石墨烯防腐涂层"腐蚀促进行为"解决策略的研究进展

石墨烯凭借其良好的力学性能、高的长径比以及优异的不可渗透性,在涂层防护领域得到了人们的广泛青睐.然而,由于石墨烯超高导电性引起的"腐蚀促进行为",限制了其在防腐涂料领域的进一步发展.综述了石墨烯的腐蚀促进行为对涂层防腐性能的影响,以及解决石墨烯腐蚀促进行为的策略.首先,概述了石墨烯的结构特点及其在防腐涂料领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题;其次,从3个方面(改善涂层的屏蔽性能、增强涂层的力学性能、改善涂层的阴极保护作用)对石墨烯的防腐机理进行了阐述;最后,从石墨烯的导电性、电势以及氧还原催化活性等角度,对其腐蚀促进行为的机理进行了分析.针对石墨烯在防腐涂层领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题,重点归纳了石墨烯表面绝缘化,石墨烯面内掺杂N、B、F等原子、开发石墨烯富锌涂层,设计石墨烯基自修复功能涂层,以及寻找h-BN等类石墨烯结构的二维纳米材料等多种解决策略,并对以上所有解决策略的最新研究进展进行了全面的综述.最后,展望了石墨烯在防腐涂料领域的发展趋势及主要研究方向.     

石墨烯防腐涂层对油罐沉积水的防腐机制研究

目的探究石墨烯基防护涂层/碳钢体系在原油储罐沉积水中的防护机制。方法以实际原油储罐的沉积水为腐蚀介质,以自制石墨烯底漆和石墨烯面漆为防护涂层体系,采用交流阻抗谱、动电位极化曲线,结合盐雾实验探究石墨烯涂层体系在沉积水中的腐蚀行为和失效衍化机制。结果石墨烯底漆在浸泡初期对碳钢具有一定的防护效果,随着浸泡时间的延长,水分子逐渐渗透涂层,涂层逐渐失效。采用石墨烯面漆和石墨烯底漆搭配,可显著提高涂层对碳钢在沉积水中的防护性能,浸泡46 d后,涂层电阻仍为162 M?·cm。结论石墨烯底漆和石墨烯面漆涂层体系对储罐底板在沉积水中具有良好的防护性能,研究成果对油罐底板涂层防护选材具有理论指导意义。     

间苯二胺-氧化石墨烯/有机涂层的制备及防腐性能研究

针对有机涂层中氧化石墨烯(GO)分散性差、与树脂相容性不好的问题,本工作选择间苯二胺作为“桥接物质”,利用其分子上的两个胺基与GO和环氧树脂的环氧基团分别键合,从而改善GO与环氧树脂间的相容性.同时,利用间苯二胺的空间位阻效应有效改善了GO的团聚问题,提高在环氧树脂中的分散性.采用化学接枝法得到间苯二胺表面改性的GO(...     

金属有机框架材料在防腐涂层中的应用进展EI北大核心CSCD

金属有机框架材料是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有大比表面积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势,金属有机框架材料在金属防腐领域表现出巨大的应用潜力,然而还少有相关的研究综述,有必要对目前金属有机框架材料在金属表面防腐涂层领域的研究成果进行综述。系统总结近年来该领域的相关研究成果,以金属有机框架材料的自身特性和防腐机理为出发点,分类概述金属有机框架材料功能性填料在防腐涂层中的应用以及防腐转化膜材料的最新研究。相关研究结果表明:金属有机框架材料作防腐涂层的功能性填料或防腐转化膜能极大增强对金属的防腐保护,金属有机框架材料功能性填料可改善涂层的致密度与相容性,作为理想容器负载活性剂实现了涂层的自修复、腐蚀自预警等功能性;另外,直接在金属表面制备金属有机框架材料防腐转化膜实现了涂层的主动防护(物理阻隔效应)和被动防护(响应释放缓蚀剂),将金属有机框架材料应用在防腐涂层中增强了对金属的防护性能,延长了金属基体的使用寿命。讨论了金属有机框架材料在应用过程中存在的问题并提出可行的解决途径,对金属有机框架材料在金属防腐涂层领域的应用前景和发展方向进行展望。     

深海压力交变加速条件下改性石墨烯有机涂层的失效机制

采用可控的化学氧化法制备出功能化石墨烯,最终实现石墨烯与三乙烯四胺的接枝反应。结果表明:石墨烯经化学修饰后其片层结构更平滑舒展。添加改性石墨烯的涂层在致密性、附着力等方面的性能明显提高。化学改性通过提高石墨烯的分散性及其与环氧树脂基料的相容性,减少涂层的内部缺陷,涂层结构更加致密,有效阻挡了腐蚀介质的扩散。同时,与环氧树脂形成紧密结合的化学结合界面,延缓了交变压力对该界面的破坏作用,从而延长涂层在交变压力条件下的使役寿命。     

