海洋環(huán)境中芽孢桿菌對聚氨酯清漆涂層分解的影響
2021-10-29 17:26:31
作者：劉洋, 吳進(jìn)怡, 閆小宇, 柴柯 來源：中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)
分享至：
摘要
采用電化學(xué)技術(shù)、掃描電鏡和紅外光譜等多種方法研究了海洋環(huán)境中芽孢桿菌對聚氨酯清漆涂層分解作用以及對腐蝕行為的影響。結(jié)果表明，在浸泡時(shí)間為1 h時(shí)，芽孢桿菌并沒有對聚氨酯清漆涂層產(chǎn)生明顯的降解作用。隨著浸泡時(shí)間的延長，在含有芽孢桿菌的海水中的涂層耐蝕性明顯小于在無菌海水中涂層的耐蝕性，表明芽孢桿菌能導(dǎo)致涂層的降解。浸泡初期，在無菌海水和芽孢桿菌海水中，涂層電阻值約為108 Ω·cm2。經(jīng)無菌海水浸泡13 d后，涂層電阻值下降為5.22×106 Ω·cm2，浸泡第35 d時(shí)，涂層電阻值變?yōu)?.46×106 Ω·cm2。而經(jīng)芽孢桿菌海水浸泡樣品的涂層電阻值在浸泡13和35 d后分別為2.16×106和7.96×105 Ω·cm2。芽孢桿菌海水浸泡涂層電阻值的減小量明顯大于無菌海水浸泡涂層電阻值的減小量。掃描電鏡的結(jié)果顯示，在浸泡35 d后，在芽孢桿菌海水溶液中浸泡的涂層出現(xiàn)大量孔洞和粉化痕跡。由紅外光譜結(jié)果可以觀察到，浸泡在芽孢桿菌海水的N—H鍵和C—O鍵吸收峰比無菌海水中浸泡涂層低，說明芽孢桿菌可分解涂層。
關(guān)鍵詞： 芽孢桿菌 ; 聚氨酯清漆涂層 ; 海洋環(huán)境 ; 分解
Abstract
The effect of Bacillus flexus on degradation and corrosion behavior of polyurethane varnish coating in marine environment was investigated by means of electrochemical impedance spectroscopy （EIS）， scanning electron microscope （SEM） and Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）。 The results showed that the Bacillus flexus did not exhibit significant effect on the degradation of the polyurethane varnish coating after immersion in Bacillus flexus containing seawater for 1 h. With the extension of immersion time, the corrosion resistance of the coating was significantly lower in Bacillus flexus containing seawater than that in sterile seawater, indicating that Bacillus flexus could cause the degradation of the coating. The coating resistance was about 108 Ω·cm2 at the initial stage of immersion both in sterile seawater and Bacillus flexus containing seawater. However, the corrosion resistance of the coating dropped to 5.22×106 and 5.46×106 Ω·cm2 after immersion in sterile seawater for 13 and 35 d respectively. As comparison, the corrosion resistance of the coating decreased to 2.16×106 and 7.96×105 Ω·cm2 after immersion in Bacillus flexus containing seawater for 13 and 35 d, respectively. The facts showed that the corrosion resistance of the coating in Bacillus flexus containing seawater decreased larger than that in sterile seawater. SEM observation result showed that after immersion for 35 d in Bacillus flexus inoculated seawater, numerous pores and pulverization signs could be observed of the coating surface. From the result of FTIR, the absorption peaks of N—H bond and C—O bond of coatings after immersion in Bacillus flexus containing seawater were significantly lower than that in sterile seawater, indicating that Bacillus flexus can clearly degrade the polyurethane varnish coating.
