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金属和它所处的环境介质之间发生化学或电化学作用而引起的金属的变质称为金属的腐蚀。金属的腐蚀不仅会造成经济损失而且不利于自然资源及能源的保护,甚至有些情况下的金属腐蚀还会危及人身安全。因此,对金属腐蚀防护的研究颇为迫切和重要。在研究的各种防护方法中,有机涂层的防护法是效果较好、方法简便、成本低廉、适用性强的一种防腐方法。纳米TiO2粒子具有独特的物理化学性能,广泛应用于涂料、传感器、介电材料、催化剂及其载体领域。TiO2作为重要的过渡金属氧化物材料,其防锈性能也得到人们的关注。
本文在有机防护层的基础上,引入了具有光电效应的二氧化钛粒子,增强防锈性能。为了提高二氧化钛在有机相中的分散性能,本文以十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)为修饰剂,采用溶胶-凝胶法对纳米TiO2进行原位修饰,最佳制备工艺为:V(钛酸丁酯):V(无水乙醉):V(水):V(DTMS)=20:100:2.12:5,使用0.1 mol/L HCl作催化剂,用量为0.5 mL,反应温度为40℃,反应时间为18 h,得到的产品在基础油中具有良好的分散性,粒子粒径在50 nm左右,且粒子粒度较均匀。修饰后粒子表面的羟基度平均减少了0.00193 mmol/g。然后通过FT-IR、TEM、SEM、XPS等现代测试方法对其进行表征,进一步证明硅烷偶联剂与纳米TiO2发生了偶联结合反应。
DTMS修饰的纳米TiO2粒子作为缓蚀剂分散在基础油中,与基础油防锈体系的性能相比,在测得的极化曲线数据中,腐蚀电流密度明显减小,减少了1.5A/cm2,开路电压提高了0.1 V,即说明基础油中添加DTMS修饰的纳米TiO2体系的耐腐蚀性能优于基础油体系的。
另外,本文对具有不同R基的硅烷偶联剂修饰的纳米TiO2进行了研究,考察了修饰后的纳米TiO2在油相中的分散性及缓蚀性能,结果表明R基为长链烷基时在油膜中的缓蚀效果最好。同时,也考察了纳米碳酸钙在缓蚀剂方面的应用,纳米碳酸钙粒子可以在油膜形成一层沉积层,起到一定的缓蚀效果,但是添加纳米碳酸钙体系的电流密度下降了0.6 A/cm2,小于添加DTMS修饰后纳米TiO2体系的电流密度下降值,而且添加纳米碳酸钙体系的临界电压值比DTMS修饰的TiO2的临界电压值小0.06V,所以DTMS修饰后纳米TiO2在防锈油中的缓蚀效果优于纳米碳酸钙在防锈油中的缓蚀效果。