水性防腐涂料研究进展与应用现状

水性防腐涂料是防腐涂料未来的发展方向之一。主要介绍了四大水性防腐涂料体系丙烯酸体系、环氧体系、无机硅酸锌体系和聚氨酯体系的研究现状及其应用情况。同时，针对石墨烯的结构性能特点及在涂料中的应用优势，着重介绍了三类石墨烯改性水性防腐涂料。最后，分析了水性防腐涂料存在的问题，并对未来发展趋势及前景进行了展望。      

氧化石墨烯基纳米杂化物在防腐涂料中的应用研究进展

氧化石墨烯（GO）具有比表面积高、阻隔性好等特点,将其作为填料加入涂料体系中可增强涂层的防腐性能。但是,氧化石墨烯片层间存在的相互作用使其容易形成聚集体,这妨碍了其阻隔性能的充分发挥,严重的聚集甚至会导致涂层机械性能变差。除了氧化石墨烯,其他纳米材料在防腐涂料中同样应用广泛,并且显示出与氧化石墨烯功能互补的特点。研究表明,对氧化石墨烯和其他纳米材料进行表面改性,获得的纳米杂化物能够使防腐涂料获得更好的防腐效果。基于此,总结了氧化石墨烯基纳米杂化物体系在提高涂料防腐性能方面的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。      

石墨烯基宏观体:制备、性质及潜在应用

石墨烯基宏观体材料是由石墨烯片层组装构建而成的宏观形态的新型碳质材料,不仅保持了石墨烯片层良好的物理化学性质,同时具有可调控的微纳织构和宏观形态。笔者综述了石墨烯基宏观体的不同宏观形态和构建方法,并着重对自组装方法进行了详细介绍;讨论了石墨烯基宏观体的物化性质,并着重对其在能源储存和转化、催化、生物医学等方面的潜在应用进行了展望;最后对石墨烯基宏观体研究中的挑战以及实际应用前景进行了评述,指出不同维度组装、构建宏观体结构和相关材料是石墨烯走向实际应用的有效手段。     

石墨烯复合防腐涂料的研究现状与进展

石墨烯与附着力强、成膜性好的树脂结合可制备防腐性能优异的石墨烯复合涂料。不同的石墨烯加入量及树脂种类,都会影响复合涂料的性能,特别是其电学性能和防腐性能。简单介绍石墨烯与环氧树脂、聚苯胺树脂的复合制备方法,并对复合涂料的性能表征进行分析总结,阐述了石墨烯复合防腐涂料的关键技术与最新进展,以期对后续的研究提供新的思路。     

石墨烯涂层对直升机旋翼防/除冰组件传热的影响

采用水性和油性石墨烯涂层对复合材料防/除冰组件进行测温及防/除冰实验。针对直升机旋翼对结冰的敏感等特点,提出了旋翼防/除冰组件包铁表面涂覆石墨烯涂层改性传热性能的方法,从而提高旋翼防/除冰组件除冰效率。为验证石墨烯涂层对防/除冰组件传热效率具有显著的提高作用,采用搭建的除冰实验平台并对涂覆的旋翼防/除冰组件进行传热实验及除冰实验。结果表明,石墨烯涂层对提高防/除冰组件的传热性能具有显著作用。同时,采用油性石墨烯涂层和水性石墨烯涂层分别进行传热测试,研究表明油性石墨烯涂层升温速率高于水性石墨烯涂层,且油性石墨烯涂层平均传热速率为0.021℃/s,瞬时最大传热速率为0.083℃/s,均高于水性石墨烯涂层,说明油性石墨烯涂层的防/除冰效果优于水性石墨烯。最后,通过改变喷涂工艺控制石墨烯涂层厚度进行研究,研究发现随着石墨烯涂层厚度的增加,涂层的导热系数逐渐减小,该实验结果验证了Balandin等推导的热导率公式中石墨烯热导率与片层厚度之间的反比例关系。      

