利用电化学阻抗谱研究水在聚丙烯涂层中的传输行为

摘要

目的研究聚丙烯涂层的失效机制。方法利用电化学阻抗谱技术,对某聚丙烯涂层在3.5%NaCl溶液中的失效机制及水在该涂层中的传输行为进行了研究,使用等效电路图对电化学阻抗谱数据进行了拟合,评价了涂层在不同浸泡时间后的腐蚀保护性能,并计算了水在涂层中的扩散速率。结果聚丙烯涂层浸泡在3.5%NaCl溶液后,其腐蚀防护性能会快速下降,当浸泡到第6天时,涂层阻值从初始5.33×109Ω·cm2快速下降至1.08×109Ω·cm2,随后开始稳定。通过对在10 kHz下涂层电容值随浸泡时间的变化关系获知,在浸泡初期,水在涂层中的渗透是均匀的,其传输行为符合Fick第二定律,属于复杂的非稳态过程,其扩散系数为3.12×10–11 cm2/s。水在涂层中的均匀传输时间与涂层阻值下降并达到稳定的时间基本相符,大约为144 h,此时涂层吸水率为8.25%。结论聚丙烯树脂涂层在NaCl溶液中浸泡时,水的浸入及向金属基体方向传输是导致涂层失效的主要原因。在浸泡初期,水在涂层中的传输符合Fick第二定律,当水在涂层中传输不再符合Fick第二定律,水在涂层中到达饱和,此时涂层的保护性能大幅下降,腐蚀反应已经开始在界面发生。电化学阻抗谱技术可以很好地检测水在涂层中的传输行为,并给出量化数据,这可以用于评价涂层防护性能、预测涂层使用寿命和分析涂层失效机制。