氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂的制备及性能

以三乙烯四胺（TETA）,氧化石墨烯（GO）,环氧树脂E44、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TPEG）、甲基聚氧乙烯环氧基醚（MEH）和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（KH560）为原料,采用原位聚合法首先将TETA与GO球磨分散,使TETA与GO通过共价键相连,然后依次滴加E44、TPEG、MEH和KH560合成氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂（TGO-WPEA）,再与环氧树脂乳液（Epikote-6520）复合制得氧化石墨烯改性水性环氧树脂防腐涂料（TGO-EP）。通过FTIR、XPS和XRD对纳米材料进行结构表征,采用电化学测试和盐雾实验对复合涂层TGO-EP的防腐性能进行了研究。结果表明,固化剂分子通过共价键连接到GO表面,改善了GO在环氧树脂中的分散稳定性和接枝率,提高了TGO-EP复合涂料对腐蚀介质的屏蔽性能。与EP涂层相比,其腐蚀电位从-0.267mV提高到-0.125mV,腐蚀电流密度从5.44×10-8减小到1.09×10-8 A/cm2;EIS测试表明,浸泡20d后,TGO-EP仍具有最高的低频阻抗。     

三聚磷酸铝/氧化石墨烯复合材料在水性防腐涂料中的应用

采用球磨分散法制备得到三聚磷酸铝/氧化石墨烯水性复合防腐浆料(AlTP/GO),并与水性环氧树脂复配制得纳米复合防腐涂料(EP-AlTP/GO)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观测到AlTP/GO可均匀分散到EP树脂内部。吸水率测试结果表明,氧化石墨烯的引入提高了涂层的耐水性和屏蔽性能;附着强度测试结果表明,三聚磷酸铝可提高涂层在金属基材上的附着强度;电化学测试(Bode)和环境扫描电镜测试(E-SEM)结果表明,AlTP/GO可有效增强水性环氧涂层对腐蚀介质的屏蔽作用,限制了腐蚀反应的扩散,在3.5%NaCl水溶液中浸泡40 d后其低频阻抗达到7.02×10~7Ω·cm~2,盐雾测试400 h后金属表面平滑,金属腐蚀未发生明显扩散,EP-AlTP/GO人工破损处周边含氧量低至15.66%,遏制了氧化铁的形成。     

ATO/GO纳米复合材料的制备及性能

以氧化石墨烯(GO)为前体,通过氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)将氧化锡锑(ATO)锚定到氧化石墨烯片层上,制备得到氧化锡锑-氧化石墨烯纳米复合材料(ATO/GO)。通过高速分散法与水性环氧树脂乳液(AE)共混,制备得到氧化锡锑-氧化石墨烯/水性环氧树脂复合乳液(ATO/GO-AE)。通过XRD,XPS和SEM对其结构进行了表征。考察了ATO/GO含量对水性环氧涂料防腐及抗静电性能的影响。结果表明:随ATO/GO含量的增加,复合涂料表面电阻降低,ATO/GO质量分数等于3.0%时,表面电阻降低至1.0×10~9?以下,达到了抗静电的使用要求,漆膜水蒸汽透过率降低至62.13 g/(m~2·h),具有最低的腐蚀电流(Icorr=3.73×10~(-9) A/cm~2)和最高的腐蚀电压(Ecorr=–0.1993 V),ATO/GO的防腐效率与AE相比提高了99.95%。     

