水性丙烯酸涂料的改性及其功能化应用研究进展

介绍了水性丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯、有机硅、有机氟以及纳米粒子的优缺点,简述了环氧树脂改性水性丙烯酸、聚氨酯改性水性丙烯酸、有机硅改性水性丙烯酸、有机氟改性水性丙烯酸以及纳米粒子改性水性丙烯酸等的研究进展,指出了目前水性丙烯酸改性研究存在的问题和研究方向。水性丙烯酸树脂通过上述的改性手段可获得优异的综合性能,从而大大提高水性丙烯酸涂料的使用性能,扩大了水性丙烯酸涂料的应用范围。对水性丙烯酸涂料体系功能化应用进行了分类介绍,重点对水性丙烯酸在防水涂料、防火涂料、防腐涂料、海洋防污涂料以及隔热保温涂料上的功能化应用进行介绍,指出水性丙烯酸涂料在功能化应用研究上的重、难点。最后提出了水性丙烯酸涂料将向着高性能、多功能的方向发展。     

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。     

色氨酸功能化石墨烯改性水性环氧涂层的耐蚀行为研究

目的 提高石墨烯在有机涂层中的分散性,并赋予其一定的功能性,制备一种方法简单、环境友好、成本低廉的水性环氧复合涂层。方法 以氧化石墨烯为原料,以1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）为缩合剂,在常温下经酰胺化反应将天然缓蚀剂色氨酸接枝到氧化石墨烯表面。再利用水合肼将其部分还原,得到色氨酸功能化的石墨烯,并成功分散至水性环氧涂层中,制备出色氨酸功能化石墨烯/环氧复合涂层。选用红外光谱仪、拉曼光谱仪、扫描电镜及透射电镜对功能化石墨烯的片层结构和微观形貌进行分析;利用电化学工作站对复合涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀行为进行评价。结果 色氨酸分子成功接枝在氧化石墨烯表面,且功能化的石墨烯在无水乙醇及水性树脂中表现出优异的分散性。在防护性能方面,较之于空白样及未改性石墨烯/环氧复合涂层,在浸泡40 d后,功能化石墨烯基复合涂层表现出最高的阻抗模值（107 Ω?cm2）及电荷转移电阻值。同时,在所有涂层中,经功能化石墨烯复合涂层覆盖后,金属基底表现出最为轻微的腐蚀。结论 功能性的石墨烯添加至水性环氧涂层中可以显著提高涂层的耐腐蚀性能。     

建筑与环境设计用水性聚氨酯涂料的应用现状及研究进展

随着环保意识的不断增强,环保功能型水性聚氨酯建筑用涂料备受青睐。总结了近几年国内外功能型水性聚氨酯涂料在建筑与环境设计行业中的应用现状和最新研究进展。水性聚氨酯涂料具有水性涂料的环保性和聚氨酯涂料的高性能,被广泛应用于建筑与环境设计行业,主要有防水涂料、耐污防腐涂料、防霉抗菌涂料、耐磨抗冲击涂料和阻燃隔热涂料。由于水性聚氨酯分子中引入了亲水基团,导致其防水性、耐污性、防腐性、防霉抗菌性、耐磨抗冲击性及阻燃隔热性等较差,一定程度上限制了其应用范围。为了解决这一问题,研究者们对水性聚氨酯涂料进行了纳米改性、复合改性、交联改性和共混改性等。综述了近年来,国内外学者在水性聚氨酯涂料改性方面的研究进展,并结合目前国内水性聚氨酯的发展水平,提出了未来水性聚氨酯涂料的主要研究方向为通过表面改性的方法开发高性能、高品质产品,从而实现建筑与环境设计对水性聚氨酯涂料高性能、功能化、本性化、环保安全性以及装饰性的要求。     

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.     

