改性石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合材料的制备及防腐性能的研究

采用原位聚合法制备改性石墨烯/聚苯胺(PGO/PANI)复合材料,再通过共混的方式将PGO/PANI和环氧树脂复合制备PGO/PANI/EP复合涂层。利用电化学阻抗测试探究了PGO/PANI/EP的防腐能力,并模拟在3.5%NaCl溶液加速浸泡后复合涂层的防腐能力的变化。结果表明,当PGO含量为7%时,复合材料的防腐性能最佳,在3.5%NaCl溶液中浸泡24 h后复合涂层的涂层电阻为5.99×10~5Ω·cm~2,仍具有较好的阻隔性能。     

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%。     

水性环氧树脂/纳米SiO2复合疏水涂层的制备及性能研究

用氨基硅油（ APDMS）改性水性环氧树脂（ EP）得到疏水性的环氧树脂乳液（ APDMS-EP）;用 1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（ FAS）与纳米 SiO₂反应得到氟改性纳米 SiO₂（F-SiO₂）。采用不同比例的 F-SiO₂与 APDMS-EP进行复配,室温固化制备疏水涂层,并对 F-SiO₂的结构进行了表征,研究了 F-SiO₂用量对涂层的接触角、铅笔硬度、附着力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明： APDMS的引入使水性环氧树脂涂层的水接触角从 47.3°提高到 97.7°;加入 F-SiO₂后涂层疏水性进一步提高,当加入 15%的 F-SiO₂时,涂层对水和丙三醇的接触角分别为 120.3°和 104.5°,F-SiO₂的加入也增强了涂层的防腐性能。     

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。     

植酸改性石墨烯的制备及其在防腐涂层中的应用

石墨烯作为一种新型的二维片层材料在防腐涂料中具有很好的应用前景，然而石墨烯分散性差易团聚，且一般只具有物理防腐功能。针对这些问题，本文以一种成本较低的生物基原料——植酸（ PA）对石墨烯进行共价改性，利用其结构中的磷酸基团与氧化石墨烯表面的羟基反应共价接枝到石墨烯表面，制备得到了一种分散性良好的植酸改性石墨烯（ PA-rGO）植酸对石墨烯改性不仅可提高石墨烯在树脂中的分散性，还可以与金属基材螯合起到化学防腐的效果，。将 PA-rGO添加到水性环氧树脂中制备了一种具备“物理 +化学”双重防腐效果的水性防腐涂料。通过红外光谱以及 X射线光电子能谱对 PA-rGO的结构进行了表征，通过电化学阻抗及极化曲线研究了不同 PA改性程度的石墨烯对涂层防腐性能的影响。结果表明：当 PA体积浓度为 1.6%时， PA-rGO在涂层中的分散性最好，且所得涂层（ PA-rGO/WEP）具有最佳的防腐效果， 25 d后其阻抗模值能够达到 10⁶ Ω·cm²，比纯环氧涂层（ WEP）以及添加还原氧化石墨烯的环氧涂层（ rGO/WEP）高 1~2个数量级，自腐蚀电流（I_corr）最小，数值为 9.85×10^-9 A/cm²。     

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。     

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。     

功能化氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂 复合涂料的制备及其性能

以自制的功能化氧化石墨烯(C-GO)/聚苯胺(PANI)复合材料为改性填料,对环氧树脂(EP)进行改性,制备了C-GO/PANI/EP复合涂料,研究了复合涂料的防腐性能和防腐机理。结果表明,当C-GO质量分数为3%时,复合涂料硬度最高,吸水率最低,防腐性能最佳。C-GO/PANI是通过填补EP表面的空隙,改善EP的屏蔽性能,阻止O2和H2O的渗入,从而提高EP的防腐性能。     

MXene@PAN复合材料的制备及其在环氧涂层中的应用

将二维片层材料钛碳化合物Ti₃C₂(MXene)与聚苯胺(PANI)采用原位聚合法合成MXene@PANI复合材料，改变MXene与苯胺(An)质量比，对复合材料的化学结构、光学特性、光热转换性能进行表征，确定最佳合成比例。制备MXene@PANI含量不同的环氧树脂样条，探究MXene@PANI含量对环氧树脂自修复性能的影响。在环氧树脂中分别添加MXene、MXene@PANI制备涂层，通过电化学阻抗和扫描电镜分析涂层防腐性能。结果表明：当MXene与An的质量比为1∶3时，在MXene表面负载的PANI覆盖均匀，并且复合材料具有良好的光热转换性能。随着环氧复合样条中MXene@PANI含量的增加，自修复率显著提高；经过功率为2 W/cm²的近红外光照射60 s后，自修复率都在97%以上。MXene和MXene@PANI的加入均可改善环氧涂层的防腐性能，MXene@PANI/EP复合涂层对金属的保护效果更优。     

