表面负载聚苯胺纳米线聚合物复合微球的制备及其防腐性能研究

采用分散聚合和"受限聚合-原位生长"法分别制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球和PGMA@PANI(聚苯胺)复合微球,通过改变聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)含量以及甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)浓度实现对PGMA微球粒径和分散度的调控。在此基础上,通过改变苯胺(An)/PGMA、CTAB/An的比例、正戊醇的添加来调控PGMA@PANI复合微球的形貌。结果表明,在0.10g/mL GMA、10%(wt,质量分数,下同)PVP、50%十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和30%An条件下,可得到均匀负载PANI纳米线的聚合物复合微球。以复合微球为防腐助剂制备环氧型防腐涂料的测试结果显示:PGMA@PANI复合微球的添加量为4.5%时,防腐涂层耐盐雾时间为816h,耐盐水时间为960h,展现了较好的防腐性能和机械性能。     

氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用EI北大核心CSCD

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。     

水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能

为进一步改善水性聚氨酯丙烯酸酯涂层的防腐性能,采用原位聚合法制备了系列水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯(WPUA/GO)复合乳液。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱表征了自制GO的结构与形貌;运用透射电镜、扫描电子显微镜分析了复合乳液的微观形貌;并通过耐盐雾试验及电化学工作站测试了涂层的防腐性能。结果表明,通过改进的Hummers法制备出氧化程度高、分散性较好的GO;WPUA/GO乳液粒径随着GO含量的增加呈现先增大后减小的趋势;当GO的质量分数为0.5%时,涂层的热稳定性提高了140℃,耐盐雾时间比纯WPUA延长了10 d,腐蚀电流密度减小了1个数量级。     

含磷石墨烯的制备及复合涂层的耐蚀性能

以植酸(PhA)为原料,采用热解法制备含磷石墨烯(PhA-G),并以硅树脂(SiR)为成膜物制备含磷石墨烯/硅树脂(PhA-G/SiR)复合防腐蚀涂层。通过拉曼光谱和XPS分析含磷石墨烯的结构,通过SEM、TEM和AFM观察含磷石墨烯的形貌,通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线和盐雾实验等研究复合涂层的耐蚀性能。结果表明：相比于纯SiR涂层和氧化石墨烯/硅树脂(GO/SiR)复合涂层,PhA-G/SiR复合涂层对金属的保护作用更好;当含磷石墨烯添加量为3%(质量分数)时,PhA-G/SiR复合涂层表现出较好的疏水性和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为3.72%;腐蚀电流密度为3.53×10^-10 A/cm²,电化学阻抗值达到3.82×10⁷ Ω·cm²,耐盐雾达到960 h。     

FeS2/RGO纳米复合材料的制备及热电池放电性能

以氯化亚铁、硫代硫酸钠和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用水热法制备FeS₂/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料, 并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对FeS₂/RGO复合材料进行了表征。结果表明, 在水热反应过程中加入GO可以防止FeS₂颗粒的团聚, 使FeS₂形成疏松的球状颗粒。采用LiCl-KCl电解质, 在450℃以100mA/cm²电流密度放电时, 截止1.5 V时, FeS₂/RGO比容量为314.9 mAh/g, 较FeS₂高65.6 mAh/g; 采用LiF-LiCl-LiBr电解质, 在500℃以100 mA/cm²电流密度放电, 截止1.5 V时, FeS₂/RGO放电比容量为302.3 mAh/g, 较FeS₂高29.8 mAh/g。与FeS₂相比, 加入石墨烯提高了正极材料的导电性, 单体电池在放电过程中极化电阻相对较小, 使得FeS₂/RGO复合材料表现出较高的放电比容量。     

水溶性石墨烯对双电解液镁空气电池放电性能的影响

为了提高双电解液体系镁空气电池的放电性能，选择在0.6mol/L NaCl电解液中加入水溶性石墨烯。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),在GO的基础上制备出还原氧化石墨烯(RGO)和水溶性石墨烯(PG)。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜对所制石墨烯进行了结构以及形貌的表征。研究了镁阳极在加入不同浓度PG的NaCl溶液中的电化学性能和组装成电池之后的放电性能。结果表明：在0.6mol/L NaCl电液液中加入PG后的镁空气电池放电性能得到很好的提升，其中Mg(ClO₄)₂-AN/NaCl+0.5g/L PG双电解液体系镁空气电池1mA/cm²放电时放电性能最好，阳极利用率为89%,能量密度为2840Wh/kg,且放电电压可达到1.42V。电化学测试表明镁阳极在加入PG的NaCl电解液中有着较高的电化学活性。     