Keywords： Bacillus flexus ; polyurethane varnish coating ; marine environment ; degradation
占地球面70%的海洋，是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。隨著人們對海洋資源的不斷探索與開發(fā)，大量的金屬材料被用于海洋作業(yè)的設(shè)備上。然而，海水中存在大量微生物和一些腐蝕性物質(zhì)，如氧氣、氫離子、氯離子等，所以金屬材料在復(fù)雜海洋環(huán)境中的腐蝕不可避免[1-4]。其中微生物腐蝕是一種破壞性的腐蝕，附著在金屬材料表面的微生物通過其代謝活性改變金屬溶液界面的電化學(xué)條件，并進(jìn)一步影響電化學(xué)反應(yīng)，從而加速金屬的腐蝕速度，嚴(yán)重影響海洋設(shè)施的性能，如水下聲納系統(tǒng)和渦輪葉片。我國因腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2800億人民幣，其中20%都是由微生物腐蝕引起的[5]。目前，有機(jī)涂層的應(yīng)用是有效阻止海洋設(shè)施遭受微生物腐蝕重要措施。
微生物不僅會(huì)對金屬材料造成很大的腐蝕損傷[6]，而且還會(huì)降解非金屬材料[7]。Kathiresan[8]鑒定了8種真菌和7種細(xì)菌，它們可以從聚乙烯袋中降解聚乙烯。海洋中存在的假單胞菌也可分解苯酚、烷烴等多種有機(jī)物。而芽孢桿菌廣泛存在于海洋環(huán)境中，代謝快繁殖快，適應(yīng)能力強(qiáng)，其可促進(jìn)金屬腐蝕，而且還可以分解有機(jī)物[9]。由于聚氨酯涂料具有優(yōu)異的性質(zhì)，無毒、附著力強(qiáng)并且耐腐蝕，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療和防污防腐涂料領(lǐng)域[10,11]。然而，目前人們對海洋環(huán)境中芽孢桿菌對聚氨酯清漆涂層分解的影響尚不清楚。本文利用電化學(xué)阻抗譜 （EIS）、紅外光譜 （FTIR）、掃描電鏡 （SEM） 等手段研究聚氨酯清漆涂層在無菌海水以及含芽孢桿菌海水中浸泡后涂層的分解情況，以探究芽孢桿菌對涂層分解的影響。
1 實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)所采用金屬基材為AISI 1045碳鋼 （齊齊哈爾市宏順重工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)），化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%） 為：C 0.499，Mn 0.596，Si 0.230，S 0.028，P 0.012，Ni 0.006，Cr 0.020，Mo 0.001，Nb 0.001，Cu 0.014，W 0.003，Al 0.003，V 0.004，Ti 0.001，F(xiàn)e余量。將其加工成尺寸為Φ4 cm×5 mm的圓柱形作為電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的電極。另外，還需要尺寸為10 mm×10 mm×2 mm長方體碳鋼用作其他的分析測試。在噴涂聚氨酯涂料之前，首先用120#~1500#的砂紙依次對碳鋼各個(gè)表面進(jìn)行打磨，然后將碳鋼放入丙酮中脫脂后用蒸餾水沖洗干凈，再放入乙醇中脫水，室溫下干燥，以保證噴涂涂料能與基底之間能結(jié)合緊密。在圓柱形碳鋼一面利用焊錫焊接上一根銅線，用環(huán)氧樹脂將此面和周邊封裝在一個(gè)絕緣的環(huán)境中。對長方體試樣一面和周圍也用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝，兩種試樣都只留下一面作為工作面。利用噴涂的方法將聚氨酯清漆均勻地噴涂在碳鋼試樣工作面上，控制噴涂流量與噴涂時(shí)間，使涂層的厚度在100 μm±10 μm，噴涂好的試樣放在室溫下干燥7 d后備用。