石墨烯的分散及其在防腐涂层中的应用

以生物基没食子酸(GA)为原料,在碱性条件下与环氧氯丙烷(ECP)发生环氧化反应,合成了没食子酸基环氧树脂(GEP)。GEP作为石墨烯分散剂,能够将石墨烯稳定地分散在有机溶剂中,其分散浓度高达5 mg/m L,采用TEM和AFM对石墨烯的分散状态和层数进行了表征。将分散后的石墨烯以0.5%的质量分数,添加到双组分环氧树脂涂料中,制备了石墨烯环氧复合涂层(GEP-G0.5/EP)。利用Tafel极化曲线、涂层吸水率和中性盐雾测试对涂层防腐性能进行表征。结果表明:相比于纯环氧涂层,GEP-G0.5/EP涂层的极化电阻和耐盐雾性大大提高,涂层吸水率下降0.22%。     

氟硅改性无溶剂环氧涂料的制备与性能

采用甲基丙烯酸十三氟辛酯（TFM）改性氨基硅油（AS）制备氟化氨基硅油（FAS）,并用其改性环氧树脂（EP）探究氨基硅油及氟化氨基硅油添加量对环氧涂层性能的影响。本文通过红外光谱对改性结果进行表征,通过柔韧性测试、画圈附着力测试、铅笔硬度测试、耐冲击测试、热失重测试、接触角测试、紫外加速老化实验和Tafel极化曲线测试,分别评价涂层的柔韧性、附着力、硬度、耐冲击性、耐热性、疏水性、耐候性和防腐性能,通过扫描电镜对涂层断面进行分析,并通过EDS对涂层进行表面元素分析。结果表明,氟添加量为15%制备氟化氨基硅油改性环氧树脂时,氟硅改性EP涂层相对于未改性EP涂层,硬度由2H提升至3H,附着力由2级提升至1级,柔韧性由1mm提升至0.5mm,耐冲击由45cm提升至50cm,热稳定性增强,接触角由70.5°提升至123°,耐紫外老化（432h）由3级提升至1级,E_corr由-0.6187V正移至-0.1720V,I_corr由1.9858×10^-8A/cm²减小至3.7125×10^-10A/cm²。适量氟化氨基硅油的引入,显著提升了环氧涂层的机械性能、耐候性能和防腐性能。     

TiO2/GO/EP复合涂层的光电化学防腐蚀性能研究

通过水热法合成TiO₂/GO复合纳米材料，在Q235碳钢表面制备了一系列TiO₂/GO/EP复合涂层，并对复合材料进行结构表征，探究不同含量GO对复合涂层光电化学防腐性能的影响。结果表明：TiO₂/GO纳米复合材料在紫外光和可见光区域吸收强度有明显提升；不同配比的TiO₂/GO/EP复合涂层都具有光电响应和光致阴极保护效果，其中，TiO₂/GO/EP-3复合涂层的光电响应最明显，光电流密度为0.003 8 A/cm²，光电压降至-681 mV。在环氧树脂中添加纳米复合粒子后涂层的耐水性、耐碱性更优，耐酸性有所改善，硬度和附着力明显增大，可对Q235碳钢基体提供良好的涂层屏蔽保护和半导体光生阴极保护作用。     

有机金属框架材料/水性环氧树脂复合涂层性能研究

为提高水性环氧树脂的机械及防腐性能,首先制备有机金属框架材料,得到三种不同的有机金属框架材料,然后按照不同比例与水性环氧树脂混合均匀得到复合乳液,将其固化为涂层和薄膜。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、电化学工作站等对有机金属框架材料和复合薄膜、涂层进行表征。结果表明,加入有机金属框架材料后,水性环氧树脂薄膜性能有所增强。其中加入质量分数为0.3%的ZIF-8/EP复合材料时性能较好,薄膜的拉伸强度为14.68 MPa,与水的接触角为64.4°,阻抗为1.045×10⁹Ω/cm²,相比于纯环氧树脂,其阻抗提升了8.383×10⁸Ω/cm²,薄膜的拉伸强度提升了399.3%,水接触角增加了25.9°。     

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     

石墨烯复合环氧树脂涂层的制备及其性能

以腰果酚改性酚醛胺为固化剂,将石墨烯掺杂到环氧树脂(E42)中制备了防腐涂料,并将其涂覆在预处理的基材马口铁上.对复合涂层的表面形貌、固化时间、光泽度、附着力、抗冲击性、硬度、柔韧性和防腐性能进行了测试.结果表明,腰果酚改性酚醛胺固化剂制备的涂层具有优异的力学性能和防腐性能,且随着石墨烯含量(以E42质量为基准,下同)的增加,涂层防腐性能提高.当腰果酚改性酚醛胺含量为25％,石墨烯含量为6％时,制备的涂层的平均厚度为(120±10)μm,硬度可达到2H,附着力达到0级,自腐蚀电流密度为8.482×10–6 A/cm2,腐蚀速率为6.593×10–2 mm/a.     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

三辊剥离法制备环氧树脂／石墨烯微片导电复合材料研究

本文采用三辊剥离法原位制备了环氧树脂（EP）／石墨烯微片（GNPs）复合材料，并研究了其导电性能。实验结果表明：剥离法所得EP／GNPs复合材料导电渗滤阈值（2wt％）远小于超声法（6wt％）；阻剥离效果受母料浓度影响，当母料浓度为8wt％时效果最佳。     

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。     

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。     

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。