TiO_2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性EI北大核心CSCD

通过溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的纳米TiO_2,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法合成了纳米TiO_2/石墨烯复合材料。采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇1000为反应单体,二月桂酸二丁基锡为催化剂,二羟甲基丙酸作为扩链剂,并以甲基丙烯酸羟乙酯封端,成功制备出水性聚氨酯预聚体。将TiO_2/石墨烯复合材料引入UV固化聚氨酯体系,制备了含有不同质量分数复合材料的聚氨酯涂层。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了材料的形貌、组成、结构及光催化降解性能。结果表明,TiO_2/石墨烯复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出了较好的光催化性能。280nm紫外光照射下24h之内对甲基橙降解率达到77.20%,而在可见光条件下复合材料对甲基橙降解率达到57.52%。经改性的聚氨酯涂层的各项力学性能有了不同程度的提高。     

氧化石墨烯共价杂化水基聚氨酯电沉积树脂的制备及性能

采用超声波辅助反应技术,实现了甲苯二异氰酸酯(TDI)对氧化石墨烯(GO)的改性,成功制备了异氰酸酯共价改性的NCO@GO碳材料。采用原位聚合法制备出GO共价杂化水性聚氨酯,并与交联剂混合后得到聚氨酯(PU)电沉积涂料。利用红外光谱分析了GO改性前后及GO/PU电沉积树脂的特征官能团,用热失重研究了GO/PU电沉积树脂的热稳定性,X射线衍射研究了GO/PU电沉积树脂中GO层间效应,透射电子显微镜表征了GO/PU电沉积树脂的形态,电导率仪测试了漆膜的导电率,研究了氧化石墨烯含量对聚氨酯漆膜外观和性能的影响。结果表明,随着GO含量的增加,水性聚氨酯漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性表现出先增大后降低的规律。当石墨烯的质量分数为0.75%时,石墨烯在水性聚氨酯树脂及其乳液中具有较好的分散性,漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳。     

改性石墨烯/水性环氧树脂复合涂料的制备及性能研究

为了有效改进水性环氧树脂涂料的耐腐蚀性和漆膜脆性,在原水性环氧树脂涂料体系中添加改性石墨烯功能填料,利用磺酸基对石墨烯结构改性,选择不同的分散介质、相转移催化剂等,经过冷、热及强紫外光照射,对该分散体系进行加速失效评价试验;并通过SEM、TG对改性石墨烯分散液的体系稳定性进行了表征,将该改性石墨烯分散液与水性环氧涂料进行复配,经过多项性能指标表征,确定了最佳工艺配方。结果表明:优化配方的涂层附着力为1级,柔韧性为0.5 mm,正反冲的冲击强度为500 N·cm,硬度达0.62。该改性石墨烯/水性环氧涂料体系具有较好的应用前景。     

石墨烯基复合材料的三维组装与应用研究进展

三维石墨烯结构体不仅继承了二维石墨烯片完美的碳晶体结构,还展现出超低的密度、极高的孔隙率和较大的比表面积等特点,具有导电、导热、吸附等优异性能,是近年来石墨烯功能材料中的一颗新星。目前,石墨烯与聚合物、无机纳米材料组装成三维结构复合材料的研究已经取得了实质性进展,研究者通过丰富的化学和物理路径实现了石墨烯与功能组分的三维有序组装,并赋予该材料奇特的结构特点和性能优势。这些特性使材料在能量储存、环境保护、传感器等研究领域表现出不错的应用前景。根据当前研究热点,综述了石墨烯基复合材料的三维组装与应用的研究进展,包括三维石墨烯/聚合物复合材料与三维石墨烯/无机纳米复合材料两种体系。重点总结了两种体系的三维组装方法,并分析了复合材料中石墨烯与功能组分的结构特点,简要概括了当前三维石墨烯基复合材料在环境保护、超级电容器等不同领域的应用进展,并对三维石墨烯基复合材料的三维结构设计与多样化应用进行了展望。     

