石墨烯/云母氧化铁在水性环氧涂料中的协同屏蔽性能及机理研究

石墨烯(G)材料改性水性重防腐涂料是涂料领域研究的热点之一，目前对石墨烯与传统阻隔填料的协同作用研究较少且协同机制尚不明确。通过吸水率和电化学阻抗谱测试，研究了石墨烯/云母氧化铁(MIO)对涂层屏蔽阻隔性能的影响，并结合扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析了石墨烯与云母氧化铁2种颜填料在涂层中的相互影响机制。结果表明：当向水性环氧MIO涂层中加入0.35%石墨烯时，涂层的吸水率较水性环氧MIO涂层的吸水率上升2.06%；电化学阻抗谱测试结果显示，水性环氧G/MIO涂层较水性环氧MIO涂层高频的容抗弧半径降低，低频时涂层的阻抗模值降低，涂层电容增加了5.018×10^-5 F/cm²，涂层电阻降低了0.86×104Ω·cm²，说明当向水性环氧MIO涂层加入石墨烯时涂层的屏蔽效果变差；通过对涂层截面进行表征，发现石墨烯与云母氧化铁在水性环氧涂层中同时存在时，最终涂层的屏蔽性能是由这2种颜料在涂层中的分布和分散性这两方面因素的叠加效应所决定。     

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。     

高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料的制备及性能研究

针对大型海水淡化关键设备制造成本高、防腐期效短等问题，基于金属表面屏蔽阻隔原理，采用酚醛改性环氧树脂和改性聚酰胺为基料，以氧化铁红、硫酸钡、片状填料等为防腐填料，获得应用于新型低合金耐蚀钢或碳钢基材表面的高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料。实验结果表明：该涂料吸水率 1. 2%，抗氯离子渗透性 0. 9×10^-3 mg/cm²·d，柔韧性 1 mm，耐冲击性 50 cm，耐 88 ℃海水浸泡 6 000 h，耐盐雾 10 000 h，涂层耐阴极剥离性能测试被剥离涂层距人造漏涂孔外缘平均距离为 4. 5 mm，经 33 d 88 ℃海水浸泡 0. 01 Hz低频阻抗（ |Z|_{0. 01 Hz}）条件下该涂层电化学交流阻抗值由 8. 28×10¹⁰ Ω·cm²降为 1. 18×10⁸ Ω·cm²，且曲线平滑，说明该涂层具备优异的防腐性能。     

锌粉接枝离子液体对环氧涂料防腐性能的影响

针对石墨烯在富锌防腐涂料中应用时易团聚的问题,采用 γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对 1-（2-氨乙基） -3-甲基咪唑溴离子液体进行改性,并将改性离子液体接枝在锌粉表面用以制备石墨烯环氧富锌防腐涂料,通过红外、热重、核磁对改性后的离子液体进行表征,采用电化学极化曲线和电化学阻抗谱对涂料的性能进行分析。结果表明：该分散方法制备的涂料的腐蚀电位可达-0. 858 V,腐蚀电流密度为 1. 622×10^-6 A/cm²。该分散方法制备的 40%锌含量的石墨烯防腐涂料的防腐性能与 80%锌含量的防腐性能相当,且其耐酸性、耐碱性均优于 80%锌含量富锌底漆的性能。     

麦羟硅钠石在环氧涂料中防腐性能的研究

首先采用双子表面活性剂（ GS）对麦羟硅钠石（ MAG）进行有机化改性，然后负载苯并三氮唑（ BTA），制备了一种负载 BTA的 MAG新型填料（ BGM）通过红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征，然后将 BGM添加到环氧树脂中考察了涂层，性能。结果表明： GS对 MAG进行了有机化改性并成功负载了 BTA，同时 BGM以剥离状片层结构存在；添加 BGM填料的涂层表面光滑平整，微孔大大降低；极化曲线测试表明添加 BGM的涂层腐蚀电流密度和腐蚀电压最小，分别为 2. 42×10-9 A/cm²和-1. 157 V；电化学阻抗谱拟合电路后的 Rct和 Rc分别为 4. 14×106 Ω·cm²和 3. 00×105 Ω·cm²，R_ct与 R_c之和最大，说明添加 BGM后涂层的耐腐蚀性最好；水接触角测试表明添加 BGM的涂层的接触，角最大为 89°，说明涂层具有较好的疏水性，从而提高了涂层的防腐性能。     

火山灰微粒改性聚苯胺/环氧涂层的防腐蚀和耐热冲击性能

通过向聚苯胺/环氧涂层中添加适量的火山灰微米粒子（TMP）,有效提高了涂层的防腐性能,同时考察了TMP含量对涂层防腐性能的影响。实验结果表明添加TMP后的涂层在95℃、12% NaCl溶液中浸泡60 d后仍具有较高的低频阻抗值;其中,添加量为10%（质量分数）的涂层的阻抗值最高,为1.27×10⁹ Ω·cm²,说明该涂层仍具有较好的防腐性能。另外,该复合涂层的附着力有所改善,并具有优异的耐热冲击性能。     

氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂的制备及性能

首先，将三乙烯四胺(TETA)和氧化石墨烯(GO)球磨，得到TETA改性GO分散液TGO；然后向其中依次滴加双酚A型环氧树脂E44、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TPEG)、甲氧基聚氧乙烯-2,3-环氧丙烷(MEH)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，采用原位聚合法合成了氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂(TGO-WPEA)；采用上述工艺，不添加GO的条件下制得水性环氧树脂固化剂(WPEA)。将WPEA和TGO-WPEA分别与环氧树脂乳液(Epikote-6520)复合制得水性环氧树脂(EP)和氧化石墨烯改性水性环氧树脂(TGO-EP)防腐涂料。通过FTIR、XPS和XRD对材料进行了结构表征，采用电化学测试和盐雾实验对TGO-EP的防腐性能进行了评价。结果表明，水性环氧树脂固化剂(WPEA)分子通过共价键连接到GO表面，改善了GO在EP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。与纯EP涂层相比，TGO-EP涂层腐蚀电位从–0.267 V提高到–0.125 V，腐蚀电流密度从5.44×10^–8 A/cm²     

石墨烯-Al2O3复合材料的制备及其防腐性能研究

为研制具有高防腐性能的环氧树脂涂层，采用溶胶 .凝胶法制备一种石墨烯 /三氧化二铝复合材料（GA）并用硅烷偶联剂 Z.6173对其改性后（GAZ）作为填料加入到环氧树脂（EP）涂料中。结果表明：三氧化二铝主要以 α-Al₂O₃的晶型均匀包覆在石墨烯的周围；红外分析证明 Z-6173成功对GA粉体进行了改性； EIS结果表明 GAZ/EP涂层具有最佳的防腐性能，浸泡 30 d后其低频区阻抗值为 14. 5 GΩ·cm²；盐雾测试结果表明 GAZ复合材料的加入可以有效防止由石墨烯优良导电性造成的金属基底加速腐蚀的现象发生。     

石墨烯/聚苯胺水性硅酸钾富锌防腐涂层的制备及性能研究

水性硅酸钾富锌防腐涂层因具有安全环保、耐热性好、耐酸碱性强等特点被广泛研究。但其较高的锌含量降低了涂层的力学性能、增加了施工难度，同时锌粉对施工者健康有害。以实验室化学气相沉积法制备的石墨烯为基底，采用原位聚合法制备了石墨烯/聚苯胺复合物。通过扫描电子显微镜、显微共焦激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪及红外光谱仪等对石墨烯/聚苯胺复合物的表面形貌与结构进行了表征。研究了石墨烯/聚苯胺复合物对水性硅酸钾富锌防腐涂层性能的影响。结果表明：当锌粉与基料质量比为1∶1，石墨烯/聚苯胺复合物添加量为2%时，涂层的附着力为1级，硬度为5H，自腐蚀电位(E_corr)为-0.533 V，自腐蚀电流密度(i_corr)为4.788×10^-7 A/cm²，低频区阻抗模值(|Z|_{0.01 Hz})为4.25×10⁴Ω·cm²，静态水接触角为89.8°。石墨烯/聚苯胺复合物不仅能提高涂层的防腐性能和力学性能，还能提高锌粉的有效利用率，从而降低锌粉含量。     

硅/巯基复合改性光固化WPUA涂料制备及其性能

采用端羟基硅油（HS）、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PETMP）先后改性紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）,探究了HS及PETMP添加量对涂膜性能的影响。FTIR表征了改性前、后产物的结构;测试了乳液粒径,并利用TEM和SEM对乳液形貌和涂层断面进行了分析。通过涂膜附着力、硬度、柔韧性、抗冲击、接触角、综合热分析、电化学阻抗谱及极化曲线等测试评价涂层的机械性能、疏水性、耐热性及防腐性能。结果表明：当HS及PETMP添加量分别为3%、5%时,硅/巯基复合改性的紫外光固化WPUA涂层相对于改性前,硬度由HB提升为3H,附着力由3级提升到1级,柔韧性为0.5mm,耐冲击为50cm,接触角由68.5°提升到90.5°,吸水率由18.78%降低为6.94%;涂层的热稳定性显著增强;涂层阻抗由1.86×10⁶Ω·cm²增大到6.45×10⁷Ω·cm²,E_coor由 -1.069V正移到-0.4215V,I_coor由2.12×10^-8A/cm²减小到8.11×10^-10A/cm²,年腐蚀速率为0.0242mm。表明HS及PETMP的引入显著提升了涂层的综合性能。     

