發(fā)布時間：2020-09-30 11:39

　　 重防腐涂料在海洋工程、化工工業(yè)、船舶等領(lǐng)域的防腐作用無法被取代,因此對重防腐涂料的研發(fā)非常有必要。在重防腐涂料體系中,成膜物質(zhì)和防銹顏料對重防腐涂料的防腐性能起決定性作用,環(huán)氧樹脂因具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,在重防腐涂料領(lǐng)域得到廣泛使用,當前市場上的環(huán)氧重防腐涂料以溶劑型為主,存在嚴重的環(huán)境污染問題。氧化石墨烯由于優(yōu)異的阻隔性能,在防腐涂料中得到了應用,但是其極易發(fā)生團聚,從而難以達到最佳效果。針對上述狀況,本文先合成非離子型環(huán)氧自乳化固化劑來制備水性環(huán)氧涂料,然后使用對苯二胺對氧化石墨烯進行改性并制備出水性環(huán)氧氧化石墨烯防腐涂料,研究了氧化石墨烯含量對涂層相關(guān)性能的影響,最后用鋅粉、改性氧化石墨烯、自乳化固化劑、環(huán)氧樹脂以及相關(guān)助劑制備出水性環(huán)氧重防腐涂料,研究鋅粉以及改性氧化石墨烯對涂層性能的影響,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)研究表明,當二乙烯三胺(25)甲醛:雙酚A:聚乙二醇二縮水甘油醚:鄰甲基縮水甘油醚的物質(zhì)量比為為2:1:1:1:0.8時,得到的非離子型環(huán)氧自乳化固化劑的效果最好;乳液粒徑為289 nm,表干只需要3 h,附著力0級,硬度可以達到3 H,耐介質(zhì)性較好(耐水達到20 d,耐酸2 d,耐鹽14 d)。(2)用對苯二胺對氧化石墨烯改性,通過沉降實驗結(jié)果得到,氧化石墨烯的親水基團減少;FTIR和XRD測試表明,對苯二胺與氧化石墨烯上的環(huán)氧基和羧基發(fā)生反應,層間距也變大;通過SEM形貌分析得到,改性后氧化石墨烯在環(huán)氧涂層中分散均勻、無團聚;通過EIS以及涂層性能測試得到,在加入0.5%的改性氧化石墨烯時,得到的水性環(huán)氧氧化石墨烯涂層綜合性能最佳,硬度達到5 H,附著力1級,柔韌性1 mm,耐鹽30 d完好,耐酸6 d完好,45 d低頻的阻抗為6.94×10~6Ω.cm~2。(3)用鋅粉、改性氧化石墨烯、自乳化固化劑、環(huán)氧樹脂以及相關(guān)助劑制備出水性環(huán)氧重防腐涂料。開路電位分析結(jié)果表明,鋅粉含量為50%時,隨著改性氧化石墨烯的含量增加,涂層的陰極保護時間先增大后減小,添加50%Zn/0.5%FGO的涂層的保護時間最長。涂層耐介質(zhì)和中性鹽霧性測試結(jié)果表明,添加50%Zn/0.5%FGO涂層的性能最佳,其耐中性鹽霧1200 h只是稍微變色、耐鹽達到75 d。而EIS測試結(jié)果表明,添加50%Zn/0.5%FGO的涂層防腐性能也最佳,60 d后涂層的低頻阻抗為3.84×10~6Ω.cm~2。
【學位單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ637
【部分圖文】：

導致涂層不能達到預期效果，因此對氧化石墨烯改性使其能在涂料中均勻分散非常重要。由于水性環(huán)氧涂料和防銹顏填料都存在一些不足，改善這些不足，制備出具有綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的水性環(huán)氧重防腐涂料對重防腐涂料的發(fā)展具有重要的意義，這樣既能符合國家發(fā)展政策以及人類經(jīng)濟發(fā)展的需要，又使得重防腐涂料更進一步的成熟。1.2 水性環(huán)氧涂料的制備方法環(huán)氧樹脂（如圖 1-1 所示）通常是指含有兩個或兩個以上的環(huán)氧基團，以脂肪族等有機化合物為骨架，并且通過環(huán)氧基團反應形成有價值的熱固性三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子低聚物[16]。環(huán)氧樹脂中僅僅只有幾種可以溶于水，其余種類的環(huán)氧樹脂自身不具有水溶性；為了使這些不溶于水的環(huán)氧樹脂能在水中很好的分散，科研人員研究出了一些方法：機械法、相反轉(zhuǎn)法、自身乳化法以及固化劑乳化法。機械法與相反轉(zhuǎn)法是直接加入乳化劑，自身乳化法和固化劑乳化法是通過改性引入親水基團達到乳化效果。

1.2.2 相反轉(zhuǎn)法相反轉(zhuǎn)法是制備水性環(huán)氧乳液的一種有效方法，主要是通過機械攪拌從原先的連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾嗟囊粋€過程，在相轉(zhuǎn)變的過程中，會使得界面張力大大下降，從而使得連續(xù)相變?yōu)槲⒚准墑e的分散相顆粒。相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧乳液流程如圖 1-2 所示。先將乳化劑與環(huán)氧樹脂加入燒杯中，用高速分散機攪拌均勻；邊高速攪拌邊緩慢地向燒杯中加入去離子水，隨著水的加入體系的粘度先變大，然后在一個臨界點突然變小（由油包水的狀態(tài)變?yōu)樗停�；最后形成穩(wěn)定的乳液。因為相反轉(zhuǎn)法連續(xù)相發(fā)生轉(zhuǎn)變和乳化劑降低體系的表面張力，所以使得外界只需要提供較少的機械功就可以讓內(nèi)界相破碎成分散相；因此用相反轉(zhuǎn)法制備的乳液粒徑較小且乳液更加的穩(wěn)定。相反轉(zhuǎn)法已經(jīng)得到廣泛的應用，例如，楊振忠等[18]使用雙酚 A 型環(huán)氧樹脂（E51 與 E20）和不同分子量的聚乙二醇反應，合成不同分子量的多嵌段共聚物，使用合成共聚物作為乳化劑利用相反轉(zhuǎn)法制備環(huán)氧樹脂乳液，得到的乳液穩(wěn)定性能優(yōu)良。

圖 1-3 氧化石墨烯結(jié)構(gòu)圖氧化石墨烯由于其獨特的納米結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的物理性能、較大的比表面積、表面豐富的官能團等，使得它不管是在工業(yè)領(lǐng)域還是學術(shù)上都得到廣泛的關(guān)注在水凈化領(lǐng)域的應用：T S Sreeprasad[35]等用簡單、統(tǒng)一的方法制備出了氧化烯/金屬氧化復合材料，結(jié)果表明此物質(zhì)能很好的吸附水中的雜質(zhì)，起到凈化作用；在防腐方面：Singh B P[36]等人研究了疏水性氧化石墨烯-聚合物復合涂銅表面的耐蝕性；發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯填充涂層對金屬的氧化和腐蝕具有有效的作用。Kirkland[32]等在金屬表面沉積石墨烯層，研究對腐蝕介質(zhì)是否有屏蔽作用果表明，沉積在金屬表面的石墨烯層能夠有效提高純金屬的耐蝕性能。在光域：Xu D[37]通過原位聚合工藝在碳納米纖維/氧化石墨烯（CNF / GO）模板積了納米聚苯胺（PANI），成功的制備出了分級高性能電極，結(jié)果表明合成后ANI 改性 CNF / GO 呈現(xiàn)出三維（3D）層次分層納米結(jié)構(gòu)，有利于電解質(zhì)離子到活性材料的內(nèi)部區(qū)域。

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