水涂层的防腐性
1.涂层表面形貌
所示为不同配方涂层表面光学显微镜图（显微镜光源为正置，通过反射金属表面的涂层来进行光学表征）。如图所示，涂覆在镀锌贴片上的纯PUA固化涂层组成单一（图（A）），颜色深浅不一的细条纹主要是在清洗金属基底时用砂纸打磨出来的沟槽。当固化体系中加入氧化石墨烯GO时图像中出现黑色的斑点，在光学显微镜宏观尺度下主要为团聚以后的氧化石墨烯片状颗粒，较为均匀的分散在整个PUA树脂中，类似于混凝土中的“砖块”结构，可以起到阻隔外界离子的渗透，具体将在防腐性能中进行详细讨论（图（B））。图为树脂掺杂纳米SiO2颗粒的光学显微镜图，可以明显地看出大块白色块状形态，形成的主要原因为纳米颗粒的团聚效应造成大量SiO2团聚，展现出宏观尺度的白色片状物质，这种结构对阻隔外界离子渗透作用甚微，但是对增加涂层表面粗糙程度起到至关重要的作用。图为同时掺杂了GO/SiO2的PUA树脂的涂层，相较于前两幅图，既有团聚以后的成片SiO2结构，同时黑色的氧化石墨烯GO穿插分散在树脂中，涂层的离子阻隔和表面粗糙程度将会有进一步的提升，下文将借助其他测试手段对其展开讨论。
不同涂层的光学显微镜图片：（A）纯PUA树脂（B）PUA树脂掺杂GO（C）PUA树脂掺杂SiO2纳米颗粒（D）掺杂GO/SiO2的PUA树脂涂层
受限于光学显微镜的成像原理，对材料表面的形貌表征只能到微米级别。因此，我们利用扫描隧道电子显微镜（SEM）对其表面形貌进行了进一步地表征。如图3所示。从SEM放大5万倍测试的图片可以看出，（A）为掺杂了纳米SiO2颗粒的PUA树脂涂层，可以明显的看到大量SiO2颗粒较为均一地分散于整个PUA树脂涂层当中，构筑出纳米尺度的表面结构，同时，部分团聚以后的纳米颗粒构筑起微米级别的粗糙结构，两者一起共同形成了微纳两种尺度的表面粗糙结构，这是材料形成超疏水特性的结构基础。图（B）为同时掺杂了GO/SiO2的PUA树脂涂层，和只掺杂了SiO2的PUA涂层不同，GO的片状结构如同层层叠加的“砖块”，构筑出涂层中的立体“迷宫”，正式这种结构，能够有效阻碍外界离子的渗透和入侵，提升涂层的综合保护性能。
图 不同涂层SEM图：（A）PUA树脂掺杂SiO2纳米颗粒（B）掺杂GO/SiO2的PUA树脂涂层
不论是光学显微镜还是更高阶的扫描隧道电子显微镜，都只能对材料的二维形貌进行表征，因此，我们利用3D轮廓仪对材料表面的三维形貌进行了表征测试。如图所示。从图中可以清晰地看到，固化以后的PUA树脂涂层表面较为平整，利用3D轮廓仪测出的表面平均粗糙度为16.63μm，当PUA树脂体系中加入氧化石墨烯GO以后，图中出现了片状凸起结构，非常直观地体现出氧化石墨烯的片状/层状结构特征，整体表面粗糙度上升到了79.12μm。相应的，只加入了纳米SiO2颗粒的PUA树脂涂层，表面凹凸起伏不一，表面平均粗糙度为75.33μm。当纳米SiO2颗粒和氧化石墨烯GO同时加入PUA以后，表面三维形貌涤荡起伏，粗糙不平，表面粗糙度进一步提升至108.76μm。有上述数据可知，无机颗粒的加入对有机涂层材料的粗糙程度起到关键作用。
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