石墨烯改性水性环氧防腐涂料的制备与性能

发布时间：2020-07-23 12:10

【摘要】：研制环保高效的耐腐蚀涂料是当前的热点。本文利用石墨烯及无机粒子改性水性环氧乳液,制备水性防腐涂料,测试它们的物理及化学性能,表征其微观结构,分析防腐机理。首先,采用石墨烯、氮化硅(Si_3N_4)粒子制备了f-Si_3N_4@RGO/环氧防腐涂料,利用SEM、FTIR和XRD等对f-Si_3N_4@GO和f-Si_3N_4@RGO杂化材料微观的形貌、化学成分组成及晶体结构进行表征分析。试样浸泡120小时后,与纯环氧和f-Si_3N_4@GO/环氧涂层相比,2 wt.%f-Si_3N_4@RGO涂层的|Z|_(0.1).1 Hz值更高,为1.55×10~4 cm~2,具有优异的防腐性能,这归因于超薄RGO组合的f-Si_3N_4结构,该结构在水性环氧基体中有助于RGO和Si_3N_4的均匀分散。将导电颗粒ATO分别与f-SiO_2@GO、f-SiO_2@RGO共混,制备了水性环氧防腐抗静电涂料,研究其防腐性能及抗静电性能。在ATO/f-SiO_2@RGO/环氧树脂涂层中,RGO皱褶的片层增加了SiO_2的表面粗糙度,经过还原后的f-SiO_2@RGO既恢复了导电性又保留了良好的分散性,使f-SiO_2@RGO、ATO均匀分散形成导电网络,进一步提高了涂层抗静电性和耐腐蚀性能。结果表明,与添加5wt.%填料的其他涂料相比,ATO/f-SiO_2@RGO/环氧涂层的Z_(|0.1|)Hz值更大,为4.12×10~5 cm~2,表明ATO/f-SiO_2@RGO/环氧涂层具有更好的耐腐蚀性能。这种优良的核壳f-SiO_2@RGO层状结构和ATO颗粒具有显著的导电性,可以充分利用不同组分的协同增强效果,从而使水性环氧涂料具有优异的耐蚀性和抗静电性能。另外,制备了高性能的ATO/CNTs/f-SiO_2@RGO/环氧涂料,研究了f-SiO_2@RGO、ATO及CNTs对水性环氧涂料的抗静电防腐性能的影响。研究表明,当ATO掺量为10wt.%,CNTs掺量为2wt.%时,f-SiO_2@GO和f-SiO_2@RGO复合材料的表面电阻率值分别达到5.97×10~4Ω?cm与1.04×10~4Ω?cm,比纯环氧涂层的表面电阻率降低了许多,且复合涂层的导电性能和界面性能均有很大提高。与纯环氧和其他填料涂料相比,ATO/CNTs/f-SiO_2@RGO/环氧复合涂层具有良好分散性,可以与树脂紧密结合并阻止电解质进入微孔。因此,可以充分利用f-SiO_2@RGO的这种优越的核壳结构与不同组分混合以增强效果,赋予水性环氧涂层全面突出的防护性能。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ637
【图文】：

涂料体系

海洋、航空航天或其他恶劣环境中发生氧化腐蚀，造成事故的发生，这种了人们的生活及安全，给国家和社会造成巨大的经济和能源损耗[1-3]，因此洋管道、机械和建筑行业投入大量资金去维护或者更换[4-5]，成本是不可估量材料免受恶劣环境的破坏是相当重要的，长期以来，涂料的研究已成为一许多研究人员致力于研究金属用防腐涂料[6-11]。腐涂料的组成一般是由主要成膜物(如树脂、油脂)、次要成膜物(如颜料)及辅助成膜物他辅助材料构成，如图 1 所示。涂料中的树脂和油脂可以形成附着在物体漆膜；颜填料则提供涂料需要的色彩或遮盖力，起到辅助屏蔽的作用，最为体质颜料，俗称填料。一般情况下在生产过程中为了涂料本身的稳定性中加入多种添加剂，添加剂的性能会影响涂料的性能，特别是耐腐蚀性能[

流程图,杂化材料,流程图,水性环氧

石墨烯改性水性环氧防腐涂料的制备与性能将 f-Si3N4(0.1g)在 100mLDMF 分散至均匀悬浮的状态。然后加入 0.3gGO 颗粒，缓慢滴加 1mol/L 的 NaOH 溶液将溶液调至 pH=10 左右，加入 0.8g 的 NaBH4混合液体中，在 90℃下搅拌混合物反应 2 h，所得产品过滤，水洗，离心(8000r，10m)，干燥 24h(60℃)。如图 2.1 所示。

红外光谱图,杂化材料,红外光谱,静电吸附

GO 和 f-Si3N4之间发生静电吸附，且生成了 f-Si3N4@GO 杂化材料(图3.1(d))[72]。经过还原反应后，1732cm-1(-C=O)处的峰已经消失，表明环氧基和氨基之间反应，产生了 f-Si3N4@RGO。

【参考文献】