几种新型富锌涂料的研究进展

介绍了氧化石墨烯改性水性环氧富锌涂料、石墨烯纳米片/环氧富锌(Gnps/ZRE)复合涂料、高柔韧性、高附着力水性无机富锌涂料、石墨烯硅酸盐富锌防腐蚀涂料、水性聚苯胺/氧化石墨烯改性低锌粉含量防腐涂料、还原-氧化石墨烯(r-GO)改性环氧富锌涂料、耐盐雾双组分水性环氧富锌涂料、石墨烯浆料改性水性环氧富锌涂料、双电层水性无机富锌涂料、SnCl2/EtOH溶液法还原氧化石墨烯环氧富锌涂料、有机-无机杂化水性富锌涂料、水性富锌铝涂料、低锌含量石墨烯长效防腐涂料、自固化醇溶性无机富锌底漆和冷镀锌喷漆等几种新型富锌涂料的研究进展。     

石墨烯的氧化程度和含量对水性锌粉涂料防腐性能的影响

制备了 3种不同氧化程度的氧化石墨烯,利用氧化石墨烯对水性环氧富锌涂料进行改性。采用盐雾试验、电化学测试、耐冲击性及附着力测试等对改性涂层的性能进行研究,研究发现氧化程度较低的氧化石墨烯改性环氧富锌涂料性能最佳。然后探究了氧化石墨烯含量和锌粉含量对该涂层的耐腐蚀性和力学性能的影响。结果表明：氧化石墨烯（ GO）的添加可以有效延缓钢材的腐蚀,当 GO-1添加量为 0.36%（质量分数,下同）,锌粉含量为 44%时,制备所得的 GO-1/水性环氧富锌涂料的综合性能最佳。当制得的氧化石墨烯的氧化程度较小,含氧基团较少且没有出现羧基时,涂料的耐腐蚀性能得到改进。     

卡拉胶改性三聚磷酸铝对水性环氧涂层防腐性能的影响

通通过卡拉胶（KC）对三聚磷酸铝（ATP）进行接枝改性获得KC-ATP改性填料,再将其添加到水性环氧树脂（WEP）中制备复合防腐涂层。采用FTIR、XPS、TG、SEM对ATP改性前后的形貌、结构进行表征。结果表明,KC成功地接枝到ATP表面,改善了ATP的水溶性。采用电化学阻抗谱（EIS）和盐雾实验考察了复合涂层的防腐性能。结果表明,复合涂层的防腐性能明显优于纯水性环氧涂层,且当KC-ATP功能填料含量为1.0%时（以水性环氧树脂的质量为基准,下同）,涂层的耐腐蚀性能达到最佳,浸泡48 h后涂层的极化电阻Rp为8.183×107 Ω∙cm2,远高于ATP改性复合涂层和纯环氧涂层。     

改性氧化铈/钨酸镍环氧防腐涂层的制备及性能

采用水热法制备出不同质量比的氧化铈/钨酸镍(CeO₂/NiWO₄)的复合粒子,再选用硅烷偶联剂KH560对其进行改性,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了复合粒子的结构与形貌。将改性的复合粒子分散于环氧树脂（EP）中,然后喷涂在碳钢基体上制备CeO₂/NiWO₄/EP复合涂层,利用电化学交流阻抗（EIS）、加速浸泡实验和摩擦磨损试验（Taber）测试涂层的防腐与摩擦性能。结果表明：添加CeO₂/NiWO₄复合粒子的环氧树脂涂层的防腐耐磨性能大幅度提高,而且当复合粒子中CeO₂与NiWO₄的质量比为4∶3时,涂层防腐耐磨性能最好,该复合环氧涂层在3.5%NaCl水溶液中浸泡后期(45天)仍保持较高的阻抗模量(7.36×10⁸ Ω/cm²),比纯环氧树脂涂层高一个数量级。同时,经过10000转摩擦磨损后,此复合涂层的质量损失较纯环氧涂层减少56%,厚度损失量仅为CeO₂/EP的50%,表现出最优异的防腐耐磨性能。     

专利文摘

正一种功能化石墨烯增强水性聚氨酯防腐涂层的制备方法(CN112680076A)天津工业大学日前公开了一种功能化石墨烯增强水性聚氨酯防腐涂层的制备方法。主要步骤在于对氧化石墨烯(GO)的制备及其功能化改性,然后将功能化的氧化石墨烯掺杂到水性聚氨酯涂料内,最后利用棒涂或喷涂的方法将复合涂层涂覆在金属表面。其特征在于:(1)以功能化的氧化石墨烯为增强体,以水性聚氨酯为基体,制备出高防腐效率的石墨烯防腐涂料:     