多巴胺改性氧化石墨烯-TiO_2纳米复合材料在水性环树脂中物理性能和腐蚀动力学研究

利用多巴胺(DA)改性氧化石墨烯(GO),并将纳米TiO_2负载在氧化石墨烯GO表面,制备了纳米PDA@GO-TiO_2复合材料。通过FT-IR、XRD、Raman光谱、XPS和TEM等表征手段对纳米PDA@GO-TiO_2复合材料的结构、微观形貌等进行表征分析。采用超声分散与机械搅拌相结合的方法将改性纳米PDA@GO-TiO_2复合材料分散到水性环氧树脂中,制备了纳米PDA@GO-TiO_2复合水性环氧树脂涂层(PGT/WEP)。测试了PGT/WEP涂层的硬度、耐冲击性、附着力等物理性能,并对其电化学性能进行了评价。结果表明:在水性环氧树脂中添加纳米PDA@GO-TiO_2复合材料比在相同百分比下使用GO或纳米TiO_2的涂层具有更好的物理性能。涂层性能和腐蚀动力学分析表明,PDA改性GO-TiO_2作为水性环氧涂料的添加剂具有潜在的应用前景。     

氧化石墨烯改性环氧树脂涂料的制备及防腐性能

环氧树脂在溶剂蒸发过程中容易产生微孔,影响其防腐蚀性能。为了提高其对腐蚀介质的阻碍能力,本文采用密闭氧化法制备氧化石墨烯,再利用湿式转移法将氧化石墨烯水溶液分散在环氧树脂中,制备氧化石墨烯/环氧树脂防腐涂料。通过红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）分析氧化石墨烯的结构变化,利用开路电位测试（OCP）、水接触角、腐蚀形貌和气体透过率分析氧化石墨烯/环氧树脂涂料的防腐性能。结果表明,氧化石墨烯/环氧树脂（GO/EP）涂料的开路电位和水接触角分别为0.181V和86.12°,与纯环氧树脂涂料相比,分别提高了0.066V和10.5°;当GO/EP浸泡在3.5%NaCl溶液中腐蚀20天后,表面仅产生了粗糙化,涂层稳定性好,屏障性能强;与EP涂层相比,GO/EP涂层的O₂和H₂O渗透率分别降低了51.2%和65.5%。     

改性氧化石墨烯/聚苯胺防腐材料的制备及性能

用双子表面活性剂(GS)对氧化石墨烯(GO)进行插层改性,制备了改性氧化石墨烯(GSGO),再以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过原位聚合法制备了GSGO/PANI复合材料,最后利用GSGO/PANI与水性醇酸树脂(WAR)共混得到了GSGO/PANI/WAR防腐涂层。采用FTIR、Raman、XRD和SEM等对GSGO和复合材料的形貌、结构进行了表征。结果表明,GS插入到GO的片层中,使得GO的层间距增大,且棒状的聚苯胺分散在GO的片层中,形成片状插层结构。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,GSGO/PANI/WAR复合涂层比纯WAR涂层具有更高的耐腐蚀性能。当复合涂层中GSGO含量为10%(以An的质量为基准,下同)时,GSGO/PANI/WAR-2涂层的耐腐蚀性能最好,极化电阻为7.98×107?·cm2;腐蚀速率为1.26×10–4 mm/a,阻抗值|Z|可达到5.25×106?·cm2。与纯WAR相比,其腐蚀电流密度从9.82×10–6A/cm2减小至1.08×10–8 A/cm2,腐蚀电位从–0.56 V增加到–0.28 V。     

乳化型环氧固化剂的制备及其防腐性能研究

以不同环氧值的双酚A型环氧树脂、三乙烯四胺(TETA)、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TPEG)和甲基聚氧乙烯环氧基醚(MEH)为原料,合成了一系列非离子型自乳化的水性环氧树脂固化剂(WPEA),并通过转相法制备得到固化剂-环氧树脂复合乳液(WPEA-EP)。通过FTIR及H1-NMR对WPEA的结构进行了表征,通过对固化剂粘度、胺值和分子质量的测定研究了环氧值对WPEA性能的影响,并讨论了环氧值对WPEA-EP粒径和涂层性能的影响。结果表明:随环氧值的增加,WPEA胺值上升,粘度下降,复合乳液粒径也随环氧值的增加变小。当环氧值为0.35 mol/100 g时,漆膜的综合性能最佳。在水中浸泡7 d后的吸水率为1.81%,浸泡40 d后的漆膜附着力为5.94 MPa。在3.5%氯化钠溶液中浸泡240 h后涂层低频(10 m Hz)阻抗可达6.01×106Ω·cm2,表现出长时效的屏蔽防腐性能。     

