拉伸状态对涤纶薄膜电化学不均匀性的影响熔炉

拉伸状态对涤纶薄膜电化学不均匀性的影响

拉伸状态对涤纶薄膜电化学不均匀性的影响 2011： 钟庆东1，邹美平2，郦 希2，郑 金1，周国定1 （1．上海电力学院环境工程系国家电力公司热力设备腐蚀与防护（部级）重点实验室，上海　200090；2．上海宝钢集团公司冷轧厂，上海　201900）引　言　　涤纶（PET）薄膜是一种用途十分广泛的高分子化工产品［1］，涤纶薄膜的物理、化学性能优良，如其比电阻高达1016Ω·cm［2］，它被用来制造录音和录像基带、电容器绝缘层、胶片片基及粘胶带基带等，是有机化工中研究较多的一个领域．　　涤纶薄膜虽然是一种绝缘薄膜，与导电薄膜和半导体薄膜相比，电导率虽很低，但是仍具有一定的电导性．　　绝缘薄膜的导电机制已在经典的固体物理学理论以及非晶态固体物理学中得到详细论述［3］，由于在绝缘薄膜的禁带中存在大量的局部电子态（局域态），电子可在这些电子态间进行连续跃迁，此时，绝缘薄膜导电机制以电子导电为主．目前，有机涂膜的不均匀性近年来引起人们的注意，有机涂膜不均匀性的研究内容主要包括聚合物涂膜［4］、防锈油膜等［5～7］，采用的是一种组合式微电极丝束电极，而对于金属的不均匀腐蚀体系及微生物腐蚀［8～11］等，也有丝束电极的相关研究报道．美国还出现了丝束电极的市售产品及相关检测设备．可见，有机涂层的不均匀检测技术已逐渐受到人们的重视［4～11］．　　本文结合采用丝束电极技术，对涤纶薄膜在5％NaCl溶液中及受拉伸状态下的电化学不均匀性进行了研究，目前，有关此项研究尚未见文献报道． 1　试验方法　　丝束电极制作采用101根低碳钢丝（Ф0．17mm）和铜丝（Ф0．15mm），各微电极彼此间距为2mm，采用环氧树脂进行浇封固化，测试装置如图1所示．　　测试前，将丝束电极的工作表面用05＃金相砂纸打磨，经丙酮清洗干燥后置于干燥器中备用．试验用涤纶薄膜为市售商品（3MScotch BrandTape），薄膜厚度为0．1mm．采用涤纶胶带粘贴于备用的丝束电极工作表面上．在进行拉伸试验时，将涤纶薄膜拉伸10％后用胶带粘附于丝束电极的工作表面．将粘贴好薄膜的丝束电极放置于室温的5％NaCl溶液中浸泡（电极工作面水平放置），然后进行电化学测试．　　电化学测试主要是测量丝束电极的电极电位．电位测量采用逐点扫描检测法进行测量．测量采用美国PARC公司的M273A型恒电位仪．由于M273A型恒电位仪在进行电位测试时具有极高的输入阻抗（＞1012Ω），因此，可对粘贴涤纶薄膜的丝束电极的电位进行精确测量．测试时，参比电极为SCE． 2　结果与讨论2．1　铜质丝束电极　　涤纶薄膜在铜质丝束电极上的电位分布如图2所示．　　由图2可知，在铜质丝束电极表面上未受拉伸的涤纶薄膜的电极电位分布是不均匀的，分布范围在－0．1～－0．4V（vs SCE）之间，较裸露丝束电极的电位分布范围的宽度（－0．2～－0．3V）也高于裸露丝束电极的电位．图3为拉伸状态下涤纶薄膜在铜质丝束电极上的电位分布．　　由图3可知，涤纶薄膜受拉伸后，其电极电位分布范围较未拉伸状态的电位分布范围窄，仅在0～－0．2V之间有分布，同样，其分布也是不均匀的．对在铜质丝束电极上所测得的电极电位取平均值后可以反映涤纶薄膜电位的总体分布水平及分布的均匀程度，见图4．　　由图4可知，涤纶薄膜经拉伸10％后，其电位的平均值较未拉伸的涤纶薄膜电位发生明显正移．电位分布的方差越大，电位分布越不均匀．由图4可知，涤纶薄膜经拉伸后，其电位分布的总体水平较未拉伸时的电位分布不均匀． 　　此外，电位平均值在一定程度上反应了薄膜在腐蚀体系中的薄膜／金属界面及薄膜中的腐蚀情况［12］．　　图4中，未经拉伸的涤纶薄膜随浸泡时间的延长，其电位平均值发生波动，表明未经拉伸的涤纶薄膜在5％NaCl溶液中的腐蚀过程，其阴极反应过程和阳极反应过程交替出现对反应过程进行控制；而拉伸后的涤纶薄膜，其电位在较高的电位区间分布（－0．05～－0．1V），且随浸泡时间的变化幅度较小，表明拉伸后的涤纶薄膜仍为电子导体，受金属／薄膜界面上的金属阳极反应过程控制．2．2　铁质丝束电极　　铁质丝束电极拉伸及未拉伸状态的涤纶薄膜的电位分布见图5和图6．　　由图5和图6可知，在铁质丝束电极表面

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