绿色防腐涂料的研究与发展

由于环保和节约资源的需要,一些具有环境友好性、使用安全性的绿色防腐涂料逐渐成为研究热点。本文对几种绿色防腐涂料(高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料及辐射固化涂料)进行简要介绍,并展望了绿色防腐涂料的发展方向。     

磷酸盐无机涂料及其研究进展

磷酸盐涂料是在磷酸盐粘结剂中添加金属及金属氧化物骨料而形成的一种水性无机涂料。由于磷酸盐涂料固化后所形成的涂层具有机械强度高、防护性能好以及与基体附着力高等优点,已广泛应用于航天、航海以及汽车等工业领域。相比于金属涂层和有机涂层,磷酸盐涂料因其独特的优势而日益受到越来越多的关注。介绍了磷酸盐无机涂料及其组成,并综述了其在腐蚀防护、耐磨减摩、耐高温隔热等领域的应用。首先,详细阐述了粘结剂、固化剂、骨料等组分在涂料中的作用,同时对各组分的研究进展进行了论述。随后,报道了国内外有关的磷酸盐涂料固化成膜理论,分析了磷酸盐在高温和常温条件下的成膜机制。然后,针对磷酸盐涂料所存在的固化温度高、脆性大、韧性差、表面易存在缺陷等不足,总结了有机溶剂、缓凝剂、硅溶胶、石墨烯等对磷酸盐涂料的改性研究。最后,展望了磷酸盐涂料的发展趋势,指出常温易固化涂料配方的开发以及发展有机-无机复合涂层将会是今后研究的重点。     

石墨烯在防腐防污涂料中的应用进展

石墨烯具有极好的阻隔性能、屏蔽性能及化学稳定性,其在防腐防污涂料中的应用已经被深入研究。介绍了石墨烯对防腐防污涂层性能的影响:降低水、氧气等腐蚀介质的渗透率,加强抗生物附着性,抑制微生物腐蚀。分析了石墨烯在涂料中的应用缺陷及产生原因:极强的范德华力导致石墨烯在涂料中分散性差、易团聚,高化学稳定性及疏水性导致石墨烯与成膜物质结合性差,超高的导电性导致石墨烯膜在失效时加速金属腐蚀。综述了为应对石墨烯在防腐防污涂料中的应用缺陷,国内外学者采用的主要方法:采用改性处理方法制备改性石墨烯(GO、RGO、FG)以及合成石墨烯复合颗粒(石墨烯修饰纳米粒子,即GO-Al2O3颗粒、GO-TiO2颗粒、GO-SiO2颗粒等;树脂负载石墨烯复合填料,即石墨烯/聚苯胺复合填料等)。最后展望了石墨烯及其衍生物在防腐防污涂料中的发展。     

石墨烯添加方法对环氧涂料防腐蚀性能的影响

利用正交试验筛选出最优基础涂料(EP)配方,通过在基础涂料中添加分散剂和石墨烯(GE-EP)、偶联剂改性石墨烯(GK-EP)、或改性石墨烯以及分散剂(GDK-EP),制备了三种石墨烯/环氧复合涂料。测试了纯环氧涂层(EP)和三种石墨烯/环氧复合涂层的基础物理性能、耐盐雾性能和电化学性能,考察了石墨烯加入量和加入方式对环氧涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:当在环氧涂层中添加分散剂,且偶联剂改性石墨烯质量分数为1.5%时,涂层的综合性能最好。此时,涂层的抗冲击性达到50cm·kg,附着力为2级,硬度高于6 H,并且耐盐雾时间高达1 500h,腐蚀电流密度低至2.039×10~(-8) A/cm~2。含1.5%石墨烯的GDK-EP涂层的各项性能都远高于EP涂层的。     

Research Progress of Modified Polyaniline in Anticorrosive CoatingsEI北大核心CSCD

聚苯胺因其可逆的氧化还原特性在金属腐蚀与防护领域具有广阔的应用前景,目前有关改性聚苯胺对涂层附着力、阻隔性能以及钝化机理的研究比较零散,缺乏系统总结。通过对单一聚苯胺分散性差、疏水性弱等缺陷的分析,报道近年来改性聚苯胺在防腐涂料领域中的研究思路和研究进展,比较不同条件下改性策略的优劣,归纳聚苯胺结构与涂层耐腐蚀性之间存在的联系。进一步论证柔性、疏水基团取代聚苯胺有利于提升涂层抗渗性,改变掺杂剂以及与纳米氧化物、石墨烯等原位聚合制备复合填料也是提升涂层防腐性能的有效途径。展望该行业未来研究和发展的趋势,可为今后聚苯胺的改性工作提供理论指导。     