包裹氧化石墨烯的PMMA微球改性环氧树脂研究

自制聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和氧化石墨烯(GO),将GO包裹在PMMA微球上,用包裹了GO的PMMA微球改性环氧树脂,包裹在PMMA微球上的GO更容易在环氧树脂中分散,能显著提高环氧树脂的导热性;利用包裹GO的PMMA微球制备的环氧树脂复合材料拉伸强度和拉伸模量在GO质量分数为0.5%时具有最大值,弯曲强度和弯曲模量随GO含量的增加而减小。     

石墨烯/环氧树脂复合涂层的γ射线辐照损伤及其腐蚀防护性能

用硅烷偶联剂对石墨烯表面进行修饰, 制备石墨烯/环氧树脂复合涂层。通过交流阻抗(EIS)和塔菲尔极化曲线(Tafel slope)等电化学方法分析复合涂层经伽马射线辐照后的腐蚀防护性能。采用电子自旋共振(ESR)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)等测试复合涂层的γ射线辐照损伤, 探索了石墨烯在环氧树脂中抗辐照损伤的作用机理。Tafel结果显示复合涂层经280 kGy辐照后, 腐蚀电流为6.140×10^-9 A/cm², 而纯环氧树脂涂层的腐蚀电流则为1.340×10^-8 A/cm², 说明石墨烯可以使复合涂层保持较好的腐蚀防护性能。ESR分析表明, 复合涂层中的石墨烯可以降低环氧树脂基体在γ射线辐照过程中产生的过氧自由基, 表明石墨烯可有效吸收辐照过程中的自由基。辐照前后复合涂层的FT-IR图谱没有发生明显变化, 说明石墨烯有效降低了伽马射线对环氧树脂的结构损伤。因此, 可以认为石墨烯能够减缓环氧树脂在高能辐照环境中的老化, 从而延长其使用寿命。     

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。     

石墨烯富锌涂料的制备及其防腐蚀性能

将石墨烯加入到富锌涂料中能增强锌粉对基体铁板的"阴极保护"效应,但目前关于氧化石墨烯还原程度对涂料性能的影响研究不多。以通用的hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过控制还原时间,得到不同还原程度的还原-氧化石墨烯(r GO)。以拉曼光谱、X射线衍射等表征手段测定r GO的还原程度。结果显示:还原12 h之后还原程度基本不变。将几组不同还原程度的r GO用于改性环氧富锌涂料得到r GO改性富锌涂料并制备涂层,通过盐雾试验、铁离子浓度测定、Tafel极化曲线测试等研究了r GO还原程度对防腐蚀涂料涂层防腐蚀性能的影响,并与未加石墨烯的环氧富锌涂料对比。结果表明:加入少量还原程度较低的r GO能提高含锌量86%传统富锌涂料涂层的防腐蚀性能;还原6 h即还原程度为58%的r GO改性富锌涂料涂层的防腐蚀性能最佳。     

水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯复合乳液防腐性能研究

通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。     

导电聚苯胺/水性环氧树脂防腐涂料的制备及防腐性能

以导电聚苯胺为防腐颜料制备水性环氧防腐涂层,用光学显微镜观测聚苯胺在水性环氧中的分散性,用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线分析(LSV)、盐雾试验以及X衍射光谱(XRD)表征涂层的防腐性能,研究了聚苯胺(PANI)添加量对水性环氧树脂涂层防腐性能的影响。结果表明,在涂层中引入导电聚苯胺使涂层具有一定的导电性。随着聚苯胺添加量的增加涂层导电性提高,将金属腐蚀产生的电子导到涂层与溶液的界面上,隔离阴阳极间的反应,形成完整的金属表面氧化膜。同时,聚苯胺对金属离子的螯合作用和对氧气的屏蔽提高了涂层的抗"闪锈"能力和防腐效果。但是,聚苯胺添加量过大(达到0.8%)使涂层后期的屏蔽腐蚀离子效果明显降低,使防腐作用主要依赖氧化膜,涂层综合防腐效果降低。聚苯胺添加量(质量分数)为0.6%时聚苯胺在水性环氧中分散效果好,金属表面涂层的氧化膜均匀,具有最好的抗"闪锈"能力和防腐性能。     

有机微球填充水性环氧涂层的制备及其防腐性能

用无皂乳液聚合法制备单分散的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)微球,将其添加到水性环氧树脂中制备出有机微球/水性环氧复合涂料,然后用空气喷涂法在钢片表面制备出复合涂层。用动态光散射(DLS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的有机微球进行了表征,用电化学测试(EIS)、盐雾测试和附着力测试等手段研究了不同颜基比(颜料和树脂的质量比:P/B)的有机微球/水性环氧复合涂层的耐蚀性。结果表明,两种有机微球的粒径均一且具有高度的单分散性,颜基比P/B=0.007的PS/水性环氧复合涂层具有最佳电化学、耐盐雾和附着力性能。复合涂层的抗介质渗透能力明显优于清漆涂层,因为有机微球独特的表面效应提高了涂层的致密性。     

