏水性能。

本研究将ZrOCl2·8H2O和磷酸进行水热反应合成层状α-ZrP（α-磷酸锆）填料，再将α-ZrP与PDMS进行掺杂制备 α-ZrP/PDMS 超疏水涂料。

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实验材料

磷酸锆、二乙醇胺、正己烷、聚二甲基硅氧烷、固化剂DOWSIL sylgard184 灌封透明胶、无水乙醇

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实验过程

使用水热法合成α-ZrP（α-磷酸锆）纳米片，离子交换法将对苯二胺(PPDA)和二乙醇（DEA)胺对α-ZrP进行插层，形成α-ZrP、α-ZrP/PPDA/和α-ZrP/DEA。将0.5g 聚二甲基硅氧烷（PDMS）加入至7mL正己烷中，磁力搅拌均匀后，分别加入α-ZrP、α-ZrP/PPDA/和α-ZrP/DEA，制备得到超疏水涂层。

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 实验结果

1：防腐效果

1）未涂覆涂层的Q235钢的腐蚀电位为-474.22mV，腐蚀电流密度为8.59×10-3mA/cm2。

2）PDMS（聚二甲基硅氧烷）涂层腐蚀电位为-426.38mV腐蚀电流密度为 5.48×10-3mA/cm2，防腐效果不佳。

3）α-ZrP/PDMS（磷酸锆与聚二甲基硅氧烷）涂层的腐蚀电位为-458.59mV，腐蚀电流密度为1.38×10 3mA/cm2，涂层起到一定的防腐效果。

4）α-ZrP经过插层处理后，制备的α-ZrP/PPDA/PDMS涂层和α-ZrP/DEA/PDMS涂层腐蚀电流密度分别为1.12×10-4mA/cm2和4.73×10-4mA/cm2，腐蚀电位保持稳定，说明插层使涂层的极化电阻显著提升。α-ZrP涂层的极化电阻为1.26×104Ω·cm2，α-ZrP/PPDA涂层和α-ZrP/DEA 涂层的极化电阻分别提升至7.41×104Ω·cm2和6.43×104Ω·cm2，防腐效果良好。

2：超疏水性

1）α-ZrP/PPDA/PDMS涂层的超疏水性，接触角达到162.41°，滚动接触角为3.7°，符合超疏水性的要求。

2）α-ZrP/PDMS 在 Q235 钢表面形成的 涂层水接触角为147.11°，滚动接触角达到 9.7°；

3）α-ZrP/DEA/PDMS 涂层的水接触角为 141.78°，滚动角为 12.6°；PDMS 涂层的静态接触角仅为98.63°；

4）α-ZrP/PDMS涂层 和α-ZrP/DEA/PDMS 涂层接近超疏水效果，PDMS涂层不具备超疏水性。

3.涂层硬度分析

1）。与α-ZrP/PDMS涂层比，α-ZrP/PPDA/PDMS和α-ZrP/DEA/PDMS涂层附着力和硬度明显提升，两者处在同一等级，铅笔硬度均由2H提升至3H，附着力等级由2级提升至1级。α-ZrP/PPDA和α-ZrP/DEA 负载大量的氨基基团，层间距扩大，比表面积增加，暴露出更多的活性基团，氨基与PDMS分子之间发生交联，部分活性基团与PDMS分子之间形成共价键，填料和基底的结合更加紧密，提高了涂层的硬度和与金属表面的附着力，延长了超疏水涂层的使用寿命。

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原创作者：泊头市华阳环保设备有限公司