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。     

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:     

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。     

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。     

石墨烯改性环氧锌基防腐涂料的制备与性能研究

针对传统环氧富锌涂料环保性差、质量大、成本高等问题,利用石墨烯优异的导电性与独特的二维片层结构可增强涂层防腐性能的特性,取代传统环氧富锌涂料中的部分锌粉,以期制备低锌含量的石墨烯环氧锌基涂料。首先将石墨烯材料与环氧树脂预混合,掺杂天然高分子表面活性剂,制备一种高分散性石墨烯 /环氧树脂浆料;然后将其与计量的环氧树脂、锌粉、其他功能颜填料复配,通过高速分散与砂磨的制备方式相结合,得到石墨烯改性环氧锌基防腐涂料;最后通过力学性能、连接强度、交流阻抗、耐中性盐雾等方法探索涂层关键性能。研究结果表明：该石墨烯涂层防腐性能优异, 2 000 h盐雾划痕腐蚀扩展 0.9 mm,且力学性能与施工性能好,可广泛应用于船舶、海工设备、桥梁等大型钢结构装备领域。     

氧化石墨烯/环氧富锌底漆的制备及性能研究

采用分散性能优异的氧化石墨烯(GO)代替环氧富锌底漆中的部分锌粉,制备了一种氧化石墨烯/环氧富锌底漆。采用X射线衍射分析仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、盐雾试验仪、耐冲击测试仪、附着力测试仪等对氧化石墨烯/环氧富锌底漆中氧化石墨烯分散效果以及氧化石墨烯/环氧富锌底漆涂层的性能进行了方法分析。结果表明,氧化石墨烯添加量为0.5%时,氧化石墨烯/环氧富锌底漆中氧化石墨烯的分散效果最好,且氧化石墨烯/环氧富锌底漆涂层具有最佳的防腐性能。     

氧化石墨烯改性水性环氧防腐涂料的制备及性能研究

水性涂料因VOC含量低,绿色环保等是目前涂料的重点研究方向之一,利用氧化石墨烯的亲水性、防腐蚀性能等将其对水性环氧树脂乳液进行改性,制备得到了氧化石墨烯改性水性环氧防腐涂料。采用XPS、Raman光谱等表征了氧化石墨烯的结构,并探讨了氧化石墨烯及水性固化剂的加入量对涂料性能的影响。结果表明,氧化石墨烯的加入量为8%,环氧固化剂的加入量为50%时,在该条件下配制的氧化石墨烯改性水性环氧防腐涂料很好地满足了既定的技术指标。     

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。     

水性防腐涂料研究进展

综述了近年来水性环氧树脂(WEP)防腐涂料、水性聚氨酯(WPU)防腐涂料和水性丙烯酸酯防腐涂料等新型水性防腐涂料的研究进展。介绍了树脂、聚苯胺(PANI)以及纳米粒子等对水性防腐涂料的改性方法,改性剂通过增强涂层的交联密度,减少腐蚀性离子的渗入,提供屏障保护,从而提高涂层防腐性,其中纳米粒子的改性和多种树脂的复合改性还可以提高涂层的机械性能、热稳定性、耐水性等综合性能;总结了水性防腐涂料目前存在的问题,展望了水性防腐涂料的发展方向。     

三聚磷酸铝/氧化石墨烯复合材料在水性防腐涂料中的应用

采用球磨分散法制备得到三聚磷酸铝/氧化石墨烯水性复合防腐浆料(AlTP/GO),并与水性环氧树脂复配制得纳米复合防腐涂料(EP-AlTP/GO)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观测到AlTP/GO可均匀分散到EP树脂内部。吸水率测试结果表明,氧化石墨烯的引入提高了涂层的耐水性和屏蔽性能;附着强度测试结果表明,三聚磷酸铝可提高涂层在金属基材上的附着强度;电化学测试(Bode)和环境扫描电镜测试(E-SEM)结果表明,AlTP/GO可有效增强水性环氧涂层对腐蚀介质的屏蔽作用,限制了腐蚀反应的扩散,在3.5%NaCl水溶液中浸泡40 d后其低频阻抗达到7.02×10~7Ω·cm~2,盐雾测试400 h后金属表面平滑,金属腐蚀未发生明显扩散,EP-AlTP/GO人工破损处周边含氧量低至15.66%,遏制了氧化铁的形成。     

石墨烯改性环氧富锌底漆的制备及耐盐雾性能研究

介绍了石墨烯改性环氧富锌底漆的防腐机理,分析了石墨烯选型、片径、添加量和配方颜基比对涂层耐盐雾性能的影响,通过对比实验测试,制备了一种具有良好耐盐雾性能的石墨烯改性环氧富锌防腐涂料,该涂料相对传统环氧富锌涂料,锌粉用量少,成本低,性能好,具有较好的实用价值.     