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。     

水性集装箱涂料应用现状及研究进展

总结了水性集装箱涂料在国内外的应用现状和最新研究进展,指出随着人们环保意识的不断增强,国际社会对集装箱用涂料在环保方面提出了更高要求,集装箱涂料水性化成为一种必然,且实践证明集装箱涂料水性化是可行的。水性集装箱涂料具有环保、安全的优点,今后必然在集装箱涂料应用领域中产生变革性的影响。对不同体系集装箱涂料的膜厚规范,以及溶剂型涂料体系与水性集装箱涂料体系的综合性能进行了对比,综述了三涂层体系和二涂层体系为现有水性集装箱涂料的2种主流配套体系,并对2种体系的基本组成及各涂层的功能进行分析,讨论了不同集装箱涂层体系的优缺点,指出国内水性集装箱用涂料的技术瓶颈,列举了近年来在水性集装箱涂料方面的主要研究方向及最新研究成果,最后结合目前国内水性集装箱涂料应用的发展水平,提出在水性集装箱涂料的制备过程中,可在涂料用树脂或者基料的合成、改性方面进行更深入的研究和探索,努力提高涂料的综合力学性能,从而实现水性集装箱涂料行业的可持续发展。     

湿固化型石墨烯改性重防腐涂料的性能研究

目的 为延长如输电塔架等金属构件的服役期限,制备一种湿固化型石墨烯改性重防腐涂料,并测试表征和分析漆膜的防腐性能和作用机制。方法 以湿气固化型聚氨酯树脂为主要成膜物,铝鳞片代替传统锌粉为主要防腐填料,石墨烯为改性剂搭配形成复合导电填料体系,借助定位排列剂等助剂制备了湿固化型石墨烯改性重防腐涂料。通过沉降测试、结合强度测试、水接触角测试、电化学测试、扫描电镜（SEM）分析、耐中性盐雾实验等手段,对涂层的常规理化性能、防腐蚀性能及微观形貌进行了表征分析,并探讨了石墨烯-铝鳞片复合填料防护体系的防腐蚀作用机理。结果 定位剂有助于提高涂料的分散性和稳定性,经过石墨烯改性后,重防腐涂层的结合强度、耐盐水性、耐候性等常规理化性能明显提升,固含超过70%,达到高固含的环保要求;水接触角增至115°,涂层疏水性有效改善;中性耐盐雾试验进行1000 h时涂层划痕处有明显的腐蚀迹象,但表面未发生起泡、剥落等缺陷,单边扩蚀小于2 mm,石墨烯质量分数为0.8%的涂层性能达到最佳,耐盐雾时间达5000 h以上,此时涂层湿结合强度仍达到8.3 MPa,电化学腐蚀速率仅为0.011 673 mm/a,耐腐蚀性能优异。结论 石墨烯-铝鳞片复合防护体系的力学性能、机械封闭和阴极保护功能优异,属于一种底面合一的涂料,适用于湿热工业-海洋大气环境的腐蚀防护工作。     

碳纳米管复合水性丙烯酸涂层的腐蚀性能研究

目的制备碳纳米管复合水性丙烯酸涂层,探索分析碳纳米管含量对涂层力学和防腐性能的影响规律。方法采用高速球磨方式制备3%,1%,0.5%三种含量(以质量分数计)的碳纳米管复合涂层,对涂层附着力、耐冲击性、耐弯曲性等力学性能进行测试,以电化学阻抗技术来评价碳纳米管复合涂层的防腐性能。结果添加碳纳米管显著提高了涂层的附着力,并且随着碳纳米管含量的增加,附着力上升;其他力学性能,如耐冲击性、耐弯曲性,在不同含量下均保持良好。对改性和未改性的涂层进行了电化学阻抗测试,其中1%的碳纳米管涂层电化学性能最优,在浸泡36 h后,未改性涂层低频区阻抗模值|Z|0.01为2.5×103Ω·cm2,0.5%的碳纳米管涂层为1.1×106Ω·cm2,1%的为1.4×108Ω·cm2,3%的为7×102Ω·cm2。结论由于碳纳米管本身的纳米效应,在较低含量时即可提高涂层的性能,并存在最优含量,超过此含量后性能有所下降。     

Service Performance Evaluation of Graphene Modified Heavy Anticorrosive Coating on the Surface of Transmission Tower under Harsh Marine Atmosphere Corrosive EnvironmentEI北大核心CSCD