本實(shí)驗(yàn)所用的芽孢桿菌是從在南海海水中 （經(jīng)度：110.32941，緯度：20.02971） 浸泡六個(gè)月后的AISI 1045碳鋼的腐蝕產(chǎn)物中分離，經(jīng)純化和鑒定后得到的。使用2216E培養(yǎng)基培養(yǎng)芽孢桿菌 （蛋白胨5 g/L，酵母胨1 g/L，pH7.8），將配置好的2216E培養(yǎng)基放入高壓滅菌鍋中在121 ℃下持續(xù)進(jìn)行滅菌20 min，以防止感染其他雜菌。待培養(yǎng)基冷卻到室溫后在超凈工作臺中將芽孢桿菌接種到2216E培養(yǎng)基中，置于26 ℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)2 d作為菌液。含芽孢桿菌海水溶液以1∶100的比例將菌液接種到滅菌海水中，接種后置于搖床中26 ℃培養(yǎng)1 d。滅菌海水作為無菌海水溶液。將噴涂好試樣分別浸泡在無菌海水溶液和芽孢桿菌海水溶液中，每組3個(gè)平行試樣，以此來保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。定期對樣品性能進(jìn)行測試，無菌海水以及芽孢桿菌海水溶液每15 d更換一次，以保證芽孢桿菌所需的營養(yǎng)物質(zhì)[12,13]。
使用PAR2273電化學(xué)工作站對浸泡在無菌和含芽孢桿菌海水不同時(shí)間的試樣進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測試。測試頻率為105~10-2 Hz，正弦波信號的振幅為20 mV。測試采用經(jīng)典的三電極系統(tǒng)，以鉑片為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，以帶聚氨酯清漆涂層的基體金屬作為工作電極。阻抗數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)采集后，用Zsimpwin處理軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理[14,15]。
采用S-4800 30 kV掃描電鏡 （SEM） 對完整未浸泡的聚氨酯涂層表面和分別在無菌海水溶液以及芽孢桿菌海水溶液中浸泡35 d的聚氨酯清漆涂層表面進(jìn)行觀察，通過對比來分析芽孢桿菌單一菌種對涂層的分解作用和腐蝕進(jìn)程的影響。
為了更清楚地了解芽孢桿菌對聚氨酯清漆涂層影響的微觀機(jī)理，采用Bruker TENSOR27紅外光譜儀 （FTIR） 對未浸泡聚氨酯涂層、在無菌和含芽孢桿菌海水中浸泡35 d的聚氨酯清漆涂層進(jìn)行測試，在測試之前，將涂層表面的生物膜以及附著物清理干凈，以便得到最準(zhǔn)確的結(jié)果。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 EIS數(shù)據(jù)分析
電化學(xué)阻抗譜是用來評價(jià)涂層性能的一種方法，廣泛應(yīng)用于研究涂層微生物腐蝕行為[16,17]。圖1為浸泡在無菌海水和含芽孢桿菌海水中不同時(shí)間聚氨酯清漆涂層的Nyquist圖，Nyquist圖中容抗弧的直徑越大，則說明涂層此時(shí)的阻抗就越大。如圖1所示，隨著浸泡時(shí)間的變化，不同海水中涂層Nyquist圖譜中容抗弧的直徑也隨之逐漸變化。如圖1a所示，在無菌海水中涂層的容抗弧在1 h~13 d時(shí)逐漸減小，在浸泡時(shí)間21~29 d時(shí)相差不大，然而在浸泡時(shí)間到達(dá)35 d時(shí)其容抗弧直徑又明顯變大。如圖1b所示，與無菌海水中浸泡涂層的容抗弧直徑相比，浸泡在芽孢桿菌海水中涂層在浸泡1 h時(shí)，容抗弧的直徑大小與涂層在無菌海水中浸泡1 h時(shí)相似，都大于其他時(shí)間所測得的容抗弧。說明在浸泡1 h后，芽孢桿菌并沒有對涂層產(chǎn)生明顯的分解作用，涂層仍然有著良好的防護(hù)效果[18]。隨著浸泡時(shí)間的增加，容抗弧直徑在1~48 h內(nèi)不斷減小，而浸泡時(shí)間達(dá)到48 h~5 d時(shí)，容抗弧增大。在5~35 d時(shí)，其容抗弧直徑又逐漸減小，在浸泡時(shí)間為35 d時(shí)，其容抗弧達(dá)到最小值，說明涂層此時(shí)防護(hù)性能已被破壞。由圖1可以看出，在含有芽孢桿菌的海水中，浸泡1 h至浸泡35 d之間的容抗弧直徑明顯小于無菌海水浸泡后的樣品，這說明芽孢桿菌對涂層產(chǎn)生了降解作用。
圖1 聚氨酯清漆涂層在無菌海水和含芽孢桿菌海水中浸泡不同時(shí)間的Nyquist圖
