石墨烯及其氧化物改性水性环氧富锌涂料的制备及性能研究
发布时间：2021-10-17 12:14
由于石墨烯和氧化石墨烯本身分别具有的优异结构和性能,利用它们对水性环氧富锌涂料进行改性,制备出锌粉含量减少但耐腐蚀性能提升的水性环氧富锌涂料,从而实现节约资源保护环境的目的。论文中主要研究工作包括两个部分:第一部分是石墨烯/水性环氧富锌涂料的制备。探究了石墨烯含量和锌粉含量分别对石墨烯/水性环氧富锌涂层力学性能、接触角、耐盐雾性能以及电化学性能的影响,采用Nano-ZS90型粒径分析仪,Q25型扫描电镜和JEM2010F型透射电镜对石墨烯浆料进行表征,对比了环氧树脂和石墨烯与环氧树脂复合后的微观形貌图。实验结果表明,当石墨烯含量为0.8wt%,锌粉含量为46wt%,即减少原环氧富锌涂料中19wt%的锌粉时,石墨烯/环氧富锌涂料的硬度为3H,柔韧性为2mm,抗冲击强度为50kg·cm-1附着力大小为4.96MPa,接触角大小θ=81°,涂层浸泡72h后的电化学阻抗谱中显示容抗半径最大,耐盐雾时间达960h,为原环氧富锌涂料耐盐雾时间的1.9倍。实验所用的石墨烯为高质量薄层石墨烯,石墨烯与环氧树脂复合之后可以形成高度致密有序的结构,从而减少涂层缺陷。第二部分是氧化石墨...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋设备的腐蚀现象Fig.1-1CorrosionofMarineequipmenta)桥梁b)船舶c)海底隧道
由一个碳原子以 sp2杂化形成共价键与另外 3 个碳原子连接组成，化学惰性佳，在腐蚀环境或易被氧化的条件下稳定性好。氧化石墨烯片层表面带有许多亲水基团，使其能够与涂料体系更好的相容，充分发挥氧化石墨烯作为增强相在连续相树脂中的作用[7]。因此，将石墨烯及其氧化物分别加入到海洋防腐涂料中对其进行改性，猜测能够提高涂料的防腐性能。经过查阅许多有关环氧富锌涂料的性能研究的文献，观察目前的涂料行业形势，分别将适量石墨烯和氧化石墨烯作为配方中类似于助剂成分在特定的步骤中加入组分中，从而制备出由石墨烯和氧化石墨烯改性后的水性环氧富锌涂料，在规定的标准下测试涂层的硬度、柔韧性、附着力、耐冲击强度等力学性能，接触角大小，用耐盐雾试验和电化学性能测试对防腐蚀性能进行检测，期望能成功制备出符合标准的环保型海洋防腐涂料。1.2 水性环氧富锌涂料1.2.1 水性环氧富锌涂料的基本组成
发生腐蚀反应时会先失电子保护阴极，是颜填料中最主要的成分，根据需求有时还会添加体质颜料和着色颜料做适当的填充和着色且降低成本；W-B EZRC 中的助剂种类和用量都很少，但是每一种助剂都不可或缺，它们与其他成分的作用对涂层性能会产生一定的影响[10]；由于该涂料体系中的溶剂为水，因此属于环境友好型涂料。1.2.2 水性环氧富锌涂料的防腐机理除了防止外界环境介质(如：H2O、O2和其它离子)对基材的腐蚀外，锌粉在腐蚀介质开始渗入涂层时起主要作用。W-B EZRC 的防腐机理包括前期成膜物质环氧树脂的物理屏蔽作用、中期颜填料锌粉的阴极保护作用及后期腐蚀产物堆砌产生的屏蔽作用[11]三个过程。W-B EZRC 在基材上附着后会平铺上一层环氧树脂，在腐蚀前阶段可以屏蔽H2O、O2、Cl-腐蚀性物质对金属基材的接触，起到第一层保护作用[12]；W-B EZRC 中的锌粉比大多数金属基材活泼，当涂层在受到腐蚀介质侵蚀时，锌粉作为阳极先失电子发生腐蚀，金属基材为阴极而得到第二层保护。在腐蚀中期阶段锌粉发生溶解，之后就
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯/环氧富锌底漆的制备及性能研究[J]. 万雪期,姚伟,郭翠翠,姚岳忠. 涂层与防护. 2018(01)
[2]石墨烯浆料在环氧锌粉复合防腐涂料中的应用[J]. 薛鹏,李文凯,胡秀东,郁飞,倪维良,彭云峰,谭伟民. 涂料工业. 2017(11)
[3]氧化石墨烯在防腐涂料中的应用研究进展[J]. 周媛,陈先,汪杰,梁小杰,梁忠旭,王庆颖. 中国涂料. 2017(09)
[4]石墨烯在片锌基无机富锌涂料中的应用研究[J]. 杨振波,屈帅,师华,杨忠林,张津. 涂料技术与文摘. 2017(08)
