改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂涂料的制備及其防腐性能的研究.pdf

1、傳統(tǒng)溶劑型防腐涂料存在孔隙率高、疏水性差、涂層強度較低等問題，傳統(tǒng)涂料中摻雜納米粒子是降低孔隙率、提高疏水性和改善涂層強度的一種常用方法。石墨烯是一種二維蜂窩狀碳納米材料，具有較大的比表面積、高致密性和化學(xué)惰性，對腐蝕介質(zhì)具有較強的物理屏蔽性能，在有機涂料中摻雜石墨烯可以有效地提高涂料的耐腐蝕性能。然而，石墨烯在涂料中分散性低，容易發(fā)生團聚，產(chǎn)生點蝕坑，破壞涂層結(jié)構(gòu)。為了提高石墨烯的分散性，本研究采用原位聚合法和一步水熱法制備改性石墨烯

2、水性環(huán)氧樹脂涂料，進行對比研究，以期提高復(fù)合涂料的防腐性能，揭示防腐機理。
　　采用原位聚合法復(fù)合氧化石墨烯（GO）和吡咯單體，利用水合肼還原制備石墨烯/聚吡咯（rGO/PPy）復(fù)合物；采用rGO/PPy作為填料，水性環(huán)氧樹脂（WEP）作為成膜物質(zhì)，制備新型rGO/PPy水性防腐涂料。在其基礎(chǔ)上，再采用一步水熱法復(fù)合氧化石墨烯（GO）和對苯二胺（PPDA），利用濕式轉(zhuǎn)移法將氧化石墨烯/對苯二胺（FGO）水溶液分散于水性環(huán)氧樹脂（W

3、EP）中，加入成膜助劑和固化劑后加熱烘干制備FGO/WEP防腐涂料。通過X射線衍射儀（XRD）、紅外光譜（FTIR）、拉曼光譜（Raman）、掃描電子顯微鏡（SEM）對復(fù)合物的晶格結(jié)構(gòu)、官能團結(jié)合方式、片層結(jié)構(gòu)間距和表面形貌等進行表征，再通過開路電位（OCP）、塔菲爾極化曲線（Tafel）、交流阻抗譜圖（EIS）、腐蝕失重實驗、腐蝕形貌和水接觸角等分析涂料在Q235碳鋼上的防腐性能。
　　結(jié)果表明：采用原位聚合法成功復(fù)合rGO/P

4、Py納米材料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％的rGO/PPy的腐蝕電位Ecorr=-613mV，腐蝕電流密度Icorr=46.42μA·cm-2，對裸鋼的保護度Pi=91.02%。與rGO防腐涂料相比，rGO/PPy混合涂料的腐蝕電流密度降低了38.62μA·cm-2，腐蝕速率減緩5倍。采用一步水熱法制備氧化石墨烯/對苯二胺復(fù)合材料（FGO），再通過濕式轉(zhuǎn)移法將FGO分散在WEP內(nèi)，PPDA與GO片層垂直插層復(fù)合，WEP大分子也復(fù)合在GO層內(nèi)，大大

5、地降低了GO在WEP中的團聚現(xiàn)象。FGO/WEP涂料腐蝕電位Ecorr=-453mV，腐蝕電流密度Icorr=34.87μA·cm-2，對裸鋼的保護度Pi=93.24%，與GO/WEP防腐涂料相比，腐蝕電流密度降低了76.62μA·cm-2，腐蝕速率減緩6倍；FGO/WEP涂層具有較大的粒子傳遞阻抗，屏障性能更高，親水性降低；腐蝕20d后，涂層表面只發(fā)生輕微分層，具有較高的穩(wěn)定性。
　　本研究采用石墨烯改性制備的rGO/PPy和F