Fig.1 Nyquist plots of polyurethane varnish coating immersed in sterile seawater （a） and Bacillus flexus inoculated seawater （b）
利用Zsimpwin軟件分別對浸泡在無菌海水溶液和芽孢桿菌海水溶液中的涂層各個(gè)時(shí)間點(diǎn)所得到的EIS結(jié)果進(jìn)行擬合，得到等效電路如圖2所示。對于無菌海水體系，在浸泡初期1~48 h，其等效電路圖 （圖2a） 中只包含Rs （海水溶液電阻）、Rcoat （涂層電阻） 和Qcoat （涂層常相位角元件）。隨著浸泡時(shí)間的增加，海水中的導(dǎo)電粒子逐漸滲透到涂層內(nèi)部，其等效電路圖 （圖2b） 中增加了Rct （電荷轉(zhuǎn)移電阻） 和Qdl （涂層基底界面處雙電層電容）。在含芽孢桿菌海水浸泡體系中，浸泡時(shí)間為1 h~48 h時(shí)，其等效電路圖 （圖2c） 與無菌海水浸泡初期 （圖2a） 一致。當(dāng)浸泡時(shí)間延長到5~29 d時(shí)，芽孢桿菌在涂層表面形成了一層穩(wěn)定的生物膜，使涂層的電化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其等效電路圖 （圖2d） 中出現(xiàn)了Rbiofilm （生物膜膜層電阻）、Qbiofilm （生物膜膜層電容）。在浸泡后期35 d時(shí)，其等效電路圖 （圖2e） 與浸泡中期5~29 d時(shí)相比新增了Rct和Qdl，說明了海水中的腐蝕物種已經(jīng)進(jìn)入到涂層與基體的界面處。
圖2 在無菌海水中浸泡1~48 h、5~35 d和在含芽孢桿菌海水中浸泡1~48 h、5~29 d、35 d的等效電路圖
Fig.2 Equivalent electrical circuits models of 1~48 h （a）， 5~35 d （b） immersion time in sterile seawater, and 1~48 h （c）， 5~29 d （d）， 35 d （e） immersion time in sterile seawater containing Bacillus flexus
涂層電阻值的大小反映了涂層屏蔽電解質(zhì)溶液的能力，是評價(jià)涂層抗腐蝕性能的重要依據(jù)。無菌和芽孢桿菌海水浸泡體系中聚氨酯清漆Rcoat隨浸泡時(shí)間的變化如圖3所示。結(jié)果表明，在無菌海水和芽孢桿菌的海水中，涂層電阻隨浸泡時(shí)間的變化而變化。無菌海水中浸泡初期涂層電阻值保持在108 Ω·cm2左右，涂層的防護(hù)性能良好。浸泡時(shí)間達(dá)到13 d時(shí)，涂層的電阻為5.22×106 Ω·cm2，隨著浸泡時(shí)間的增加，Rcoat值在較窄的范圍內(nèi)變化。從圖中涂層電阻的變化情況可以看出，含芽孢桿菌海水浸泡涂層的電阻變化更加明顯。聚氨酯清漆涂層在含芽孢桿菌海水中浸泡初期涂層電阻值也保持在108 Ω·cm2左右，隨后涂層電阻值迅速降低。浸泡5 d時(shí)，涂層電阻值出現(xiàn)一個(gè)小幅度的增加，這是由于芽孢桿菌和其分泌物在涂層表面形成了生物膜所致。在芽孢桿菌海水中浸泡13 d時(shí)，涂層電阻值迅速下降到2.16×106 Ω·cm2，相較于無菌海水中浸泡涂層其電阻更低，這是由于芽孢桿菌分解了涂層中的有機(jī)物所致。在浸泡35 d時(shí)，無菌海水中涂層電阻值為5.46×106 Ω·cm2，芽孢桿菌海水中涂層的電阻值為7.96×105 Ω·cm2。對比浸泡初期涂層電阻值，無菌海水浸泡后的樣品電阻值下降了2個(gè)數(shù)量級，而含芽孢桿菌浸泡樣品的電阻值下降了3個(gè)數(shù)量級，含芽孢桿菌海水浸泡涂層電阻值下降幅度明顯高于無菌海水中涂層電阻值下降幅度。這一結(jié)果與EIS的結(jié)果相一致，說明芽孢桿菌能顯著降低聚氨酯清漆涂層的抗腐蝕性能。
圖3 無菌海水和芽孢桿菌海水中Rcoat隨浸泡時(shí)間的變化
Fig.3 Variation in the Rcoat values with immersion time in sterile seawater and seawater containing Bacillus flexus
2.2 SEM分析
