【摘要】：石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的新型納米二維片狀材料,具有比表面能大、柔韌性好和強(qiáng)度硬度高等特點(diǎn)。將石墨烯及其衍生物加入傳統(tǒng)防腐涂料體系中,利用其特殊的小尺寸二維片層結(jié)構(gòu)形成致密的物理屏蔽層,可減少減慢腐蝕因子向基體材料的滲透,大幅度提升涂層對(duì)基材的防腐,使材料在惡劣腐蝕環(huán)境下的腐蝕速率大大降低。用膨脹石墨插層法制備石墨烯納米片并進(jìn)行條件優(yōu)化篩選,然后對(duì)石墨烯進(jìn)行表面功能接枝改性,改善其在有機(jī)溶劑中分散性,提升防腐涂層的綜合性能是本課題的主要研究目標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)采用不同目數(shù)的鱗片石墨插層氧化得到膨脹石墨,然后超聲剝離制得不同層數(shù)的石墨烯納米片,對(duì)條件進(jìn)行優(yōu)化篩選。選用硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)對(duì)其進(jìn)行表面改性,并用FTIR、XRD、SEM和TEM等儀器進(jìn)行表征。將改性石墨烯納米片作為填料加入傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅防腐涂料配方中代替部分鋅粉,制備新型石墨烯海洋重防腐涂料,并探究不同層數(shù)和不同添加量的改性石墨烯納米片對(duì)涂層性能的影響。結(jié)果表明:可膨脹氧化石墨在800℃高溫?zé)峤?0 s得到膨脹體積最大的膨脹石墨,80目和100目鱗片石墨制得膨脹石墨的最大體積分別為215 mL/g和85 mL/g,其產(chǎn)物膨脹石墨在50℃條件下超聲剝離5 h分別得到30~50層和6~20層的石墨烯納米片。經(jīng)過(guò)KH-560改性后可改善石墨烯納米片有機(jī)溶劑中的分散性,本實(shí)驗(yàn)用少量改性石墨烯納米片添加到傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅防腐涂料中,代替約40%的鋅粉并使防腐涂層性能有所提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明添加層數(shù)較少的改性石墨烯納米片時(shí)涂料性能較好,在其添加量為0.5%時(shí),涂層的綜合性能最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ637
【圖文】：

石墨烯納米片超聲剝離制備及在重防腐涂料中的應(yīng)用研究分中含有的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)的填料，在涂層漆膜中可以釋放出緩釋因子生鈍化反應(yīng)，可以減緩腐蝕的擴(kuò)散。犧牲陽(yáng)極保護(hù)作用：金屬材料會(huì)與結(jié)合，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而加速腐蝕過(guò)程，故在涂料中加人比基體材料更蝕因子接觸到基體材料時(shí)，活躍性更高的金屬率先與腐蝕因子發(fā)生電化躍性較低的金屬免于腐蝕[10]。海洋工程防腐涂料防腐原理與普通涂料涂料所面臨的環(huán)境比較苛刻，并且海洋工程結(jié)構(gòu)一般在海水里邊或者深復(fù)涂裝，所以海洋工程防腐涂料的壽命比普通涂料的服役壽命長(zhǎng)的多，，故海洋工程防腐涂料的漆膜厚度也要比普通的涂料厚的多，目前常用約為 100 μm到 150 μm，而海洋防腐涂料漆膜厚度則在 200 μm-300 μ地方還有 500-1000 μm[12]，故海洋工程防腐涂料又被人們稱(chēng)為重防腐有遠(yuǎn)高于一般防腐涂料的優(yōu)異防護(hù)性能，主要應(yīng)用于海上資源開(kāi)采和海家民生的重要領(lǐng)域，對(duì)我國(guó)軍事和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可缺少的保障作用工程防腐涂料的組成

玻璃鱗片加入到不同種類(lèi)的樹(shù)脂中可以得到一系列性能良好的涂料氧樹(shù)脂中組成的海洋重防腐涂料的綜合性能最為優(yōu)異，在防腐領(lǐng)域類(lèi)防腐涂料腐涂料以橡膠及其衍生物為主要成膜物質(zhì)的涂料。橡膠類(lèi)防腐涂料力學(xué)性能和防腐性能優(yōu)異，但單獨(dú)添加到涂料中使用時(shí)附著力較小膠一般與其它樹(shù)脂混合使用或者改性后再加入涂料中使用。Huan氧樹(shù)脂搭配使用，用石墨烯納米片改性端胺基橡膠，改性后涂層的。的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家 AndreGeim 和 KonstantinNovoselov，成石墨烯，表明它可以獨(dú)自存在[27]。石墨烯是單層碳原子以 sp2軌道型二維平面材料，只有一個(gè)碳原子的厚度，約 0.35 nm[28]，也就是近約 1.5×106層的石墨烯。

南京航空航天大學(xué)全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文會(huì)產(chǎn)生難以控制的缺陷，結(jié)構(gòu)序列不完整，會(huì)影響其各項(xiàng)性能[60]。另外，這種方法需要超高的真空環(huán)境或稀有氣體氛圍，成本較高，目前工藝還不夠成熟，仍需進(jìn)一步的發(fā)展。1.3.5 電化學(xué)法電化學(xué)法是在一定電壓下，用高純度的石墨棒作為電極，通過(guò)電解離子液體從而獲得石墨烯的一種方法。此方法制備機(jī)理為：通過(guò)電解陰極的高純石墨，會(huì)導(dǎo)致部分石墨片被剝離而沉積到陽(yáng)極上得到石墨烯，被剝離下來(lái)的石墨烯在電解液中因?yàn)橛腥芤褐须x子的阻礙作用，不能再重新堆垛形成石墨片，故在一定的電解液中可以制備得到從石墨上剝離的石墨烯[61-62]。用高純度石墨棒作為正負(fù)電極，電給解裝置加電源可電解制得石墨烯[63]。電化學(xué)法制備石墨烯的關(guān)鍵是石墨電極的電解過(guò)程，適當(dāng)?shù)碾娊鈼l件和特定的電解液可以使石墨無(wú)需經(jīng)過(guò)氧化過(guò)程而被直接剝離得到石墨烯。電化學(xué)法制備石墨烯制備原材料廉價(jià)易得，反應(yīng)過(guò)程無(wú)污染，并且在常溫常壓下條件易得，但是制得的石墨烯層數(shù)較厚，并且電解液的成分復(fù)雜，產(chǎn)物比較難以分離。1.3.6 超聲剝離法

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776517