氧化石墨烯/环氧树脂复合防腐涂层的制备及电化学性能研究

采用四氢呋喃(THF)作为分散剂,2-甲基咪唑作为催化型固化剂,共混成氧化石墨烯(GO)分散体系。将其混入有机硅改性环氧树脂,得到新型防腐涂料。通过测试开路电位(OCP)和塔菲尔曲线(Tafel)来分析涂层的防腐蚀性能。结果显示,复合涂料与单一的环氧树脂涂料相比,表现出了较好的防腐蚀性能,且加入氧化石墨烯并不只增加了涂料的物理阻隔性,还使腐蚀环境发生了变化。在几种环氧树脂涂层中,综合来看,加入氧化石墨烯质量分数为5%的环氧树脂涂层,腐蚀电流较小,腐蚀电位最高,防腐性能最好。     

水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯为原料，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基化改性，利用水解产生的硅羟基和氧化石墨烯表面的含氧官能团进行缩合反应后，在使用二乙醇胺进行还原，得到改性还原石墨烯，对改性结果进行红外光谱分析。将其作为导热填料与内交联水性聚氨酯乳液原位聚合制备改性还原石墨烯/水性聚氨酯复合乳液，放入四氟乙烯模具室温干燥成膜，得到胶膜样品。利用万能材料试验机、导热系数测试仪和热重分析仪等手段研究填料质量分数对复合胶膜机械性能、导热性能和热稳定性的影响，利用扫描电镜观察胶膜的形貌，搭建热界面实验台考察其散热效果。结果表明：利用氨基化石墨烯改性水性聚氨酯，胶膜的拉伸强度、断裂伸长率、导热性能和热稳定性都能得到明显的提升。当填料质量分数为3%时，复合胶膜较纯胶膜热源温度降低了2.4℃,界面间传热效率得到提高。     

石墨烯水分散液:增强水性环氧涂料的耐蚀性

高性能石墨烯增强环氧(G/EP)复合涂层制备的主要挑战是G纳米片在水性EP基体中的均匀分散,通过石墨烯量子点(GQDs)非共价键功能化成功地制备出了具有良好分散能力的G纳米片。该石墨烯(G)纳米片可用作水性EP涂层的屏蔽增强剂,并能显著改善水性EP涂层的防腐性能。在3.5%NaCl水溶液中浸泡96 h后,纯EP涂层的阻抗从10~6Ω·cm~2急剧下降10~5Ω·cm~2,而G/EP涂层的阻抗模量仅从10~7Ω·cm~2下降到10~6Ω·cm~2,其阻抗约提高到了近两个数量级。另外,极化曲线测试表明,G/EP涂层的防腐效率从纯EP涂层的92.3%提升至99.1%。     

改性氧化石墨烯在防腐涂料中应用的研究

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物，能够阻隔水分子和氧气等腐蚀因子进入到金属表面，在金属防腐方面有着巨大的潜力。对GO在金属防腐中的应用研究进行了概述，主要从GO的共价和非共价改性的角度出发，归纳总结了改性GO在聚氨酯和环氧树脂等有机涂料中的防腐应用，并展望了改性GO在防腐涂料中的发展方向。     

石墨烯分散液的制备以及应用前景

石墨烯因独特的晶体结构和丰富新奇的光电性能而成为研究前沿和热点。高浓度稳定分散的石墨烯分散液有着巨大的应用前景,可广泛应用于能源存储、电子信息、功能材料等多个领域。但石墨烯纳米片不亲水也不亲油,易发生团聚,难以长时间稳定分散在溶液中。本文分析了石墨烯在不同溶剂中的溶解性,综述了当前国内外一些石墨烯分散液的制备方法和开发前景,指出分子修饰法将是石墨烯分散液功能化制备的发展方向,这为石墨烯分散液的功能化应用提供了重要的参考。     

水性重防腐涂料的研究现状

简单概括了水性环氧树脂、水性聚氨酯以及水性无机硅酸富锌3种水性重防腐涂料的研究现状,针对这3种水性重防腐涂料的应用缺陷,主要介绍了它们的各类改性方法,最后提出了水性重防腐涂料的发展趋势.     

