發(fā)布時間：2021-06-24 13:46

　　海洋環(huán)境中,金屬的腐蝕對其中運行的船舶、海洋平臺等設(shè)備具有極大的威脅,有機涂層防護是最簡單也是最經(jīng)濟的防腐蝕技術(shù)。然而,普通有機涂層均具有各自的缺陷,這些缺陷限制了涂料的應用范圍。因此需要對其進行改性以提高涂層的性能。石墨烯和氧化石墨烯具有諸多優(yōu)異的性能,如比表面積極高、表面吸附力強、表面能大等,與樹脂混合后有利于提高樹脂的綜合性能。本文以氟碳樹脂、環(huán)氧樹脂和水性聚氨酯為樹脂基體,以石墨烯和氧化石墨烯為填料,采用旋涂的方式,在低碳鋼表面制備了一系列不同填料含量的復合涂層。采用紅外光譜和場發(fā)射掃描電子顯微鏡對石墨烯和氧化石墨烯形貌進行了表征分析;采用靜接觸角測試儀、拉拔法測試儀和顯微硬度測試儀對復合涂層的疏水性、結(jié)合強度及顯微硬度進行了研究;通過鹽霧試驗和電化學阻抗譜對復合涂層的耐蝕性能進行了研究。實驗發(fā)現(xiàn),石墨烯和氧化石墨烯表面含有羥基、羧基、羰基和環(huán)氧基等基團,掃描電鏡發(fā)現(xiàn)兩者均以復雜的褶皺形態(tài)存在。通過對復合涂層的物理性能和防腐蝕性能的研究發(fā)現(xiàn),石墨烯能在一定程度上提高涂層的接觸角,而氧化石墨烯則會降低涂層接觸角,兩者均對涂層的結(jié)合強度和顯微硬度有顯著的提升作用。石墨烯對三種涂層結(jié)... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬Fe發(fā)生電化學腐蝕原理

（c） （d）圖 1-2 有機涂層失效及持續(xù)惡化示意圖（4）有機涂層附著力的喪失有機涂層在金屬表面的附著與金屬的腐蝕密切相關(guān)。涂層下的金屬發(fā)生，涂層將由于水分子與有機聚合物和氧化膜之間的相互作用引起的化學解和滲透壓的積聚壓力甚至會導致涂層喪失與金屬間的結(jié)合[12]。若涂層與的結(jié)合力較弱，涂層的破壞將形成容納電解質(zhì)的微區(qū)，這將加速金屬的腐基于對金屬腐蝕和有機涂層失效過程的理解，可以通過以下手段提高涂護性能：（i）通過開發(fā)具有降低的滲透性的涂層來降低 H2O、O2和離子的滲透；（ii）阻礙電子向陰極區(qū)的傳輸；（iii）通過預處理表面或在涂層中添加抑制劑陰極或陽極反應；（iv）粗糙的金屬表面將延長陽極和陰極物質(zhì)的橫向擴散路徑，同時也有機涂層的附著力。

1.3.2 納米粒子改性納米粒子改性是在樹脂中添加納米材料，通過納米粒子與樹脂分子鏈間的、共價鍵等作用力來改善樹脂的力學性能和防護性能。由于普通有機涂層耐擦傷性、抗劃傷性和耐磨性不足，其耐久性和美學外由于外界的各項因素影響而迅速受損�？朔@些缺陷的一個主要方法是將填料與有機聚合物混合，利用納米粒子尺寸較小、表面能高、比表面積大、活性高與吸附能力強等優(yōu)點，通過與樹脂活性基團的鍵合作用，提高分子間用力及涂層與金屬間的結(jié)合力[22,23]，還可以在涂層中可以起到對涂層孔洞、等缺陷的填充（圖 1-3），納米粒子與樹脂間的協(xié)同作用還可以增強涂層的物蔽性能和機械性能[24,25]，延長 H2O、O2及 Cl-在涂層中的擴散通道，增強涂防腐蝕性能[26]。常用的納米粒子主要有 TiO2[27]，ZnO[28]，SiO2[29]，CNTs[30]，Al2O3[。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海陸一體化格局下我國海洋經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究[J]. 王敏.  生態(tài)經(jīng)濟. 2017(10)
[2]SiO2/水性聚氨酯疏水涂層的制備及性能研究[J]. 馬源,李鑫,翁順榮,莫少精.  遼寧化工. 2017(08)
[3]有機硅改性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂層的研究進展[J]. 鄧付國,龔興厚,羅鋒,楊葉華,胡濤,吳崇剛.  高分子通報. 2017(04)
[4]海洋腐蝕防護的現(xiàn)狀與未來[J]. 侯保榮,張盾,王鵬.  中國科學院院刊. 2016(12)
[5]光固化水性聚氨酯導熱涂層的制備及性能[J]. 高旭瑞,王利魁,姚伯龍.  材料保護. 2016(11)
[6]納米結(jié)晶纖維素改性水性聚氨酯的抗紫外老化性能[J]. 張浩,辛長征,李姝汶,仝瑞芳.  聚氨酯工業(yè). 2016(05)
[7]氧化石墨烯改性環(huán)氧樹脂的制備及性能研究[J]. 鄧繼勇,顏東,唐杰.  功能材料. 2016(08)
[8]環(huán)氧改性的水性聚氨酯合成及其性能研究[J]. 王聰聰,吳世杰,汲存璐,王俊梅,方盼,李嫻,李素芳.  化工科技. 2016(04)
[9]氟碳漆/碳納米管導電防腐涂層的制備及表征[J]. 李娟,馮拉俊,李光照,閆愛軍.  功能材料. 2016(03)
[10]改性石墨烯/聚氨酯復合乳液的合成及性能表征[J]. 李菁熠,朱科,王�；�,費貴強.  科學技術(shù)與工程. 2016(03)

碩士論文
[1]石墨烯基復合材料的制備與防腐蝕性能研究[D]. 陳松.西南石油大學 2014
[2]石墨烯的制備及其摩擦學性能研究[D]. 張永康.南京理工大學 2013
[3]原位聚合法制備納米ZnO/環(huán)氧復合材料及其性能研究[D]. 張新燁.南京航空航天大學 2007



本文編號：3247213