功能性有机硅烷对钢材表面防护及界面性能的影响研究

《Coatings》：Effect of an Ethyl Acrylate-Derived Organosilane on the Surface and Protective Properties of Steel

　　

摘要

研究了功能性有机硅烷乙基N-[3-(三乙氧基硅烷基)丙基]-β-丙氨酸酯（化合物 3）对钢材表面、防护及界面性能的影响。该化合物通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振波谱（NMR）进行了表征。改性表面采用拉曼光谱、扫描电子显微镜联用能量色散X射线光谱（SEM–EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）进行了检测。防护性能通过阿基莫夫滴液法、循环伏安法、电化学阻抗谱（EIS）、动电位极化塔菲尔分析以及中性盐雾试验进行了评估。XPS证实了C、N、O和Si的存在，Si 2p信号位于102.12 eV，支持含氧硅物种的存在。当化合物 3 浓度为5 wt.%时，阿基莫夫防护时间从4 s增加至约21 s。水的接触角从未处理的钢材的46.50°增加到改性后的68.54°。电化学测量显示电荷转移电阻从850 Ω cm²增加到1160 Ω cm²，估算的腐蚀速率降低。经120 h盐雾暴露后，使用5–8 wt.%有机硅烷溶液预处理的水性丙烯酸涂料体系表面未观察到明显的腐蚀产物。有机硅烷预处理后，水性丙烯酸涂料的剥离粘附强度从0.30 N mm^?2增加到0.45 N mm^?2。这些研究结果支持将化合物 3 作为功能性表面改性剂和预处理层，用于提高水性丙烯酸涂料体系的粘附力和防护性能。