氟化石墨烯硅烷功能化对环氧复合涂层耐腐蚀性的影响

采用 γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（ GPTMS）对氟化石墨烯（ FG）进行功能化处理得硅烷功能化氟化石墨烯（ GFG）采用 XRD、FT-IR和 SEM对粉体进行表征；将 FG和 GFG分别加入环氧树脂中获得复合涂层，通过电化，学测试和 5%NaCl中性盐雾试验研究复合涂层的耐腐蚀性。结果表明： FG能有效地增加环氧涂层（EP）的长期耐腐蚀性， FG经过硅烷功能化处理后进一步提升了其与树脂之间的界面相容性，所得复合涂层的致密性进一步提高，从而显著提升了环氧复合涂层的耐腐蚀性。经 3. 5%NaCl溶液 4 000 h浸泡后， GFG改性环氧复合涂层（ GFG/EP）的低频阻抗模值相较于纯 EP涂层提升了 3个数量级，较 FG改性环氧复合涂层（FG/EP）提高了 1个数量级；同时盐雾腐蚀 90 d后， GFG/EP涂层表面无明显腐蚀现象。     

磷酸化氧化石墨烯对水性环氧涂料防腐增强作用研究

以尿素为催化剂,通过原位磷酸酯化法对氧化石墨烯的羟基进行磷酸酯改性,制得Ped GO(磷酸化氧化石墨烯)。并着重探讨了以Ped GO作为防腐颜料应用于AE(水性丙烯酸酯-环氧树脂)涂料中,分子结构与防腐效率的相关性,以及复合乳液对碳钢基板的防腐性能。研究结果表明:Ped GO在AE树脂中均匀分散,限制了腐蚀介质向金属基材表面扩散;Ped GO表面的磷酸基团起到了二次钝化防腐作用;当w(Ped‐GO)=3%(相对于涂料总体质量而言)时,防腐涂层水蒸气透过率降低到68.19 g/(m~2·24 h),与空白样相比防腐效率提高了99.96%。     

改性氧化石墨烯的制备及其性能研究

利用改进Hummers法制备氧化石墨(GO),并在水中超声分散制得氧化石墨烯。用3-氨丙基甲基二甲基硅烷(Si-903)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)两种硅烷偶联剂对其进行改性。对产物用FT-IR、XRD、TGA和DSC进行表征。结果表明KH-560和Si-903改性后在氧化石墨片层之间引入了新的官能团。通过分散性测试表明,KH-560改性后的氧化石墨烯在二甲基亚砜中的分散性最好,对以后溶剂的选择有参考意义。     

GS改性氧化石墨烯/聚苯胺防腐材料的制备及性能

用双子表面活性剂(GS)通过静电作用对氧化石墨烯(GO)进行插层改性制备了改性氧化石墨烯(GSGO),再以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过原位聚合法制备了GSGO/PANI复合材料。最后利用GSGO/PANI与水性醇酸树脂(WAR)共混得到了GSGO/PANI/WAR防腐涂层。采用FTIR,Raman,XRD和SEM等测试手段对GSGO和复合材料的形貌、结构进行了表征,结果表明,GS插入到GO的片层中,使得GSGO的层间距增大,且棒状的聚苯胺分散在GO的片层中,形成片状插层结构。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,GSGO/PANI/WAR 复合涂层比纯WAR涂层具有更高的耐腐蚀性能。当复合涂层中w(GSGO)=10% 时,涂层的耐腐蚀性能最好。腐蚀电流密度从9.82?10-6A/cm2减小至1.08?10-6A/cm2,腐蚀电从-0.56V增加到-0.28V,|Z|值可达到5.25?106 ohm.cm2。     