[5]石墨烯——锌粉长效防腐涂料的研制[J]. 关迎东,候晓燕,孙春龙. 电镀与涂饰. 2017(14)
[6]石墨烯在环氧锌粉涂料中的应用研究[J]. 孙春龙,关迎东. 中国涂料. 2017(02)
[7]Effect of Nano Clay on Corrosion Protection of Zinc-rich Epoxy Coatings on Steel 37[J]. Farhad Tohidi Shirehjini,Iman Danaee,Hadi Eskandari,Davood Zarei. Journal of Materials Science & Technology. 2016(11)
[8]单层石墨烯制备及其耐腐蚀特性实验研究[J]. 邢玉雷,徐克,蔡光兰,齐春华,王鑫,刘志成. 现代化工. 2016(03)
[9]集装箱用环氧富锌涂料防腐性能研究[J]. 江涛,张振,何国. 中国涂料. 2015(08)
[10]石墨烯/环氧复合导电涂层的防腐性能研究[J]. 黄坤,曾宪光,裴嵩峰,张敬雨,石超. 涂料工业. 2015(01)
博士论文
[1]石墨烯及其氧化物的表面结构和性质的调控[D]. 刘芝婷.华东理工大学 2014
[2]氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的界面改性与性能研究[D]. 李拯.哈尔滨工业大学 2013
[3]石墨烯的制备与功能化及其在复合材料中的应用研究[D]. 范金辰.上海交通大学 2014
[4]石墨烯的制备及其在聚合物复合材料中的应用[D]. 王彦.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]石墨烯/水性环氧富锌涂料的制备及性能研究[D]. 张松.哈尔滨工业大学 2017
[2]水性重防腐环氧云母氧化铁中间漆的制备及其防腐蚀性能研究[D]. 何畅.华南理工大学 2017
[3]氧化石墨烯基对水泥基材料微观形貌的影响[D]. 邓丽娟.陕西科技大学 2017
[4]几种典型富锌涂层电化学特性研究[D]. 赵振涌.燕山大学 2015
[5]环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备和表征[D]. 王舟.北京化工大学 2010
[6]水性有机富锌底漆的制备与性能研究[D]. 王玉琼.华南理工大学 2010
[7]有机重防蚀涂层耐蚀性能研究[D]. 杨丽霞.机械科学研究院 2002
本文编号：3441750
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海洋设备的腐蚀现象Fig.1-1CorrosionofMarineequipmenta)桥梁b)船舶c)海底隧道
由一个碳原子以 sp2杂化形成共价键与另外 3 个碳原子连接组成，化学惰性佳，在腐蚀环境或易被氧化的条件下稳定性好。氧化石墨烯片层表面带有许多亲水基团，使其能够与涂料体系更好的相容，充分发挥氧化石墨烯作为增强相在连续相树脂中的作用[7]。因此，将石墨烯及其氧化物分别加入到海洋防腐涂料中对其进行改性，猜测能够提高涂料的防腐性能。经过查阅许多有关环氧富锌涂料的性能研究的文献，观察目前的涂料行业形势，分别将适量石墨烯和氧化石墨烯作为配方中类似于助剂成分在特定的步骤中加入组分中，从而制备出由石墨烯和氧化石墨烯改性后的水性环氧富锌涂料，在规定的标准下测试涂层的硬度、柔韧性、附着力、耐冲击强度等力学性能，接触角大小，用耐盐雾试验和电化学性能测试对防腐蚀性能进行检测，期望能成功制备出符合标准的环保型海洋防腐涂料。1.2 水性环氧富锌涂料1.2.1 水性环氧富锌涂料的基本组成