石墨烯在有机防腐涂层领域的应用研究进展

石墨烯凭借其优异的物理阻隔性、化学稳定性、导电性以及良好的力学性能等综合性能,成为防腐涂料领域的研究热点.综述了石墨烯在有机防腐涂层领域的应用研究进展.首先,围绕防腐涂料耐蚀性能和使用寿命的必要条件,从涂层的物理屏蔽性、自修复性、附着力以及阴极保护功效四个决定涂料耐蚀性的重要因素入手,结合石墨烯/氧化石墨烯相匹配的片层屏蔽效应、多活性位点、与基材的结合强度以及导电性等优异特性,对石墨烯在涂层中的作用进行分析.其次,针对石墨烯在涂层应用中所面临的分散性差的问题,对多种分散方式下的研究进展进行了总结,比较了不同分散方式的优缺点.同时,提出石墨烯的有序排列是在充分分散的基础上,进一步提高涂层屏蔽性的方法,发挥其屏蔽性的前提是石墨烯材料呈平行于基材的方向分布,因为垂直或者呈杂乱方向分布的石墨烯/石墨烯衍生物无法满足涂层的结构致密性需求,有悖于屏蔽理念.另外,针对石墨烯在涂层应用中所面临的电偶腐蚀问题,结合石墨烯的分散性,探讨并总结了关于石墨烯在涂料体系中的用量规律,并提出可通过石墨烯的绝缘化以及引入自修复基团来减弱和消除电偶腐蚀效应的建议.最后,从分散稳定性、电化学防腐性、环保性、经济性等方面,进一步总结分析了未来石墨烯在防腐蚀领域中的发展趋势及研究建议.     

铜合金表面防腐涂层研究进展

综合分析了影响铜合金腐蚀行为的主要因素,系统总结了铜合金表面防腐涂层的种类,特点及最新研究进展,重点介绍了自组装单分子膜和石墨烯涂层,并提出了铜合金表面防腐涂层未来的发展方向.     

改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层的防腐蚀性能

目的 通过添加改性氧化石墨烯,提高环氧富锌涂层的防腐性能.方法 采用对氨基苯磺酸重氮盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及磺化碳纳米管(SMWCNT)作为改性剂,分别对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,并制备改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层.采用X-射线衍射谱、傅里叶红外转换光谱和扫描电镜,分析了GO改性前后的结构变化和在涂层中的...     

耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性,是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因,严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施,随着对涂层性能的要求越来越高,复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能,但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似,高长径比能够提供有效的阻隔性能,表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点,从而实现在基体中均匀分散的目的,是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法,并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状,探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面(制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用)分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题,并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。     

金属包装材料涂层防腐技术

金属材料在包装领域保持着极大的生命力,但化学稳定性较差、耐腐蚀性差是金属包装材料存在的主要问题,利用涂层技术在金属表面覆盖涂层是防止金属包装材料腐蚀的有效方法.在分析金属包装材料的性能及防腐蚀方法的基础上,结合金属包装材料腐蚀防护问题,对主要的金属涂层防腐技术及涂料涂层防腐技术进行了介绍.展望了金属包装材料涂层防护的应用发展情况及动态;指出了涂层隔离防护并不能从根本上解决金属材料的腐蚀问题,研发新型耐腐蚀材料成为涂层防护技术的发展方向.     

石墨烯在涂镀层防腐领域的应用研究及进展

石墨烯作为新型材料,具有优异的化学稳定性、极好的导电性及可增强树脂附着力和无二次污染等综合性能,成为诸多工业应用领域的研究热点。首先,简要概述了近年来石墨烯分散性的发展历程,分散方法主要以物理和化学分散法为主,并对两种方法的弊端进行了分析和讨论,得出两种方法在分散过程中都会引入缺陷及结构受损。其次,概述了石墨烯的两种防腐机理,第一种机理是石墨烯片状结构堆叠形成致密物理阻隔层,第二种机理是依靠石墨烯良好的导电性,给涂镀层提供良好的导电循环通路,赋予涂镀层良好的电化学保护性能。然后,对石墨烯在薄膜防腐领域和水性有机防腐涂料功能化填料应用等方面进行了详细介绍,比较了各类复合涂料制备方法的优缺点并提出了改进策略,分析得到了石墨烯增强有机涂料附着力的同时,还提升了有机涂料的物理屏蔽性能、力学性能和防腐性能。另外,介绍了石墨烯作为增强相在金属微粉镀层中的应用,通过电沉积和化学沉积法,在基体表面沉积石墨烯金属微粉复合镀层,复合镀层中的石墨烯具有极好的化学稳定性,抑制了镀层的腐蚀速率。最后,基于上述石墨烯在涂镀层中的作用及机械镀工艺,提出了"石墨烯-锌"的研究概念,并从分散稳定性、环保性、经济性、适用范围、产业标准化等方向,提出了石墨烯在防腐材料领域里的发展趋势及研究建议。     

超疏水表面技术在腐蚀防护领域中的研究进展

提高材料表面疏水性有利于降低其与水分等腐蚀性介质的相互作用,从而增强材料的耐腐蚀性。近年来,超疏水表面由于其非润湿性、自清洁性等特殊表面性质而受到广泛的关注,并且越来越多的研究已经将超疏水表面应用于腐蚀防护领域。材料表面的浸润性主要取决于表面化学性质及表面微观结构,因此提高材料表面的疏水性也往往通过降低材料的表面能、改变表面微观结构这两个方面入手。阐述了超疏水表面的浸润性机理,介绍了不同建立表面微观粗糙结构,增强材料疏水/超疏水性的方法,总结了超疏水表面技术在腐蚀防护领域的最新进展和存在的一些问题,并展望了超疏水防腐表面技术的未来发展方向。     