植酸改性水性环氧-丙烯酸酯乳液制备及其防腐性能

采用植酸改性环氧树脂,再用改性环氧树脂制备出水性环氧-丙烯酸酯复合乳液及其涂层。通过红外光谱,塔菲尔曲线及耐中性盐雾测试研究了改性水性环氧-丙烯酸酯复合乳液涂层的耐腐蚀性能。结果表明,植酸改性环氧树脂充分发挥了植酸的缓蚀性和屏蔽作用,其水性乳液涂层在质量分数3.5%的NaCl溶液中浸泡前和浸泡72 h后的腐蚀电压分别为-0.432 V和-0.597 V,腐蚀电流分别为3.829×10~(-6)A/cm~2和5.884×10~(-6)A/cm~2,乳液间歇喷雾180 h后划痕处单向腐蚀1.1 mm,无起泡,耐腐蚀性明显优于未改性乳液。     

聚醚封端剂对自乳化环氧树脂固化剂性能的影响

通过高分子分子结构设计,以E44(双酚A型环氧树脂)、TETA(三乙烯四胺)、TPEG(三羟甲基丙烷三缩水甘油醚)和MEH(甲基聚氧乙烯环氧基醚)为原料,合成了一系列非离子型自乳化的WPEA(水性环氧树脂固化剂),并通过转相法制备得到WPEA-EP(固化剂-环氧树脂复合乳液)。研究结果表明:随MEH含量的增加,WPEA胺值下降,黏度呈现先下降后增加的趋势;当MEH含量为0.01 mol时,固化剂胺值为347.50 mg KOH/g,黏度最低达到8 235 mPa·s;复合乳液粒径随MEH含量的增加呈下降趋势。当MEH含量为0.03 mol时,漆膜的综合性能最佳,在水中浸泡7 d后吸水率最低为w(MEH)=1.81%(相对于单体总质量而言),浸泡40 d后的漆膜附着力最高为5.94 MPa。     

石墨烯纳米材料在涂料中的应用研究进展

介绍了硅烷/氧化石墨烯复合涂料、3,4,9,10-苝四羧酸/石墨烯环氧树脂涂料、赖氨酸—氧化石墨烯/环氧树脂(Ly-Go/EP)涂料、等离子喷涂石墨烯涂层、低表面处理无溶剂石墨烯环氧涂料、氧化石墨烯/三聚磷酸-水性环氧涂料、石墨烯/环氧疏水涂料、石墨烯电池涂料、插层石墨烯导电涂料、水性环氧石墨烯导静电涂料、超亲油超疏水石墨烯聚氨酯海绵、医用石墨烯涂料、喷雾旋涂法柔性Ag/石墨烯(Ag/GNS)涂层、石墨烯/硅酮疏水性自清洁涂料等的最新研究进展。     

原位聚合法制备石墨烯改性水性环氧-丙烯酸酯乳液及其防腐性能研究

首先采用改进Hummers法制备氧化石墨烯分散液,再用原位聚合法制备石墨烯改性水性环氧-丙烯酸酯复合乳液,并制备其涂层。主要研究了石墨烯改性水性环氧-丙烯酸酯复合乳液的稳定性和复合乳液涂膜的耐腐蚀性。结果表明:石墨烯能够较好地分散在复合乳液中,成膜时能够很好地填充在涂层的细小缝隙中而产生屏障作用,阻碍腐蚀粒子从介质渗透到铁板表面。因此复合乳液的耐腐蚀性较未改性的水性环氧-丙烯酸酯乳液和直接共混乳液的耐腐蚀性明显增强。     

基于PEI改性的WPU/石墨烯纳米复合乳液的研究

使用超支化型聚乙烯亚胺（PEI）对氧化石墨烯（GO）进行改性制得改性氧化石墨烯分散液（GO-PEI）；并在水性聚氨酯乳化过程中原位引入 GO-PEI分散液，并还原制备水性聚氨酯 /改性石墨烯纳米复合乳液（WPU/RGO-PEI）。通过红外光谱、紫外光谱、粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对 GO-PEI、复合乳液和复合膜的微观结构与性能进行了表征。结果表明： RGO-PEI在水性聚氨酯膜中均匀分散，当 RGO-PEI添加量为 7%时模量提高 12倍，添加量为 15%时表面电导率达 5.57×10^-4 S/cm。     