圖4分別是未浸泡、無菌海水浸泡35 d、芽孢桿菌海水浸泡35 d后聚氨酯清漆涂層表面的SEM像。由圖4a可知，未經(jīng)過浸泡的涂層表面光滑，幾乎沒有孔洞、裂紋等缺陷，涂層完整性好。在無菌海水中浸泡35 d后 （圖4b），聚氨酯清漆涂層表面除了浸泡痕跡外，沒有明顯的變化。而在芽孢桿菌海水中浸泡35 d后 （圖4c），聚氨酯清漆涂層表面出現(xiàn)芽孢桿菌以及代謝產(chǎn)物所形成的生物膜，并出現(xiàn)了一些小孔和粉化痕跡 （圖中箭頭所示），涂層的完整性被破壞。
圖4 未浸泡、無菌和芽孢桿菌海水浸泡35 d的涂層SEM像
Fig.4 SEM images of surfaces of the coatings before immersion （a） and after 35 d immersion in sterile seawater （b） and seawater inoculated with Bacillus flexus （c）
2.3 紅外光譜分析
圖5為不同環(huán)境下浸泡聚氨酯清漆涂層35 d后的紅外光譜圖。如圖所示，在3450~3465 cm-1處出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的紅外吸收峰，該波段代表N—H伸縮振動(dòng)[19]。與未浸泡涂層的紅外光譜圖相比，在浸泡35 d時(shí)，在無菌海水中涂層的N—H伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)有所增加。而在芽孢桿菌海水溶液中浸泡涂層的N—H伸縮振動(dòng)峰最低。無菌海水中N—H伸縮振動(dòng)峰增高是因?yàn)樵趯Ｋ臏缇^程中，海水中原本存在的細(xì)菌等死亡后釋放出含N—H的分子并于涂層相結(jié)合，使得涂層表面存在大量含N—H的分子[20]。而含有芽孢桿菌海水浸泡的體系中，芽孢桿菌生物膜附著在涂層表面，分解了細(xì)菌死亡后釋放出的含N—H的分子，并降解聚氨酯清漆涂層中的N—H鍵，使得N—H伸縮振動(dòng)峰降低。位于550~1700 cm-1波段是指紋區(qū)，在含芽孢桿菌海水中，涂層紅外光譜在550~1700 cm-1的指紋區(qū)可觀察到明顯的變化。浸泡于芽孢桿菌海水中涂層與未浸泡和浸泡于無菌海水后的涂層相比，位于 （1100 cm-1） 處的C—O基團(tuán)的吸收強(qiáng)度明顯降低。這進(jìn)一步說明了芽孢桿菌破壞了聚氨酯清漆涂層中的N—H和C—O鍵。經(jīng)過芽孢桿菌海水浸泡后涂層的性質(zhì)發(fā)生了改變。結(jié)果表明，芽孢桿菌可以降解聚氨酯清漆涂層。
圖5 未浸泡、無菌和芽孢桿菌海水溶液浸泡35 d后涂層的紅外光譜圖
Fig.5 FTIR spectra of the coating without immersion （a） and after 35 d immersion in sterile seawater （b） and seawater inoculated with Bacillus flexus （c）
3 討論
采用電化學(xué)阻抗譜EIS對不同浸泡環(huán)境下聚氨酯清漆涂層的性能以及電化學(xué)特性進(jìn)行了表征，探究發(fā)生在電極電解質(zhì)界面處的電化學(xué)反應(yīng)過程，分析等效電路以及各等效元件的變化。其中Nyquist圖容抗弧直徑和清漆涂層阻抗值的大小是防腐蝕性能的重要指標(biāo)[21-23]。結(jié)果表明，在浸泡1 h后，在無菌和含芽孢桿菌海水中涂層的容抗弧直徑大致相同，說明此時(shí)涂層具有良好的耐蝕性，海水中芽孢桿菌的存在對涂層的耐蝕性影響不大。隨著在無菌海水中浸泡時(shí)間的增加，容抗弧直徑先減小后增大，這是因?yàn)榻莩跗诤Ｋ写嬖诘碾x子向涂層中不斷滲透導(dǎo)致涂層的腐蝕抗性逐漸降低[24]。在浸泡時(shí)間為35 d時(shí)容抗弧直徑增大，這是因?yàn)楹Ｋ械碾娊赓|(zhì)滲入涂層在金屬-涂層界面處產(chǎn)生了鈍化膜導(dǎo)致[25]。在芽孢桿菌海水中浸泡初期，海水中的芽孢桿菌迅速占據(jù)涂層的表面與涂層中的有機(jī)物發(fā)生作用，降解聚氨酯清漆涂層中的有機(jī)物。由于芽孢桿菌對涂層的分解使腐蝕物種向涂層里大量滲透，使其阻抗值迅速降低。隨著浸泡時(shí)間的進(jìn)一步延長，涂層表面被芽孢桿菌代謝所產(chǎn)生的生物膜覆蓋，使得涂層的阻抗增大，所以Nyquist圖在浸泡第5 d時(shí)出現(xiàn)增大的現(xiàn)象。浸泡第5~35 d期間，涂層的阻抗值再次逐漸降低，這是因?yàn)楦街谕繉颖砻娴纳锬ず秃Ｋ写罅康难挎邨U菌分解涂層破壞了涂層的完整性所導(dǎo)致。浸泡于芽孢桿菌海水中涂層的容抗弧直徑在浸泡1 h后均小于無菌海水浸泡體系。芽孢桿菌是兩種浸泡體系唯一不同的因素，所以芽孢桿菌是導(dǎo)致這些現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵因素。
