環(huán)氧樹脂是一種具有優(yōu)異耐化學(xué)性、粘結(jié)性以及耐熱性的熱固性樹脂,作為防腐涂層在諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,例如管道、建筑、汽車以及船舶等。海洋中的腐蝕環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜,其含有許多侵蝕性離子而且存在潮汐、海風(fēng)等因素的影響,使得金屬材料面臨著嚴峻的防腐挑戰(zhàn),因此亟需研究和開發(fā)具有高防腐性能的涂層。在眾多方法中,二維納米填料改性被認為是增強環(huán)氧涂層耐腐蝕性能的有效方法。石墨烯作為最薄的二維碳材料,具有高徑厚比、優(yōu)異的抗?jié)B透能力和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,被認為是理想的防腐增強填料,但是石墨烯因范德華力和片層間的π-π作用,難以在涂層基體中形成良好的分散,限制了其在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。然而,氧化石墨烯不僅繼承了石墨烯諸多優(yōu)異性能,而且其表面豐富的含氧官能團可作為改性的活性位點,對增強環(huán)氧涂層的防腐性能有著極大的潛力。本文基于構(gòu)建氧化石墨烯改性環(huán)氧復(fù)合耐蝕涂層體系,系統(tǒng)考察片層結(jié)構(gòu)、有機聚合物改性、氟化摻雜改性以及無機納米顆粒負載等對氧化石墨烯在環(huán)氧涂層中的分散性和相容性的影響規(guī)律,深入評價氧化石墨烯改性研究環(huán)氧復(fù)合涂層的耐腐蝕性能并從微觀尺度探究其防腐機理。首先,通過改進的Hummers法的氧化條件可控地制備了三種不同徑... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所)浙江省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2雙酚A型環(huán)氧樹脂的乳化過程示意圖[17]

氧化石墨烯結(jié)構(gòu)調(diào)控及其改性環(huán)氧復(fù)合涂層的電化學(xué)行為8響，而且定向排列的云母片對環(huán)氧涂層防腐性能的增強效果最好，。圖1-3傳統(tǒng)玻璃鱗片防腐涂層Fig.1-3Traditionalglassscaleanti-corrosioncoating1.4.2粘土除了玻璃鱗片和云母以外，片狀硅酸鹽也是常見的二維增強填料。片狀硅酸鹽由四面體硅酸鹽片層和八面體氫氧化物片層組成，是一種成本低、來源廣和儲量豐富的礦物材料，主要是粘土礦物，包括蒙脫石、高嶺石和皂石等[31,32]。納米粘土具有高比表面積和高徑厚比，對于改善聚合物涂料的防腐性能有著極大地潛力，從而引起研究人員對其防腐機制以及應(yīng)用等方面的廣泛關(guān)注。H.R.Zamanizadeh等[33]探究了天然蒙脫石粘土對瀝青涂層防腐性能的影響，其中，含有4wt%納米蒙脫石粘土的復(fù)合涂層在3.5wt%NaCl溶液中浸泡60天的涂層阻抗最大（6.9×105Ω·cm2），表明其具有最好的防腐表現(xiàn)。Kung-ChinChang等[34]分別將十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀作為表面活性劑和鏈引發(fā)劑，通過原位乳液聚合反應(yīng)制得了粘土/聚甲基丙烯酸酯（PMMA）復(fù)合物，經(jīng)電化學(xué)測試和透氣性分析得出，相比于純的PMMA膜，粘土/PMMA復(fù)合膜具有更加優(yōu)異的防腐性能和分子阻隔性，而且在50℃制備的復(fù)合涂層耐腐蝕性能最佳，其腐蝕電位和腐蝕電流密度分別為-571.4mV和1.62μA/cm2。J.Singh-Beemat等[35]成功制備了粘土/環(huán)氧復(fù)合涂料并將其應(yīng)用于鋁合金，結(jié)果表明，粘土的加入明顯降低了鋁合金的腐蝕電流密度，提高了鋁合金的腐蝕電位，而且相比于環(huán)氧涂層，復(fù)合涂層具有更小的粗糙度；而且隨著粘土含量從2wt%增加到10wt%，腐蝕電流密度從10-5.5A·cm2降低到10-6.5A·cm2，說明粘土含量為10wt%的環(huán)氧復(fù)合涂層

第一章緒論11圖1-4銅生長石墨烯薄膜前后的腐蝕情況[50]Fig.1-4Corrosionofcopperwithoutandwithgraphenefilm[50]受工藝、成本等影響，石墨烯薄膜往往存在缺陷，這會導(dǎo)致金屬發(fā)生電偶腐蝕而加速失效。為了解決這個問題，研究者將石墨烯納米片作為填料與聚合物基質(zhì)結(jié)合，利用石墨烯的高徑厚比和不可透過性，延長腐蝕介質(zhì)的擴散路徑，從而起到增強聚合物耐腐蝕性能的作用。然而，石墨烯具有高表面能而且其片層之間存在強的π-π相互作用，這種特性使得石墨烯在聚合物基體中容易發(fā)生不可逆的團聚，從而影響涂層的耐腐蝕性能。因此，通過物理或化學(xué)的方法實現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中均勻分散成為了研究人員所面臨的挑戰(zhàn)[52,53]。1.5氧化石墨烯1.5.1氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能氧化石墨烯是一種表面具有含氧官能團的單原子層碳材料，被認為是石墨烯的重要衍生物[54]。與其他二維碳材料一樣，氧化石墨烯可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。由于氧化石墨烯元素之間非化學(xué)計量的關(guān)系，氧化石墨烯精確化學(xué)結(jié)構(gòu)還難以得到定論，目前被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型主要有Lerf-Klinowski模型[55]、Dékány模型[56]和動態(tài)結(jié)構(gòu)模型[57]等（如圖1-5所示）。氧化石墨烯雖然具有與石墨烯類似的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但是表面含氧官能團的存在賦予了它不同于石墨烯的性質(zhì)。首先，氧化石墨烯表面和邊緣處的含氧基團破壞了碳原子間的π-π共軛結(jié)構(gòu)，降低

【參考文獻】：
期刊論文
[1]無溶劑有機硅改性環(huán)氧涂料的制備及其性能研究[J]. 鄭澤禹,魏銘,劉曉芳,李圓,李博,王睿,柯須仁.  表面技術(shù). 2018(12)
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[4]金屬的腐蝕原理及防腐措施[J]. 楊振宇.  農(nóng)家參謀. 2017(22)
[5]丙烯酸樹脂改性環(huán)氧樹脂防腐涂料防腐性能研究[J]. 范田水,李昌誠,李翠蘋,鄭同同.  涂料工業(yè). 2017(04)
[6]聚苯硫醚摻雜改性玻璃鱗片防腐涂層耐腐蝕性研究[J]. 張昕,許季海,李紅良,劉謙,邵佳敏,烏學(xué)東.  涂料工業(yè). 2013(07)
[7]腰果油環(huán)氧固化劑在鐵道車輛防腐涂料中的應(yīng)用[J]. 曾凡輝,黎明,姜其斌,王永晶.  涂料工業(yè). 2008(05)

碩士論文
[1]石墨烯改性水性環(huán)氧防腐涂料的制備與性能[D]. 王婷.濟南大學(xué) 2018



本文編號：3307420