耐空蚀涂层及其研究进展

螺旋桨、水轮机和水泵等过流部件在高速运转过程中会因空泡腐蚀而损坏,严重时会造成部件提前失效,引发安全事故。所谓空泡腐蚀,是指过流部件附近液体因局部压力下降而引起气泡的形核与长大,当气泡流向高压区时发生溃灭,所产生微射流与冲击波对部件表面造成损伤。目前,在表面制备防护性涂层是部件抵御空蚀损伤较为经济且行之有效的方法。总结了多种国内外用于空蚀防护的涂层材料,并根据抗空蚀原理将其分为两种,一是为通过自身较高的硬度来抵御空泡冲击的高硬度涂层,如大多数的金属、陶瓷材料以及基体的直接硬化改性处理。其中金属涂层及表面硬化改性处理会在抗空蚀领域广泛应用,但仍需要解决腐蚀对空蚀的加剧作用;至于金属陶瓷涂层,热喷涂工艺下的颗粒难以完全熔化,制备的涂层呈现较高的孔隙率,且由于陶瓷颗粒与金属非冶金结合,因此在空蚀的作用下容易剥落。改善金属陶瓷涂层的硬度与韧性,增强涂层与基体间的结合力,降低涂层的孔隙率是未来的研究方向。另外一种是具有良好韧塑性的高弹性涂层,通过吸收空蚀冲击波与微射流的机械冲击能量来延长空蚀孕育期,降低空蚀破坏,如形状记忆合金和聚合物有机涂层。其中有机涂层极大地降低了腐蚀的作用,是未来抗空蚀涂层...     

Corrosion Protection of Mild Steel with Polyaniline–Thiokol Rubber Composite Coatings

The anti-corrosion performance of polyaniline-thiokol rubber (PANI/TR) composite coating applied to mild steel samples in artificial brine and hydrochloric acid environments is for the first time evaluated in this paper. The PANI/TR composite -coatings on mild steel were electropolymerized in a nonaqueous solution. EDS, XPS and SEM were concurrently used to characterize the structure, as well as composition of the coating and show that the structure is favorable to the corrosion protection. Both potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) demonstrated that the PANI/TR coating outperforms PANI coating both in the adhesion to the substrate and its corrosion protection, making the free corrosion potential by about 100mV more positive. As a result, the mild steel corrosion was greatly impeded by applying PANI/TR composite conductive polymer coating.     

仿生表面/涂层在金属腐蚀防护中的研究进展

首先分别概述了仿生非浸润表面（超疏水表面、超滑表面）和智能自修复涂层（缺陷愈合型自修复涂层、腐蚀抑制型自修复涂层）的仿生设计原理和制备技术,重点阐述和探讨了其在金属腐蚀防护领域的研究进展与存在的问题。然后进一步梳理了近年来通过将仿生非浸润技术与智能自修复技术相结合,构建自愈性超疏水表面、超疏水活性涂层和超滑活性涂层等多功能防腐蚀涂层的新策略。最后分别对非浸润表面和自修复涂层技术在金属腐蚀控制领域未来的研究重点和发展趋势进行了展望,希望为仿生表面/涂层的设计、制备及防腐蚀应用提供有益的参考。     

聚苯胺/石墨烯原位复合水性防腐涂料耐蚀性能的研究

目的研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮(PVP-K30)为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯分别添加到HG-54C乳液中制备水性防腐涂料,利用动电位极化曲线和盐雾试验对比分析聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯水性涂层的防腐性能,再通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对比分析其结构和微观形貌。结果聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构。当复合材料浸泡在3.5%Na Cl溶液中,腐蚀电流密度为2.3955×10-7A/cm2。盐雾试验表明,聚苯胺/石墨烯的防腐性能优于添加纯聚苯胺和石墨烯的性能。结论聚苯胺/石墨烯涂层具有良好的耐蚀性能,其耐蚀性能优于纯聚苯胺涂层和石墨烯涂层。     

电刷镀Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能

为了得到一种制备简便、耐腐蚀性能优良的用于舰船腐蚀防护的金属镀层,利用电刷镀技术在45钢上制备出了Ni-石墨烯复合镀层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱仪对石墨烯片层和镀层微观形貌进行了表征,采用电化学实验和浸泡试验对Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明：石墨烯片层进入了Ni-石墨烯复合镀层;相比Ni镀层,Ni-石墨烯复合镀层质量更优;在电化学实验和浸泡试验中,发现Ni-石墨烯复合镀层与Ni镀层相比,前者的腐蚀电位较后者正移了70mV,前者的自腐蚀电流密度仅为后者的0.34倍,前者的电荷转移电阻为后者的3.1倍;浸泡168 h后,Ni-石墨烯复合镀层的失重量仅为Ni镀层的0.47倍,说明Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能明显增强。