多功能有机/石墨烯复合涂层的制备与性能研究
发布时间：2021-07-24 18:02
复杂的海洋环境对金属表面涂层防护的功能性和耐久性提出了更高的要求。石墨烯等二维材料的发现为开发新型功能涂层提供了新的机遇。石墨烯具有单原子层结构及分子不可渗透性,被认为是最薄的腐蚀防护层,稳定的sp2杂化结构能够在金属与腐蚀介质间形成物理阻隔层,阻止腐蚀介质的扩散和渗透。然而,高比表面积和层间作用力使石墨烯易发生团聚,在涂层内部制造缺陷,破坏涂层的防护性。为了推进石墨烯在海洋腐蚀防护功能涂层领域的研究与应用,本文以实现石墨烯在液相和有机树脂中的高效分散为出发点,提出了利用导电聚合物插层石墨烯和多巴胺修饰石墨烯两种策略,研究了石墨烯杂化有机复合涂层的防腐、耐磨和抑菌性能,主要的研究内容和结论如下:（1）通过乳液聚合合成水溶性的聚吡咯纳米粒子,基于芳杂环的聚吡咯与石墨烯之间的“π-π”相互作用,结合超声剥离,实现石墨烯在水中5 mg/mL的高效分散。并且通过制备石墨烯/水性环氧复合涂层研究了涂层的耐腐蚀性。结果表明,经聚吡咯插层的石墨烯在水性树脂中具有较好的分散性,石墨烯和聚吡咯在复合涂层中对涂层的防护性能起到协同增强作用,仅添加0.5 wt%的石墨烯就能使涂层具有较...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加强筋断面的沟槽和边缘腐蚀示意图
单元组装成单层或多层石墨烯，有催化法（化学气相沉积法）、热处理法（SiC 分解）和化学法（有机合成）。图1.2 石墨烯及其相关材料的制备方法示意图Fig. 1.2 Schematic of preparation methods for graphene and graphene-related materials1.3.1 石墨烯基涂层实施方法石墨烯柔性表面化学[15-16]、高比表面积[17]的结构与其独特的性能（气体阻隔性[18]、耐化学性[19]、抗菌潜能[20]、热稳定性[21]和生态友好性[22]等），为石墨烯相关的表面防
热性能的结合为石墨烯在腐蚀防护、机械摩擦/磨蚀防护、防污、热/辐射损失防护和抗菌等领域的应用提供了更好的平台。图1.3 石墨烯基材料的保护应用Fig. 1.3 Protective applications of graphene-based materials（1）石墨烯腐蚀防护涂层传统的防腐涂料通过添加六价铬、铅、镉、钴作为腐蚀抑制剂来获得更好的防腐性能。近期，越来越多的国家出台的关于禁止使用这些有毒添加剂的法律法规催生了新型替代材料与先进的腐蚀防护手段的发展[23]。单层石墨烯被认为是最薄的腐蚀防护涂层，其厚度仅有一个碳原子直径（3.35 ）大小，稳定的 sp2杂化结构能在金属与腐蚀介质间形成物理阻隔层，阻止腐蚀介质的扩散和渗透。（2）石墨烯耐磨涂层石墨烯在脆性区晶界间起到“搭桥”作用和在整个结构中传递应力的作用，通过强化与增韧受载面能够有效地减少力学破坏[24]。另外，石墨烯的片层结构在动载荷的作用下能通过形成一个薄的摩擦膜和防止滑动界面的直接接触来阻止材料发生磨蚀[25]。（3）石墨烯抗菌涂层石墨烯及其衍生物抑制细菌活性的机理如图 1.4 所示。石墨烯的抑菌机理是由于氧化应激[26]和细菌膜的物理破坏[27]。细胞膜直接接触锋利的石墨烯而造成物理损失，因此
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯水性复合防腐涂料的研究进展[J]. 张艳,戴雷,黄友元,袁国辉. 表面技术. 2017(10)
[2]功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能[J]. 侯彦敏,吴明华,余德游,鲍进跃. 纺织学报. 2015(10)
[3]金属腐蚀微区电化学研究进展（3） 扫描振动电极技术[J]. 骆鸿,董超芳,肖葵,李晓刚,魏丹. 腐蚀与防护. 2009(09)
硕士论文
[1]基于石墨烯的多功能抗菌剂应用及抗菌机制研究[D]. 田腾飞.苏州大学 2014
本文编号：3301148
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加强筋断面的沟槽和边缘腐蚀示意图
单元组装成单层或多层石墨烯，有催化法（化学气相沉积法）、热处理法（SiC 分解）和化学法（有机合成）。图1.2 石墨烯及其相关材料的制备方法示意图Fig. 1.2 Schematic of preparation methods for graphene and graphene-related materials1.3.1 石墨烯基涂层实施方法石墨烯柔性表面化学[15-16]、高比表面积[17]的结构与其独特的性能（气体阻隔性[18]、耐化学性[19]、抗菌潜能[20]、热稳定性[21]和生态友好性[22]等），为石墨烯相关的表面防
热性能的结合为石墨烯在腐蚀防护、机械摩擦/磨蚀防护、防污、热/辐射损失防护和抗菌等领域的应用提供了更好的平台。图1.3 石墨烯基材料的保护应用Fig. 1.3 Protective applications of graphene-based materials（1）石墨烯腐蚀防护涂层传统的防腐涂料通过添加六价铬、铅、镉、钴作为腐蚀抑制剂来获得更好的防腐性能。近期，越来越多的国家出台的关于禁止使用这些有毒添加剂的法律法规催生了新型替代材料与先进的腐蚀防护手段的发展[23]。单层石墨烯被认为是最薄的腐蚀防护涂层，其厚度仅有一个碳原子直径（3.35 ）大小，稳定的 sp2杂化结构能在金属与腐蚀介质间形成物理阻隔层，阻止腐蚀介质的扩散和渗透。（2）石墨烯耐磨涂层石墨烯在脆性区晶界间起到“搭桥”作用和在整个结构中传递应力的作用，通过强化与增韧受载面能够有效地减少力学破坏[24]。另外，石墨烯的片层结构在动载荷的作用下能通过形成一个薄的摩擦膜和防止滑动界面的直接接触来阻止材料发生磨蚀[25]。（3）石墨烯抗菌涂层石墨烯及其衍生物抑制细菌活性的机理如图 1.4 所示。石墨烯的抑菌机理是由于氧化应激[26]和细菌膜的物理破坏[27]。细胞膜直接接触锋利的石墨烯而造成物理损失，因此
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯水性复合防腐涂料的研究进展[J]. 张艳,戴雷,黄友元,袁国辉. 表面技术. 2017(10)
[2]功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能[J]. 侯彦敏,吴明华,余德游,鲍进跃. 纺织学报. 2015(10)
[3]金属腐蚀微区电化学研究进展（3） 扫描振动电极技术[J]. 骆鸿,董超芳,肖葵,李晓刚,魏丹. 腐蚀与防护. 2009(09)
硕士论文
[1]基于石墨烯的多功能抗菌剂应用及抗菌机制研究[D]. 田腾飞.苏州大学 2014
本文编号：3301148
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3301148.html
