D0L:10.13374/.issn1001-053x.2011.06.016 第33卷第6期 北京科技大学学报 Vol.33 No.6 2011年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2011 纳米SO,粒子复合对聚脲涂层耐蚀性能的影响 李全德12)孟惠民12)✉ 1)北京科技大学腐蚀与防护中心表面科学与技术研究所，北京1000832)北京表面纳米技术工程研究中心，北京100083 ☒通信作者，E-mail:ccm@usth.cdu.cn 摘要采用紫外光暴露+冷凝的紫外加速老化试验，结合表面形貌观察测试了纳米S02粉体复合聚脲涂层的光老化性能， 采用3.5%NC1溶液浸泡试验测试了涂层的耐海水浸泡腐蚀性能，通过场发射扫描电子显微镜、自腐蚀电位和交流阻抗图谱 等分析了不同涂层的耐蚀性能.结果表明：纳米Si0,粉体显著提高了芳香族聚脲涂层的耐蚀性能，自腐蚀电位由-40mV升 高至60mV,电化学阻抗模值增加了约一个数量级，涂层进入迅速老化阶段的时间延长了约120h,在3.5%NCl溶液中的浸 泡寿命提高了约600h. 关键词聚脲：老化：纳米颗粒：二氧化硅：耐腐蚀性 分类号TG174.46 Influence of nano-SiO,particle compositing on the anti-corrosion performance of polyurea coatings LI Quan-de,MENG Hui-min 1)Corrosion and Protection Center,Laboratory for Corrosion-Erosion and Surface Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)Beijing Engineering Research Center for Surface Nanotechnology,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:ecm@ustb.edu.cn ABSTRACT The light aging performance of nano-SiO,particle composited polyurea coatings were tested by ultraviolet accelerated aging and surface morphology observations.The corrosion resistance to seawater of the coatings was measured by soaking in a 3.5% NaCl solution.Field emission scanning electron microscopy,corrosion potential measurements and electrochemical impedance spectros- copy (EIS)were used to analyze the corrosion resistance of different coatings.The results indicate that the corrosion resistance of aro- matic polyurea coatings increases significantly by compositing the nano-SiO,powder.After the compositing,the corrosion potential im- proves from-40 mV to 60mV,the EIS modulus increases approximately one magnitude,the accelerated aging stage delays about 120 h,and the life of the coatings in the 3.5%NaCl solution increases by 600 h roughly. KEY WORDS polyurea;degradation:nanoparticles:silicon oxides:corrosion resistance 聚脲涂料是近20年来兴起的一种100%固含 纳米SiO2是一种无定形的无机非金属白色粉 量的新型环保涂料.聚脲涂料以其无接缝、连续性 末，以其粒径小、比表面积大和表面存在羟基等特点 好以及优异的附着力和较高的施工性能被广泛应用 被广泛应用于涂料防腐等领域.研究表明：传统 于钢结构防腐和混凝土结构防水等领域.在防腐蚀 材料添加纳米粉体可提高涂层的光泽、硬度、耐冲击 性能和环境保护方面，聚脲涂料己显示出了巨大的 性以及耐盐雾性能和涂层的耐腐蚀性 技术和市场优势.但是，目前使用的芳香族聚脲耐 本文将纳米SiO2粉体同聚脲涂料相复合，以期 光老化性和耐海水浸泡腐蚀性较差，暴露在自然环 获得具有良好光稳定性和优异耐蚀性能的纳米复合 境中的芳香族聚脲涂层表层易老化变色、腐蚀失效， 芳香族聚脲涂层.采用紫外光暴露+冷凝的人工加 严重影响了芳香族聚脲涂层的使用). 速老化方法和扫描电镜(SEM)考察了纳米SiO2粉 体复合对聚脲光敏感性的影响，经5592h的3.5% 收稿日期：2010-07-12 基金项目：国家科技支撑计划资助项目(No.2007BAB27B02)第 33 卷 第 6 期 2011 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 6 Jun． 