氧化石墨烯对本征石墨烯在天然橡胶基体中的分散促进作用研究

本征石墨烯分散在高分子材料中能够能够明显提高分子的导热性能,但因为本征石墨烯表面缺乏活性基团,片与片之间强大的范德华作用力使其在高分子材料中的解聚和均匀分散尤为困难。氧化石墨烯被证明具有两亲性,从片层边缘至片层中间呈现亲水至疏水的分布,使其能发挥类似表面活性剂的功用。研究证明,氧化石墨烯能够显著促进石墨烯在水性橡胶乳液中的分散,使石墨烯能够均匀的分散在制备得到的石墨烯/氧化石墨烯/天然橡胶复合材料中,进而使得天然橡胶的导热性能得到大幅度的提升。     

L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层的制备及性能

采用L-色氨酸(L-Trp)为改性剂,对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,随后将改性的氧化石墨烯分散于水性环氧树脂中,再经聚酰胺固化剂固化,制得L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等测试手段分别对水性环氧树脂涂层、氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层以及L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层(L-Trp/GO/epoxy)的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,L-Trp/GO/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.16×10~7Ω·cm~2,比环氧树脂涂层提高了近103倍,耐腐蚀性能最强。另外,从L-色氨酸改性氧化石墨烯的透射电镜照片发现,经L-Trp改性的GO从多层被剥离为更薄的片材,并均匀分散于水溶液中。L-Trp/GO/epoxy涂层的扫描电镜照片显示,涂层表面平整光滑致密,GO片材与基体树脂粘连紧密,无明显团聚现象。     

氧化石墨烯纳米带杂化粒子和石墨烯纳米带的研究进展

氧化石墨烯纳米带杂化粒子是将氧化石墨烯纳米带(GONRs)与其他纳米粒子经π-π键、氢键等结合方式复合在一起,通过这种特殊的结合形态一方面可以有效地防止GONRs的聚积,另一方面新的纳米粒子的引入能够赋予该杂化材料某些特殊的性能,从而有利于充分发挥GONRs杂化材料在聚合物改性等领域的综合性能。本文综述了氧化石墨烯纳米带杂化粒子的制备方法、性能和应用现状。此外,针对GONRs的还原产物石墨烯纳米带(GNRs)的结构、性能、制备方法及其应用领域也进行了系统性地论述。相关研究表明,氧化石墨烯纳米带杂化粒子的设计与制备是氧化石墨烯纳米带迈向实用领域的一个有效途径,而石墨烯纳米作为石墨烯的一种特殊结构的二维变体,继承了石墨烯优良的导电和导热等性能,同时特殊的边缘效应,因而呈现出了更广阔的应用潜力。     

石墨烯导热材料研究进展

石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料,在导热领域有着广阔的应用前景.本文综述了石墨烯导热材料的研究进展,介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响,分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题,讨论了各类石墨烯导热薄膜(纯石墨烯薄膜/石墨烯杂化薄膜/石墨烯聚合物复合薄膜)热导率的影响因素,归纳总结了各类三维石墨烯导热材料(无规分散石墨烯三维复合材料和特定结构石墨烯三维复合材料)的结构、性能与研究现状,最后指出了目前几种导热材料研究存在的问题并展望了石墨烯未来导热领域的发展方向,尤其是在LED照明、智能手机等高功率、高度集成系统中,石墨烯导热材料有着良好的发展前景.     

船舶热力管系用石墨烯耐高温重防腐涂料制备及性能研究

大体积链段修饰的微纳米粒子能够增强有机硅树脂耐热及防腐性能,利用硅烷对二氮双酚芴表面进行接枝改性,将其与氧化石墨烯化学接枝,制备得到大体积链段改性氧化石墨烯。将改性氧化石墨烯作为填料添加到耐高温防腐涂料中,对涂料的力学性能、耐高温、耐盐雾性等进行测试分析。研究结果表明,添加改性氧化石墨烯可有效增强涂层耐热性能与耐蚀性能,当添加量为1.0%时,涂层综合性能最优。