芳香族聚氧乙烯醚改性石墨烯对水性环氧涂层防腐性的影响

采用3种不同结构的芳香族聚氧乙烯醚[β-萘酚聚氧乙烯醚(Lugalvan BNO12)、三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚[Trtspe-18(EO=10)和Trtspe-18(EO=20)]对石墨烯进行改性，通过吸附曲线、热重分析(TGA)、紫外-可见光谱、流变性分析了改性石墨烯分散液的稳定性，并考察了Trtspe-18(EO=20)改性石墨烯(TGr)分散液/水性环氧涂层的物理机械性能和防腐性。结果表明：含有4个苯环和更长亲水链的Trtspe-18(EO=20)改性剂在石墨烯表面的吸附量最高，得到的石墨烯分散液分散稳定性最好。TGr添加量为1.0%时，涂层的耐腐蚀性最佳，此时复合涂层自腐蚀电流密度最低为4.34×10^-8A/cm²，涂层具有较好的物理机械性能，三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚改性石墨烯提高了水性环氧涂料的耐腐蚀性。     

氧化石墨烯在水性防火防腐一体化涂料中的作用机理研究

将氧化石墨烯（GO）和不含卤素的磷 -氮阻燃剂均匀地分散到水性环氧树脂体系中,利用凝聚相阻燃和气相阻燃混合阻燃技术制备了防火防腐一体化涂层,研究了氧化石墨烯对涂层的耐火性能、生烟速率以及耐腐蚀性能的影响,并结合微观形貌观察、热分析、腐蚀产物分析等研究了氧化石墨烯在防火防腐一体化涂层中的作用机理。结果表明： GO表面丰富的含氧官能团中羟基与环氧树脂侧链上的羧基间相互作用使得 GO在水性环氧体系中具有优异的分散性; GO的加入能将耐火性能试验时间较纯试样提升 73. 0%,同时延长外界气体和腐蚀性介质的渗透路径,有效增强涂层抗渗透性,在增加涂层耐火性能和减少生烟速率的同时,提升了涂层耐腐蚀性能。     

氧化石墨烯材料疏水结构调控及其在水性防腐涂层中的应用研究

采用长链脂肪胺对片层氧化石墨烯(GO)表面进行一步法疏水结构调控,获得一系列脂肪胺改性氧化石墨烯(GO-C_x),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角、X射线衍射(XRD)等手段对GO-C_x的结构以及疏水性能进行表征与验证;采用水相分散状态观察,研究了GO-C_x在水中分散状态随时间的变化关系;利用附着力测试、中性盐雾测试等手段评价GO-C_x在水性防腐涂层中的应用效果。结果表明:经正十二胺改性的氧化石墨烯(GO-C_(12))具有较好的疏水效应与最优的水分散效果。相比传统水性防腐涂层,掺杂GO-C_(12)材料能够有效提升水性涂层与基材的连接强度与腐蚀防护性能。     

功能化氧化石墨烯在粉末涂料中的分散性及防腐性能的应用研究

表面经γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷(KH560)修饰的氧化石墨烯(GO)与没食子酸基环氧树脂(GEP)混合形成功能化氧化石墨烯(FGO),可有效提高GO的分散性,进而使其均匀地分散在粉末涂料中,通过静电喷涂法成功制备了防腐涂层。采用SEM、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、盐雾测试、耐冲击测试、接触角测试等对GO及涂层性能进行表征和测试。考察了KH560用量在四氢呋喃(THF)及粉末涂料中分散性的影响;同时也考察了KH-560修饰GO用量对涂层性能的影响。结果表明:以KH560功能化GO制备的涂层具有优异的防腐性能和机械性能。