目前国家电网输电铁塔普遍采用镀锌钢进行施工建设,钢材表面镀锌层可以抑制基体腐蚀,保障输电铁塔长期安全服役。但在沿海地区的苛刻海洋工业大气腐蚀环境中,输电铁塔表面镀锌层易发生快速腐蚀失效。研制一种低表面处理石墨烯改性重防腐涂料体系,包括低表面处理石墨烯防腐底漆、环氧石墨烯阻隔中间漆和聚氨酯耐候面漆。通过实验室性能测试、 环境考核试验和示范工程涂装,对其服役性能进行综合评价。结果表明：研制的石墨烯改性重防腐涂料具有良好的隔水性和低表面处理施工性能,复合涂层耐盐雾性能超过 5 000 h,耐循环老化 4 200 h 后漆膜完整。在国网宁波供电公司北坞 2321 线 10 级输电铁塔示范涂装 54 个月后,石墨烯改性重防腐涂层光泽度降低,漆膜变色 1 级,百格附着力在 0~1 级,拉拔附着力 8.56~11.37 MPa。根据室内模拟加速试验和实际工程服役性能测试结果,研制的石墨烯改性重防腐涂料对输电铁塔在苛刻海洋大气腐蚀环境下的综合防护寿命可达 10 年以上。研究了石墨烯改性重防腐涂料体系的实际服役性能,实现在苛刻海洋大气腐蚀环境中对输电铁塔的长效腐蚀防护,为电网设施的长期腐蚀防护提供可靠途径。     

环氧树脂水性化制备技术及防腐性能研究进展

环氧树脂以其优异的性能而被广泛应用于工业生产的各个领域,但是随着各国纷纷限制甚至禁止挥发性有机物(VOC)的排放,发展水性环氧树脂成为大势所趋。水性环氧树脂最大的优点是VOC排放量低甚至为零,并且其耐腐蚀、耐盐雾、机械强度、电气绝缘等性能也非常出色,这对于水性环氧树脂在更严苛环境下的应用有着重要意义。系统地介绍了防腐环氧树脂水性化的主要方法。机械法制备工艺简单、成本低廉,是环氧树脂水性化较为普遍的一种方法;化学改性法可以获得均一、稳定的纳米级别的水性环氧树脂乳液;相反转法是一种获得具有高分子量水性环氧树脂乳液的有效方法;固化剂乳化法能够利用固化剂直接与环氧树脂发生反应制备水性环氧涂层。阐述了水性环氧树脂涂层的制备过程,并分析了实验条件对涂层防腐性能的影响规律,重点讨论了其研究现状和影响涂层性能的因素。通过对当前水性环氧树脂制备方法的总结和分析,展望了其今后的发展趋势。     

石墨烯防腐涂料研究进展

介绍了石墨烯的结构、性能及制备方法,概述了石墨烯防腐涂料的防腐机理,并从石墨烯薄膜防腐涂料和石墨烯复合防腐涂料两个方向对石墨烯防腐涂料的研究进展进行论述,同时对石墨烯防腐涂料研究上存在的问题进行总结,并对石墨烯防腐涂料未来发展方向进行了展望。     

石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层研究

目的研究石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层对碳钢板的防腐性能。方法采用高分子辅助电化学法合成具有优异水分散性的功能化石墨烯,并将其加入到偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂涂层中,用于碳钢板的表面防腐。通过透射电镜、拉曼光谱和纳米粒度仪对石墨烯的结构和水分散性进行了表征。利用Tafel曲线、电化学阻抗谱和硫酸铜点滴试验,研究了石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层的耐蚀性能。结果透射电镜和拉曼光谱分析表明成功制备了石墨烯,且石墨烯的Zeta电位值约为-50 m V,赋予了石墨烯优异的水分散性。Tafel曲线测试显示,相对于偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层,加入石墨烯后,复合涂层的腐蚀电流密度明显下降,当石墨烯含量为0.10%(占有机硅氧烷改性树脂的质量百分比)时,腐蚀电流密度下降至0.554×10-6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中,石墨烯含量为0.10%的复合涂层的阻抗值最大,表现出良好的抗腐蚀性能。结论所制备石墨烯的加入能够提高石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层对腐蚀因素(水和氧气)的阻隔作用,使复合涂层具有优异的耐蚀性能。