通過擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析EIS結(jié)果。等效電路圖模型和模擬出的涂層電阻值表明，無論是在無菌海水還是在含有芽孢桿菌的海水中，涂層的電阻值隨之浸泡時(shí)間的延長而下降。含有芽孢桿菌的海水中，涂層電阻值的減小量明顯大于在無菌海水中浸泡涂層電阻值的減小量。這是由于芽孢桿菌在涂層表面降解聚氨酯清漆涂層中的有機(jī)物，使其表面出現(xiàn)微孔，破壞了涂層的完整性，海水中的腐蝕物種進(jìn)入涂層中所致。結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了芽孢桿菌可導(dǎo)致涂層的降解。
SEM像進(jìn)一步證實(shí)了EIS結(jié)果，樣品浸泡在無菌海水中35 d后，涂層表面光滑，只有輕微浸泡痕跡，而浸泡在含有芽孢桿菌的海水中35 d后，大量細(xì)菌及代謝產(chǎn)物附著在涂層表面，形成生物膜，并且涂層表面出現(xiàn)了粉化痕跡和一些小孔，聚氨酯清漆涂層的完整性被破壞，這也是在浸泡后期涂層電阻值下降的關(guān)鍵因素。FTIR結(jié)果揭示了涂層降解的原因，根據(jù)FTIR結(jié)果，浸泡在含芽孢桿菌海水中聚氨酯清漆涂層的N—H和C—O鍵的吸收峰明顯降低，芽孢桿菌對涂層產(chǎn)生了分解作用，破壞了涂層的結(jié)構(gòu)。
4 結(jié)論
（1） 含有芽孢桿菌的海水會(huì)大幅度地影響聚氨酯清漆涂層的性能，降低其阻抗值和涂層電阻。在浸泡35 d時(shí)，無菌海水中浸泡聚氨酯清漆涂層的電阻值為5.46×106 Ω·cm2，含芽孢桿菌海水中浸泡聚氨酯清漆涂層電阻值與無菌海水中涂層電阻值相比下降了一個(gè)數(shù)量級，為7.96×105 Ω·cm2，表明芽孢桿菌可破壞聚氨酯清漆涂層的抗腐蝕性能。
（2） SEM分析顯示，在含芽孢桿菌海水中浸泡到35 d時(shí)，涂層表面出現(xiàn)菌膜，并出現(xiàn)孔洞和粉化現(xiàn)象，芽孢桿菌會(huì)破壞涂層的結(jié)構(gòu)。
（3） 紅外光譜分析表明，在芽孢桿菌海水溶液中樣品的N—H鍵和C—O被破壞，從而導(dǎo)致涂層分解。
參考文獻(xiàn)
[1]
Gu J D.
Microbiological deterioration and degradation of synthetic polymeric materials: Recent research advances
[J]. Int. Biodeterior. Biodegrad., 2003, 52: 69
[本文引用： 1]
[2]
An W X.
The study of marine corrosion and detection of vessel steel
[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2009
安聞?dòng)崱?/span>
船用鋼海水腐蝕與檢測研究
[D]. 青島： 中國海洋大學(xué)， 2009
[3]
Duan J Z, Hou B Y.
Research progress of biocorrosion, biofouling and their control techniques for marine steel and reinforced concrete infrastructure
[J]. J. Highway Trans. Res. Dev., 2010, 27（9）： 118
段繼周， 侯保榮。
海洋工程設(shè)施生物腐蝕、污損和防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展
[J]. 公路交通科技， 2010, 27（9）： 118
[4]
Xiang L B, Zhang J C, Liu X R, et al.
