扫描电镜在金属有机涂层中的应用

天耀科技

2022/07/07 09:20

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随着经济的发展，人们生活水平不断提升，伴随着城市与海洋的开发，金属的需求不断加大，但金属是一种易腐蚀的材料，为了防止金属材料被腐蚀破坏，人们会通过不同的方式保护金属不被腐蚀，现今大致有添加缓蚀剂，提高钢材品质，阴极保护技术以及涂层、镀层保护四种防止金属防腐的方法，其中最为常用和简单的方法就是涂层防腐。‍

环氧树脂（EP）是一种常见的用于制备防腐涂层的树脂，具有优异的化学稳定性，耐腐蚀性能和良好的绝缘性能以及高的拉伸强度、杨氏模量以及成本低廉等优点[1]。环氧树脂是指相对分子质量不高的含有一个以上环氧基团的有机化合物[2,3]。通过分子内活泼的环氧基团与固化剂发生交联反应，可以固化成具有三维网状结构性质稳定的聚合物。环氧树脂在发生交联反应后，固化形成的聚合物具有硬度较高、稳定性好、柔韧性较好、优良的耐腐蚀性能、耐酸碱性等优点[4]，并且1947年实现工业化后，至今已经开发出低温固化型、常温固化型、高温固化以及其他固化型环氧树脂，并被广泛应用于建筑材料、航空航天、机械仪器等金属材料的抗腐蚀方面，成为最为常用的防腐环氧树脂[5]。

然而，溶剂型环氧树脂在固化交联时，溶剂的挥发导致树脂高度交联形成的涂层有质脆、容易开裂等致命的缺陷使得其防腐能力大大降低。因此，环氧树脂涂层已经不能满足现今的金属防腐需求[6]。为提高环氧涂层的防腐性能，目前许多研究人员提出了新型的智能涂层来改善环氧涂层的防腐性能。

为什么单独的环氧涂层不能满足现今的金属防腐需求呢？下面由COXEM超高分辨率台式扫描电镜带我们一探究竟吧！图1为COXEM扫描电镜下的金属表面环氧涂层的形貌，从涂层的表面形貌来看，单独的环氧涂层表面开裂比较严重，还有大量的孔隙，涂层缺陷比较多，缺陷多就会造成防腐能力降低；图2为COXEM扫描电镜下环氧涂层的截面形貌，从图2中我们可以知道该环氧涂层的厚度约为100μm左右，涂层比较厚，有助于阻挡腐蚀介质接触金属的表面，但是由于表面的缺陷又影响了涂层的性能，这样就会大大降低的环氧涂层的防腐性能。

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图1：COXEM扫描电镜下的金属表面环氧涂层的形貌

图2：COXEM扫描电镜下的金属环氧涂层的截面形貌

同时， COXEM扫描电镜可以搭配Oxford能谱，在观察环氧涂层形貌的同时，也可以检测涂层的成分信息，利用能谱的Mapping功能，可以更加直观地观测各个元素的分布情况。

图3：环氧涂层的Mapping分布

综上所述，大家这次知道了单独的环氧涂层不能满足现今的金属防腐需求的原因了吧，如果您还有无法解决的疑问，不如让COXEM高分辨扫描电镜带您一探究竟吧。

参考文献

[1] YU J, HUO R, CHAO W, et al. Interface structure on dielectric properties of epoxy/alumina nanocomposites [J]. Macromolecular Research, 2012, (20): 816-826.

[2] JIN F L, LI X, PARK S J. Synthesis and application of epoxy resins: A review [J]. Journal of Industrial & Engineering Chemistry, 2015, 29: 1-11.

[3] ZHOU J M, LUCAS J P. Hygrothermal effects of epoxy resin. Part I: the nature of water in epoxy[J]. Polymer, 1999, 40(20): 5505-5512.

[4] 蒋涛, 李爽, 赵辉, 黄世强, 张群朝. 化学共聚改性环氧树脂研宄进展[J]. 湖北大学学报(自然科学版).

[5] 尹迪. 基于MOF的智能涂层的制备及防腐性能研究[D]. 西南石油大学, 2019.

[6] YE Y, CHEN H, WU J, et al. High impact strength epoxy nanocomposites with natural nanotubes [J]. Polymer, 2007, 48(21): 6426-6433.