发生腐蚀反应时会先失电子保护阴极，是颜填料中最主要的成分，根据需求有时还会添加体质颜料和着色颜料做适当的填充和着色且降低成本；W-B EZRC 中的助剂种类和用量都很少，但是每一种助剂都不可或缺，它们与其他成分的作用对涂层性能会产生一定的影响[10]；由于该涂料体系中的溶剂为水，因此属于环境友好型涂料。1.2.2 水性环氧富锌涂料的防腐机理除了防止外界环境介质(如：H2O、O2和其它离子)对基材的腐蚀外，锌粉在腐蚀介质开始渗入涂层时起主要作用。W-B EZRC 的防腐机理包括前期成膜物质环氧树脂的物理屏蔽作用、中期颜填料锌粉的阴极保护作用及后期腐蚀产物堆砌产生的屏蔽作用[11]三个过程。W-B EZRC 在基材上附着后会平铺上一层环氧树脂，在腐蚀前阶段可以屏蔽H2O、O2、Cl-腐蚀性物质对金属基材的接触，起到第一层保护作用[12]；W-B EZRC 中的锌粉比大多数金属基材活泼，当涂层在受到腐蚀介质侵蚀时，锌粉作为阳极先失电子发生腐蚀，金属基材为阴极而得到第二层保护。在腐蚀中期阶段锌粉发生溶解，之后就
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯/环氧富锌底漆的制备及性能研究[J]. 万雪期,姚伟,郭翠翠,姚岳忠. 涂层与防护. 2018(01)
[2]石墨烯浆料在环氧锌粉复合防腐涂料中的应用[J]. 薛鹏,李文凯,胡秀东,郁飞,倪维良,彭云峰,谭伟民. 涂料工业. 2017(11)
[3]氧化石墨烯在防腐涂料中的应用研究进展[J]. 周媛,陈先,汪杰,梁小杰,梁忠旭,王庆颖. 中国涂料. 2017(09)
[4]石墨烯在片锌基无机富锌涂料中的应用研究[J]. 杨振波,屈帅,师华,杨忠林,张津. 涂料技术与文摘. 2017(08)
[5]石墨烯——锌粉长效防腐涂料的研制[J]. 关迎东,候晓燕,孙春龙. 电镀与涂饰. 2017(14)
[6]石墨烯在环氧锌粉涂料中的应用研究[J]. 孙春龙,关迎东. 中国涂料. 2017(02)
[7]Effect of Nano Clay on Corrosion Protection of Zinc-rich Epoxy Coatings on Steel 37[J]. Farhad Tohidi Shirehjini,Iman Danaee,Hadi Eskandari,Davood Zarei. Journal of Materials Science & Technology. 2016(11)
[8]单层石墨烯制备及其耐腐蚀特性实验研究[J]. 邢玉雷,徐克,蔡光兰,齐春华,王鑫,刘志成. 现代化工. 2016(03)
[9]集装箱用环氧富锌涂料防腐性能研究[J]. 江涛,张振,何国. 中国涂料. 2015(08)
[10]石墨烯/环氧复合导电涂层的防腐性能研究[J]. 黄坤,曾宪光,裴嵩峰,张敬雨,石超. 涂料工业. 2015(01)
博士论文
[1]石墨烯及其氧化物的表面结构和性质的调控[D]. 刘芝婷.华东理工大学 2014
[2]氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的界面改性与性能研究[D]. 李拯.哈尔滨工业大学 2013
[3]石墨烯的制备与功能化及其在复合材料中的应用研究[D]. 范金辰.上海交通大学 2014
[4]石墨烯的制备及其在聚合物复合材料中的应用[D]. 王彦.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]石墨烯/水性环氧富锌涂料的制备及性能研究[D]. 张松.哈尔滨工业大学 2017
[2]水性重防腐环氧云母氧化铁中间漆的制备及其防腐蚀性能研究[D]. 何畅.华南理工大学 2017
[3]氧化石墨烯基对水泥基材料微观形貌的影响[D]. 邓丽娟.陕西科技大学 2017
[4]几种典型富锌涂层电化学特性研究[D]. 赵振涌.燕山大学 2015
[5]环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备和表征[D]. 王舟.北京化工大学 2010
[6]水性有机富锌底漆的制备与性能研究[D]. 王玉琼.华南理工大学 2010
[7]有机重防蚀涂层耐蚀性能研究[D]. 杨丽霞.机械科学研究院 2002
本文编号：3441750
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