Microbiological influenced corrosion and microbiological influenced corrosion inhibition—Overview and a case application in oilfield produced water
[J]. Corros. Sci. Prot. Technol., 2019, 31: 85
[本文引用： 1]
向龍斌， 張吉昌， 劉心蕊等。
微生物腐蝕與采出水的微生物防腐蝕—回顧與應(yīng)用實(shí)例
[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)， 2019, 31: 85
[本文引用： 1]
[5]
Hou B R, Lu D Z.
Corrosion cost and preventive strategies in China
[J]. Bull. Chin. Acade. Sci., 2018, 33: 601
[本文引用： 1]
侯保榮， 路東柱。
我國腐蝕成本及其防控策略
[J]. 中國科學(xué)院院刊， 2018, 33: 601
[本文引用： 1]
[6]
Xu P, Ren H Y, Wang C Z, et al.
Research progress on mixture microbial corrosion and analytical method on metal surface
[J]. Surf. Technol., 2019, 48: 216
[本文引用： 1]
許萍， 任恒陽， 汪長征等。
金屬表面混合微生物腐蝕及分析方法研究進(jìn)展
[J]. 表面技術(shù)， 2019, 48: 216
[本文引用： 1]
[7]
Yang W J, Neoh K G, Kang E T, et al.
Polymer brush coatings for combating marine biofouling
[J]. Prog. Polym. Sci., 2014, 39: 1017
[本文引用： 1]
[8]
Kandasamy K.
Polythene and plastics-degrading microbes from the mangrove soil
[J]. Rev. Biol. Trop., 2003, 51: 3
[本文引用： 1]
[9]
Banerjee A, Ghoshal A K.
Phenol degradation by Bacillus cereus: Pathway and kinetic modeling
[J]. Bioresour. Technol., 2010, 101: 5501
[本文引用： 1]
[10]
Walczak M, Brzezinska M S, Sionkowska A, et al.
Biofilm formation on the surface of polylactide during its biodegradation in different environments
[J]. Colloid. Surf., 2015, 136B: 340
[本文引用： 1]
[11]
Zhang R Z, Tian W J, Wang C Y, et al.
Strong hydrophobic anticorrosive surface properties of polyurethane composites with two-component modified isocyanate
[J]. Total Corros. Control, 2020, 34（2）： 9
[本文引用： 1]
張瑞珠， 田偉杰， 王重洋等。
雙組份改性聚氨酯材料強(qiáng)疏水防腐表面性能研究
[J]. 全面腐蝕控制， 2020, 34（2）： 9
[本文引用： 1]
[12]
Wu J Y, Luo Q, Xiao W L, et al.
Influence of vibrio on corrosion behaviors and mechanical properties of 45 steel in seawater
[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2012, 32: 343
[本文引用： 1]
吳進(jìn)怡， 羅琦， 肖偉龍等。
海水環(huán)境中弧菌對45鋼腐蝕行為及力學(xué)性能的影響
[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)， 2012, 32: 343
[本文引用： 1]
[13]
Xiao W L, Chai K, Yang Y H, et al.
Effect of microbe on the corrosion behaviors and mechanical properties of 25 carbon steel in tropical seawater condition
[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2010, 30: 359
[本文引用： 1]
肖偉龍， 柴柯， 楊雨輝等。
25鋼在熱帶海洋環(huán)境下海水中的微生物腐蝕及其對力學(xué)性能的影響
[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)， 2010, 30: 359
[本文引用： 1]
[14]
Wang Y, Tang Y, Xie C S, et al.
The applications of the electrochemical impedance spectroscopy in the materials researches
[J]. Mater. Rep., 2011, 25（13）： 5
[本文引用： 1]
王蕓， 湯瀅， 謝長生等。
電化學(xué)阻抗譜在材料研究中的應(yīng)用
[J]. 材料導(dǎo)報(bào)， 2011, 25（13）： 5
[本文引用： 1]
[15]
Encinas-Sánchez V, De Miguel M T, Lasanta M I, et al.
Electrochemical impedance spectroscopy （EIS）： An efficient technique for monitoring corrosion processes in molten salt environments in CSP applications
[J]. Solar Energy Mater. Solar Cells, 2019, 191: 157
[本文引用： 1]
[16]
Zhao X.