磺化石墨烯及其导电炭薄膜的制备与性能

以石墨为原料, 采用Hummers法液相氧化合成了氧化石墨(GO), 通过低温真空剥离预还原、磺化反应、葡萄糖二次还原, 合成了高质量的磺化石墨烯(S-GNS), 有效避免了在此过程中石墨烯大量团聚的现象. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等分析手段对磺化石墨烯样品进行了表征. 实验结果表明: 对氨基苯磺酸成功地接枝到了石墨烯上, 磺化石墨烯还原彻底, 热稳定性能高; 石墨烯表面平整, 缺陷少; 单层磺化石墨烯厚度约为1.2 nm. 水溶性、分散性实验结果表明: 磺化石墨烯拥有高水溶性和高分散性. BET比表面积及电性能测试表明: 磺化石墨烯的比表面积高达806.4 m²/g, 薄膜材料的导电率为1150 S/m.     

聚苯胺微乳液的连续化合成及在水性聚氨酯涂料中的应用

基于连续流反应器,采用微乳液聚合的方式合成了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA),所制得的PANI-DBSA微乳液不经过后处理可直接与非离子水性聚氨酯(WPU)涂料以一定比例共混制备涂层。使用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见光分光光度计、扫描电镜、X射线衍射仪等对所制备的聚苯胺进行了结构表征,使用四探针电导率测试仪、体积表面电阻率测试仪等对所制备的聚苯胺与共混涂料进行电导率与电阻率测试。结果表明,通过连续流微反应器制备的PANI-DBSA具有良好的导电性,将其直接用于非离子水性聚氨酯涂层的改性,能够实现10⁷～10¹¹ Ω共5个数量级之间的表面电阻率调控,且当w(PANI-DBSA/WPU)=10%时,共混涂层具有最低的表面电阻率,为4.83×10⁷ Ω。     

石墨烯/MnO2纳米片复合薄膜的制备及其超级电容性能研究

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极，研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明，MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调，使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中，GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外，在两电极体系中，基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时，能量密度能够达到1.735mWh/cm³。     

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。     

氧化石墨烯调控Fmoc-FF自组装材料的制备与性能研究

研究了氧化石墨烯(GO)对九芴甲氧羰基二苯丙氨酸(Fmco-FF)自组装行为的调控。探讨不同制样方式、pH、处理温度对Fmoc-FF/GO杂化水凝胶形貌的影响,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)观察Fmoc-FF/GO自组装材料微观结构,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其分子结构进行表征,研究了GO调控Fmco-FF自组装的机理。结果表明,GO能够调控Fmoc-FF的自组装行为,得到了不同形貌的自组装结构,包括GO包裹的Fmoc-FF纳米纤维,Fmoc-FF纳米纤维包裹的GO复合体以及GO包裹的Fmoc-FF纳米球等。这有助于理解多肽自主装的机理和GO在多肽自主装中的作用,从而设计功能化的肽类材料。     

一步合成还原氧化石墨烯/MnO2复合材料及其电化学性能

通过水热法, 利用氧化石墨烯(GO)和二价锰盐, 一步合成了还原氧化石墨烯/MnO₂(RGO/M)复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(FESEM)等测试电极材料的物性, 通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法研究电极材料的电化学性能。结果表明, 在一定水热反应条件下, 通过控制GO与二价锰盐配比, 可以调节RGO/M的结构及其电化学性能。在1 A/g电流密度下, 所得RGO/M复合电极的比电容可达277 F/g, 经过500次循环后, 保持率达到98%。     

GH907高温合金表面电弧离子镀NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的高温抗氧化性能研究

为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的结构特征、氧化产物成分及表/截面形貌特征。结果试验表明,750℃氧化500 h后,GH907高温合金氧化层(FeO,Fe₂O₃)萌生大量裂纹,氧化层发生大面积剥落。基体呈迅速氧化增重趋势,500 h质量增重值为22.38 mg/cm²。相比之下,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在氧化实验中,由于形成连续且致密的Al₂O₃屏障层,有效抑制氧气内扩散,延缓GH907高温合金发生氧化反应的影响。氧化80 h质量增重为6.37 mg/cm²,随后质量增重率趋于稳定,500 h复合涂层质量增重值仅有7.68 mg/cm²。结论由此表明,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层可以显著提...