石墨烯-锌粉水性环氧复合涂料的制备与研究

通过填料与石墨烯(graphene,GR)浆料预混合的工艺制备石墨烯复合粉体,采用石墨烯复合粉体替代传统环氧富锌涂料中的部分锌粉,最终制备了一种GR-锌粉水性环氧复合涂料。利用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)及扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析其在混合粉料中的分散性;利用耐盐雾实验考察涂料的防腐性能,结果表明:添加GR能有效提高水性环氧锌粉复合涂层的耐腐蚀性能,并且石墨烯浓度为0.25%的复合粉体掺量下的环氧锌粉复合涂料表现出最佳的腐蚀防护性能;同时由于GR的加入,涂层耐冲击性、弯曲性和附着力都得到增强。并通过电化学实验得到涂料的腐蚀电流密度(Icorr)和腐蚀电压(Ecorr)表征涂料的防腐机理,结果表明0.25%石墨烯复合粉体制备的涂料具有最小的腐蚀速率。     

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。     

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。     

SBA-15改性氧化石墨烯的环氧复合涂层制备及其防腐性能

用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)将SBA-15分子筛接枝到氧化石墨烯上制备功能填料,并将其填充到水性环氧树脂中制备复合涂层。采用FTIR、XRD、氮气吸附脱附和TEM对填料进行了表征;采用电化学阻抗谱(EIS)、盐雾实验和附着力测试等方法对不同填料添加量涂层的防腐性能及力学性能进行了表征。实验结果表明:当功能填料添加质量分数为1.0%(占体系总质量)时,涂层电化学阻抗值达到4×10~8Ω·cm~2,同时具有最佳耐盐雾性能以及附着力性能。复合涂层的防腐性能明显优于纯环氧涂层,这主要是因为功能填料的孔/片协同结构有效地延缓了腐蚀粒子到达金属基材表面的时间。     

新型石墨烯/聚吡咯水性防腐涂料的制备及性能

传统的石墨烯防腐涂料存在填料成分不均一、防腐性能低、涂层不稳定等问题。为了提高石墨烯防腐涂料的分散性能和防腐性能,本文采用改进原位聚合法合成的石墨烯(rGO)/聚吡咯(PPy)复合物为填料,水性环氧树脂(EP)为成膜物质,制备新型石墨烯/聚吡咯水性防腐涂料(rGO/PPy/EP)。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对涂料进行结构分析,通过塔菲尔极化曲线(Tafel)、交流阻抗谱图(EIS)和腐蚀形貌分析测试rGO/PPy/EP对Q235碳钢的防腐性能。结果表明:采用改进原位聚合法制备的rGO/PPy/EP涂料分散性好,结构致密。质量分数为1%rGO/PPy/EP涂料的腐蚀电位E_(corr)=–613m V,腐蚀电流密度I_(corr)=46.42μA/cm~2,对裸钢的保护度P_i=91.02%。与rGO/EP涂料相比,rGO/PPy/EP涂料的腐蚀电流密度降低了38.62μA/cm~2,对O_2和H_2O腐蚀介质具有较高的屏蔽性能。因此,原位聚合法制备的rGO/PPy水性涂料具有环境友好、分散性能强、结构稳定和防腐性能优异等优点,具有广阔的应用前景。     

聚酰胺改性对介孔SiO_2填料/环氧涂层性能的影响

通过红外、拉伸试验、电化学阻抗谱(EIS)研究了聚酰胺(PA)改性的介孔SiO_2(MCM-41)填料对环氧复合材料的力学性能和耐腐蚀性能的影响。实验结果表明:相对于添加未PA改性的SiO_2填料/环氧涂层,添加了PA改性的介孔SiO_2填料/环氧涂层柔韧性和耐蚀性提高。     

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。     

改性环氧丙烯酸水性防腐涂料制备研究

以自制的有机硅KH570改性环氧丙烯酸乳液为基料,玻璃鳞片为防腐填料,钛白粉为颜料,制备了水性防腐涂料;耐酸碱盐试验、交流阻抗和极化曲线测试评价了涂料防腐性能,优化了防腐涂料配方和工艺。结果表明,优化配方为:颜基比2.9∶1,25.5%180μm玻璃鳞片,11.2%钛白粉,47.96%环氧乳液做基料;颜填料研磨1 h,分散30 min,在马口铁磷化后涂刷3次,膜δ为(0.25±0.02)mm。测试结果显示,涂层交流阻抗达108.24Ω,腐蚀电流0.37μA,具有良好的防腐性能,各项指标满足JB/T224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》对防腐涂料的要求。