石墨烯（石墨納米片）-環(huán)氧樹脂船用涂料防腐性能的研究.pdf

1、海洋蘊藏著豐富的自然資源，合理開發(fā)和使用海洋首先需要面對海洋腐蝕問題。海洋設(shè)施和船舶長期處于干濕交替的富氧鹽霧、高紫外線的環(huán)境，腐蝕問題十分嚴重。因此，合理運用海洋防腐蝕技術(shù)，對于降低災(zāi)害事故的發(fā)生，提高船舶及海洋平臺設(shè)施的安全性，延長其服役壽命具有深刻意義。石墨烯以及石墨納米片是新興的二維納米碳材料，具有層片狀的結(jié)構(gòu)，對水、氧氣和離子有很好的穩(wěn)定性和阻隔性，用作傳統(tǒng)涂料的填料時，可以起到良好的物理屏蔽作用，從而改善有機涂層的耐腐蝕性能

2、。
　　本文分別以熱還原石墨烯和石墨納米片作填料，以環(huán)氧樹脂為基體，研究了熱還原石墨烯和石墨納米片的結(jié)構(gòu)特點，以及他們在涂料中的耐腐蝕性能和機理。
　　以石墨納米片作為填料，研究了石墨納米片在涂料中的耐腐蝕性能和機理。制備的石墨納米片表面非常光滑，片層的厚度約為50nm，片層的直徑約為2-10μm。直接以石墨納米片作為填料制備了不同含量的石墨納米片防腐涂料，電化學(xué)和耐中性鹽霧試驗表明，添加10％石墨納米片涂層耐蝕性最好，自腐

3、蝕電位為-435mV，自腐蝕電流密度為0.055μA/cm2。通過偶聯(lián)劑對石墨納米片進行改性，并制備了改性石墨納米片涂料，添加10%改性石墨納米片涂層的耐蝕性最好，自腐蝕電位為-416mV，自腐蝕電流密度為0.032μA/cm2。石墨納米片在涂料中形成物理屏障，阻礙腐蝕介質(zhì)的滲透。
　　以熱還原石墨烯為填料，研究了石墨納米片在涂料中的耐腐蝕性能和機理。XRD、Raman、XPS和SEM等分析表明，熱還原石墨烯上殘留一些含氧基團，片

4、層的厚度約為40nm，片層直徑約為2-5μm。直接以熱還原石墨烯作為填料制備了不同含量的石墨烯涂料，電化學(xué)和耐中性鹽霧試驗表明，添加1.5%熱還原石墨烯涂層耐蝕性較好，自腐蝕電位為-428mV，自腐蝕電流密度為0.058μA/cm2。通過偶聯(lián)劑對熱還原石墨烯進行改性，并制備了改性石墨烯涂料，添加2%改性石墨烯涂層的耐蝕性最好，自腐蝕電位為-360mV，自腐蝕電流密度為0.034μA/cm2。熱還原石墨烯在基體中分散均勻，阻礙腐蝕介質(zhì)的滲

5、透，偶聯(lián)劑改性后提高了其在涂料中的分散性以及與樹脂的界面結(jié)合力，自腐蝕電位提高了68mV，自腐蝕電流密度降低了58.6%。
　　本文進一步研究了還原溫度對石墨烯涂料耐腐蝕性能的影響。分別在450℃、750℃、1050℃溫度下，制備了不同還原溫度石墨烯，XPS測試表明其C/O分別為6.2、7.4、8.4；從SEM照片可以看出，隨著還原溫度的升高，石墨烯的剝離程度越高，形態(tài)逐步由中空球狀變?yōu)槠瑢訝?。電化學(xué)測試表明，1050℃還原的石墨