2011 纳米 SiO2 粒子复合对聚脲涂层耐蚀性能的影响 李全德1，2) 孟惠民1，2) 1) 北京科技大学腐蚀与防护中心表面科学与技术研究所，北京 100083 2) 北京表面纳米技术工程研究中心，北京 100083 通信作者，E-mail: ecm@ ustb． edu． cn 摘 要 采用紫外光暴露 + 冷凝的紫外加速老化试验，结合表面形貌观察测试了纳米 SiO2 粉体复合聚脲涂层的光老化性能， 采用 3. 5% NaCl 溶液浸泡试验测试了涂层的耐海水浸泡腐蚀性能，通过场发射扫描电子显微镜、自腐蚀电位和交流阻抗图谱 等分析了不同涂层的耐蚀性能． 结果表明: 纳米 SiO2 粉体显著提高了芳香族聚脲涂层的耐蚀性能，自腐蚀电位由 － 40 mV 升 高至 60 mV，电化学阻抗模值增加了约一个数量级，涂层进入迅速老化阶段的时间延长了约 120 h，在 3. 5% NaCl 溶液中的浸 泡寿命提高了约 600 h． 关键词 聚脲; 老化; 纳米颗粒; 二氧化硅; 耐腐蚀性 分类号 TG174. 46 Influence of nano-SiO2 particle compositing on the anti-corrosion performance of polyurea coatings LI Quan-de 1，2) ，MENG Hui-min1，2) 1) Corrosion and Protection Center，Laboratory for Corrosion-Erosion and Surface Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Engineering Research Center for Surface Nanotechnology，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: ecm@ ustb． edu． cn ABSTRACT The light aging performance of nano-SiO2 particle composited polyurea coatings were tested by ultraviolet accelerated aging and surface morphology observations． The corrosion resistance to seawater of the coatings was measured by soaking in a 3. 5% NaCl solution． Field emission scanning electron microscopy，corrosion potential measurements and electrochemical impedance spectros￾copy ( EIS) were used to analyze the corrosion resistance of different coatings． The results indicate that the corrosion resistance of aro￾matic polyurea coatings increases significantly by compositing the nano-SiO2 powder． After the compositing，the corrosion potential im￾proves from － 40 mV to 60 mV，the EIS modulus increases approximately one magnitude，the accelerated aging stage delays about 120 h，and the life of the coatings in the 3. 5% NaCl solution increases by 600 h roughly． KEY WORDS polyurea; degradation; nanoparticles; silicon oxides; corrosion resistance 收稿日期: 2010--07--12 基金项目: 国家科技支撑计划资助项目( No． 2007BAB27B02) 聚脲涂料是近 20 年来兴起的一种 100% 固含 量的新型环保涂料． 聚脲涂料以其无接缝、连续性 好以及优异的附着力和较高的施工性能被广泛应用 于钢结构防腐和混凝土结构防水等领域． 在防腐蚀 性能和环境保护方面，聚脲涂料已显示出了巨大的 技术和市场优势． 但是，目前使用的芳香族聚脲耐 光老化性和耐海水浸泡腐蚀性较差，暴露在自然环 境中的芳香族聚脲涂层表层易老化变色、腐蚀失效， 严重影响了芳香族聚脲涂层的使用［1］． 纳米 SiO2 是一种无定形的无机非金属白色粉 末，以其粒径小、比表面积大和表面存在羟基等特点 被广泛应用于涂料防腐等领域． 研究表明［2--5］: 传统 材料添加纳米粉体可提高涂层的光泽、硬度、耐冲击 性以及耐盐雾性能和涂层的耐腐蚀性． 本文将纳米 SiO2 粉体同聚脲涂料相复合，以期 获得具有良好光稳定性和优异耐蚀性能的纳米复合 芳香族聚脲涂层． 采用紫外光暴露 + 冷凝的人工加 速老化方法和扫描电镜( SEM) 考察了纳米 SiO2 粉 体复合对聚脲光敏感性的影响，经 5 592 h 的 3. 5% DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.06.016