Characteristics of electrochemical impedance spectroscopy in deterioration process of organic coating
[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2007
[本文引用： 1]
趙霞。
有機(jī)涂層失效過程的電化學(xué)阻抗譜響應(yīng)特征研究
[D]. 青島： 中國海洋大學(xué)， 2007
[本文引用： 1]
[17]
Dhoke S K, Khanna A S.
Electrochemical impedance spectroscopy （EIS） study of nano-alumina modified alkyd based waterborne coatings
[J]. Prog. Org. Coat., 2012, 74: 92
[本文引用： 1]
[18]
Zhang H F, Gao Y M, Cao X, et al.
Effect of modified nano-ZnO on corrosion resistance of acrylic polyurethane coating
[J]. Electroplat. Finish., 2010, 29（2）： 54
[本文引用： 1]
張海鳳， 高延敏， 曹霞等。
改性納米氧化鋅對丙烯酸聚氨酯涂層防腐性能的影響
[J]. 電鍍與涂飾， 2010, 29（2）： 54
[本文引用： 1]
[19]
Wang J C, Yang S L, Li G, et al.
Synthesis of a new-type carbonific and its application in intumescent flame-retardant （IFR）/polyurethane coatings
[J]. J. Fire Sci., 2003, 21: 245
[本文引用： 1]
[20]
Liu J L, Zong E M, Fu H Y, et al.
Adsorption of aromatic compounds on porous covalent triazine-based framework
[J]. J. Colloid Interface Sci., 2012, 372: 99
1
[21]
Liu Q, Jin S B, Wang Z Y, et al.
Study on protective properties of graphene modified coatings
[J]. Paint Coat. Ind., 2020, 50（4）： 14
[本文引用： 1]
劉茜， 金少波， 王震宇等。
石墨烯改性涂層防護(hù)性能研究
[J]. 涂料工業(yè)， 2020, 50（4）： 14
[本文引用： 1]
[22]
Zhang W X, Wu J Y, Yan X Y, et al.
Influence of pseudomonas sp. on degradation of polyurethane varnish coating in marine environment
[J]. Surf. Technol., 2019, 48（7）： 302
張偉雄， 吳進(jìn)怡， 閆小宇等。
海洋環(huán)境中假單胞菌對聚氨酯清漆涂層分解的影響
[J]. 表面技術(shù)， 2019, 48（7）： 302
[23]
Da B, Yu H F, Ma H Y, et al.
Equivalent electrical circuits fitting of electrochemical impedance spectroscopy for rebar steel corrosion of coral aggregate concrete
[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2019, 39: 260
[本文引用： 1]
達(dá)波， 余紅發(fā)， 麻海燕等。
等效電路擬合珊瑚混凝土中鋼筋銹蝕行為的電化學(xué)阻抗譜研究
[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)， 2019, 39: 260
[本文引用： 1]
[24]
Huttunen-Saarivirta E, Yudin V E, Myagkova L A, et al.
Corrosion protection of galvanized steel by polyimide coatings: EIS and SEM investigations
[J]. Prog. Org. Coat., 2011, 72: 269
[本文引用： 1]
[25]
Zhang Y X, Chen S G, Li H, et al.
Preparation of silicon nitride doped epoxy-based composite coatings and their corrosion resistance
[J]. Surf. Technol., 2018, 47（1）： 100
[本文引用： 1]
張永興， 陳守剛， 李航等。
氮化硅摻雜環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層的制備及耐腐蝕性能研究
[J]. 表面技術(shù)， 2018, 47（1）： 100
[本文引用： 1]
免責(zé)聲明：本網(wǎng)站所轉(zhuǎn)載的文字、圖片與視頻資料版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有，如果涉及侵權(quán)，請第一時(shí)間聯(lián)系本網(wǎng)刪除。
-
標(biāo)簽： 芽孢桿菌, 聚氨酯清漆涂層 , 海洋環(huán)境 , 分解
相關(guān)文章
官方微信
《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯(lián)系：編輯部
- 電話：010-62316606-806
- 郵箱：fsfhzy666@163.com
- 中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方QQ群：140808414
文章推薦
點(diǎn)擊排行
PPT新聞
“海洋金屬”——鈦合金在艦船的
點(diǎn)擊數(shù)：7130
腐蝕與“海上絲綢之路”
點(diǎn)擊數(shù)：5741