石墨烯与氧化石墨烯增强富锌环氧涂层防腐性能的研究

研究了三种不同锌粉含量的富锌环氧底漆的腐性能,包括厚度、硬度、附着力等物理测试,比较了这三种不同锌粉含量的耐盐雾性能的差异。从而在这三种不同锌粉含量的环氧漆中选择出一种,用以进行后续的实验研究。其次,我们研究了氧化石墨烯(GO)增强富锌环氧涂层的防腐性能,包括物理性能的测试、电化学性能的测试和耐中性盐雾测试。最后,我们研究了石墨烯(G)增强富锌环氧涂层的防腐性能,同样对添加石墨烯的复合涂层进行了物理测试、电化学测试和耐中性盐雾测试。并对氧化石墨烯/富锌环氧复合涂层(GO/Zn)和石墨烯/富锌环氧复合涂层(G/Zn)的防腐性能进行了对比。发现,添加石墨烯的复合涂层(G/Zn)性能比添加氧化石墨烯的复合涂层(GO/Zn)好,且在石墨烯含量为1%时防腐性能最好。     

改性石墨烯对环氧树脂涂层耐腐蚀性能的影响

将改性后石墨烯粉末通过球磨机均匀分散于环氧树脂涂料中以提高7A52铝合金表面有机涂层的耐腐蚀性能。通过接触角、吸水率、红外光谱、开路电位及交流阻抗测试,分别评价改性石墨烯环氧树脂涂层的表面润湿性、耐水性能、耐蚀性,并通过扫描电子显微镜对石墨烯粉末及环氧树脂涂层断面形貌进行分析。结果表明:环氧树脂涂料中添加0.8%改性石墨烯粉体后,接触角由86.77°增加至101.43°,提高16%,表面由亲水性变为疏水性,涂层的耐水性提高,吸水率降低0.21%。0.8%改性石墨烯涂层在3.5%NaCl溶液中稳定后的开路电位较未添加石墨烯涂层增加0.14 V,阻抗值高出未添加改性石墨烯涂层半个数量级,且电荷转移电阻R_ct比未添加改性石墨烯涂层R_ct高出1.78×10 ⁷ Ω/cm ²,涂层的耐腐蚀性大大提高。红外光谱表明,改性石墨烯并未改变环氧树脂结构,涂层中的改性石墨烯是影响涂层性能发生变化的重要因素。研究表明改性石墨烯的加入可以有效提高涂层的耐蚀性,并且当改性石墨烯添加量为0.8%时,涂层具有优异的耐腐蚀性能。     

还原氧化石墨烯对水性无机富锌涂料防腐性能的影响

为提高水性无机富锌涂层的防腐性能，以高模数硅酸钾溶液和氟碳乳液为成膜物质，片状锌粉为主要功能填料，并添加适量还原氧化石墨烯分散液作为辅助填料，制备了硅酸盐水性无机富锌涂料。采用物理性能测试、电化学测试、盐雾试验等测试方法，探究了还原氧化石墨烯添加量对涂层防腐性能的影响。结果表明：加入适量还原氧化石墨烯，可以增强水性无机富锌涂料的防腐性能，当涂料中还原氧化石墨烯分散液添加量达到6%时，涂层的力学性能及耐腐蚀性最佳，经过腐蚀后的主要腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂和ZnO。     

石墨烯改性涂层防护性能研究

为减少团聚，提高石墨烯在涂层中的分散性，研究采用纳米分散技术预先制备了石墨烯分散液，再将其分散至环氧树脂中获得石墨烯改性复合涂层。通过对石墨烯含量为 0、0.3%、0.6%的复合涂层进行盐水浸泡、盐雾、阴极剥离实验及电化学性能测试，证明石墨烯的加入显著增强了涂层的防护性能。石墨烯复合涂层在 3.5%盐水中浸泡 1 008 h后，涂层低频阻抗仍大于 106 Ω·cm²比未添加石墨烯的涂层提高了 3个数量级，且盐雾实验 6 000 h后涂层表面仍保持完好；含 0.6%石墨烯，的涂层耐蚀行为劣于石墨烯含量为 0.3%的涂层。     

石墨烯改性苯丙-环氧防护涂层性能研究

以水性环氧乳液、高岭土、自制转锈剂、氧化石墨烯分散液为苯丙乳液的改性材料,采用物理共混法制备石墨烯改性苯丙-环氧乳液防护涂层,探讨了苯丙-环氧乳液配比、高岭土、转锈剂及氧化石墨烯分散液掺量对涂层粘结强度的影响,并考察了涂层拉伸性能及基本性能。结果表明,涂层粘结强度随水性环氧乳液质量比例增大逐渐提高,随高岭土、转锈剂、石墨烯分散液掺量的增加呈先增大后减小的趋势;当m_苯丙∶m_环氧=1∶2,高岭土、转锈剂、氧化石墨烯分散液掺量分别为10%,3%,0.2%时,涂层各项基本性能良好,且涂层电阻率远大于普通金属材料,防护效果优异。