论文部分内容阅读
石墨烯做为一种新型的二维材料,具有高强度、高导电、层状结构、原子不透过等特性,近些年在防腐领域的研究广受重视。将石墨烯分散在涂料中,层状结构的它能够延长水、氧等腐蚀介质渗透路径,具有提高涂层防腐能力的作用。然而由于石墨烯导电性强,与金属接触后易构成腐蚀微电池,存在加速腐蚀的隐患,限制了石墨烯涂料的应用。将不导电无机氧化物与石墨烯复合,可屏蔽后者导电性,提高防腐性能,本课题制备石墨烯/二氧化硅、石墨烯/二氧化钛两种复合材料,并对其在环氧涂层中的防腐性能进行研究。首先研究硅烷偶联剂改性前后的石墨烯粉体在环氧涂层中的防腐性能。涂层机械性能以及交流阻抗测试,表明石墨烯粉体的较佳添加量为0.5wt%。对比KH550、Z6173、POTS三种硅烷偶联剂改性石墨烯的效果,得出偶联剂Z6173改性成本更低,效果更好,0.5wt%Z6173-G涂层在3.5wt%NaCl溶液浸泡30天后的Z0.01为4× 108Ω·cm2,优于未改性石墨烯涂层和纯树脂涂层。涂层表面和断面SEM表明偶联剂改性有助于提高石墨烯在树脂中的分散。其次利用正硅酸四乙酯水解缩合,在石墨烯表面生长二氧化硅,制备石墨烯/二氧化硅复合材料。对正硅酸四乙酯量、氨水量以及反应时间进行探讨,得到复合材料较佳合成条件为:50mg石墨烯、1.0ml正硅酸四乙酯、1.0ml氨水,室温下搅拌反应24h。SEM可见石墨烯表面均匀负载二氧化硅;TGA测试表明,复合材料中石墨烯质量占比约为31.2%。用偶联剂Z6173改性复合材料并将其添加至环氧涂料中,测试表明改性后的复合材料较佳添加量为1.5wt%,浸泡1天时涂层Z0.01为4.5×1010Ω·cm2,30天后降为6.4×109Ω·cm2,防腐性能相比石墨烯涂层有很大提高。同时以钛酸四丁酯为钛源,利用水解缩合法在石墨烯表面生长二氧化钛,制备石墨烯/二氧化钛复合材料。改变添加的钛酸四丁酯量、氨水量以及反应时间,得到复合材料较佳合成条件为:80mg石墨烯、0.3ml钛酸四丁酯、0.5ml氨水,45℃水浴条件下搅拌反应4h。SEM观察到二氧化钛在石墨烯表面均匀负载;TGA测试表明,复合材料中石墨烯质量占比约为57.3%。偶联剂Z6173改性复合材料并加入环氧涂层中,测试表明改性后的复合材料较佳添加量为1.Owt%,浸泡1天时涂层Z0.01为8.2×1010Ω·cm2,30天后降为7.7×109Ω·cm2,相比石墨烯涂层展现出更持久的防护。