镁合金腐蚀研究进展（43）-

镁合金自清洁硅烷/聚丙烯复合涂层的耐腐蚀性研究

    超疏水涂层通常由具有粗糙结构的内涂层和具有低表面能的外涂层组成。然而，两种涂层之间弱的界面粘合性限制了它们在更大范围内的使用。设计一体化的超疏水涂层可以改善超疏水涂层的稳定性和耐蚀性。

    硅烷涂层因其具有环境友好型、低成本和制备简单的特性而被广泛用于防腐领域。硅烷分子结构式一般为:R-Si(OR)₃，有机硅烷水解产生的Si-OH可以进行自缩聚形成Si-O-Si网状结构，这种结构可以有效地保护镁合金。另一方面，R代表氨基、巯基、乙烯基及环氧基等基团,这些基团和不同的树脂均具有较强的反应能力。  

    聚丙烯（PP）具有高耐化学性和低透水率，它是最广泛使用的热塑性材料之一。聚丙烯可以阻碍氧气，水和腐蚀性离子的渗透进而保护金属基材。由于聚丙烯是非极性的，其在金属表面的附着力较差，将马来酸酐（MAH）接枝的聚丙烯（PP-g-MAH）添加到聚丙烯中将显着提高PP的附着能力。

    在本工作中，采用浸渍法在硅烷、乙醇和超纯水的混合溶液中制备出硅烷涂层，再通过浸渍提拉法将硅烷涂层浸泡在聚丙烯溶液中成功合成了微米级球状结构的聚丙烯涂层。表面的微结构和低表面能的聚丙烯的协同作用使水滴在涂层表面处于Cassie模型状态。结果表明，硅烷/聚丙烯复合涂层展示出优异的疏水性，自清洁性和耐蚀性。此外，一体化的超疏水涂层还具有极好的稳定性。

    该项工作“Corrosion resistance of self-cleaning silane/polypropylene composite coatings on magnesium alloy AZ31”发表在《Journal of Materials Science & Technology》（IF5.04,一区）（41，2020：43-55）（https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.08.056）。第一作者为硕士研究生张召琦，通讯作者为山东科技大学曾荣昌教授、中船重工七二五所蔺存国研究员、王利高级工程师。

Fig.1 Schematic of the preparation process of the PAPTMS/PP coatings.

Fig. 2 FE-SEM images of (a-b) the PAPTMS coatings, (c) elemental compositions of samples in wt.%, and (d-f) the PAPTMS/PP coatings.

Fig. 3 FT-IR spectra (a) and XPS spectra of PAPTMS/PP composite coating: (b) survey of elements, high resolutions of (c) C 1s, (d) O 1s, (e) Si 2p and (f) N 1s.

Fig. 4 Contact angle (CA) measured using (a-1) water, (a-2) glycol and (a-3) diiodomethane as liquid phase; (b) sliding angle (SA).

Fig. 5 Self-cleaning tests of (a, b) the PAPTMS/PP coatings; Optical photographs of (c, d) the spherical droplets on the surface (front and vertical view).

Fig. 6 (a-c) Nyquist plots, (d) Bode plots of |Z| vs. Frequency and (e) Bode plots of phase angle vs. frequency; equivalent circuits of (f) the AZ31 substrate, (g) the PAPTMS coatings and (h) the PAPTMS/PP coatings.