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。     

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...     

2-6二氨基吡啶改性氧化石墨烯复合涂层的制备及防腐性能*

石墨烯材料作为填料加入到聚合物涂层中可以有效提高涂层防腐性能。以提高 GO 分散性获取高防腐性能复合涂层为切入点,采用 2-6 二氨基吡啶为改性剂制备改性氧化石墨烯复合材料(BGO),分析改性温度、改性剂配比量对 BGO 制备及防腐性能影响。再将 BGO 添加到环氧树脂中制备改性氧化石墨烯复合涂层(BGO / EP),探究 BGO 添加量对复合涂层防腐性能的影响,并揭示涂层防腐机理。XRD、Raman、FT-IR、SEM、AFM、TEM 等系列表征结果表明 2-6 二氨基吡啶成功接枝到 GO 表面。当反应温度为 80 ℃,改性剂与 GO 配比量为 1∶5 时,对 GO 的改性效果最佳。电化学试验、盐雾试验和附着力试验结果证明,BGO 的添加对环氧树脂防腐性能有明显提升作用,且当添加量为 0.1 wt.%时效果最佳。在 3.5% NaCl 溶液中浸泡 10 d 后 BGO / EP 的涂层电阻仍达到 1.03 G?·cm² ,比纯环氧树脂涂层的 38.9 k?·cm²提高了 5 个数量级,比改性前的 GO / EP 复合涂层的 262 k?·cm²提高了 4 个数量级,防腐性能显著提高。研究成果可为进一步优化石墨烯基防腐涂层制备工艺,探究氨基改性氧化石墨烯复合材料在环氧树脂中的分散效果,挖掘其在涂层体系中的作用机理奠定基础。     

石墨烯/环氧树脂复合涂层耐腐蚀性能的研究

用匀胶旋涂法在7075铝合金表面制备了与基底结合良好的石墨烯/环氧树脂复合涂层。分别采用SEM和显微硬度计对该复合涂层的表面形貌和硬度进行分析,并测量了复合涂层与基底的结合力;研究了石墨烯含量、涂层厚度对复合涂层耐腐蚀性的影响。结果表明:石墨烯/环氧树脂复合涂层能明显提高铝合金的耐腐蚀性,当石墨烯含量为0.5wt%、复合涂层厚度为100μm时,石墨烯/环氧树脂复合涂层的耐腐蚀性最好。     

聚苯胺／环氧复合涂层的制备及其耐蚀性能

采用直接混合法简便地合成了纤维状聚苯胺纳米材料（PAni）,其电导率达1．299S·cm。电化学阻抗谱表明,在3．5％NaCl溶液中,聚苯胺添加量为0．4％～0．6％时,涂覆聚苯胺／环氧复合涂层（P／E）的A3钢有很好的耐蚀作用,浸泡2400h后阻抗值仍大于10^9Ω·cm^2。     

仿生多巴胺原位聚合改性氟化石墨烯对水性环氧树脂涂层耐腐蚀性能的影响

目的 改善氟化石墨烯在水性环氧树脂涂层中的分散性,增强涂层的耐腐蚀性能。方法 受贻贝黏附蛋白的启发,以多巴胺为修饰单体,通过原位聚合生长在氟化石墨烯（FG）表面形成聚多巴胺（PDA）层,从而对FG进行功能化修饰。随后,将FG@PDA作为填料添加到水性环氧树脂（WEP）涂层中,制备了FG@PDA/WEP复合涂层。利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱仪（XPS）、透射电子显微镜（TEM）和高分辨扫描电子显微镜（SEM）对FG@PDA的化学组成和微观结构等进行了表征分析,并通过电化学阻抗谱（EIS）测试等评估了涂层的耐腐蚀性能。结果 多巴胺通过自聚合均匀生长在FG片层表面形成聚多巴胺纳米颗粒,明显提高了FG在乙醇溶剂中的分散稳定性。添加0.5%～1%（质量分数）FG@PDA复合材料的FG@PDA/WEP复合涂层在浸泡10 d后,其低频阻抗模量（|Z|f=0.01 Hz）显著高于纯WEP涂层,保持在10～8?·cm²以上。结论 聚多巴胺的引入提供了丰富的反应活性位点,增强了FG与树脂基质的界面相互作用,从而显著提高了涂层的防护性能。     

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(...     

聚苯胺对丙烯酸涂层防腐性能的影响

目前,开发聚苯胺防腐涂料已成为高分子导电材料的应用和涂料研究开发领域的一个新的热点。为了研究本征态聚苯胺对丙烯酸涂层防腐性能的影响,制备了本征态聚苯胺质量分数分别为0％,1％,3％,5％及10％的聚苯胺／丙烯酸防腐涂层,应用Tafel极化曲线和电化学阻抗谱方法对比了其在3．5％NaCl溶液中的防腐性能。研究表明,聚苯胺在丙烯酸涂层中的含量对涂层的防腐性能有较大影响,聚苯胺质量分数为3％时,涂层具有最佳的防腐性能。     

复合填料对提高环氧涂层耐腐蚀性能研究

通过向环氧涂层中添加适量的氧化石墨烯-氟代聚苯胺(GO-PFAN)复合填料,有效提高了环氧涂层在N80钢的耐腐蚀性能,同时考察了复合填料加量对环氧涂层防腐性能的影响。实验结果表明,氧化石墨烯-氟代聚苯胺/环氧复合涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡60天后仍具有较高的阻抗值,其中复合填料添加量为2 wt%的环氧涂层的阻抗值最高,为5.67×10¹⁰Ω·cm²,说明添加了复合填料的环氧涂层具有优异的防腐性能。     

纳米Al2O3掺杂酚醛/环氧复合涂层的耐腐蚀性能

以酚醛树脂(PF)改性环氧树脂(EP)为基体,将硅烷改性的纳米Al₂O₃掺杂其中,制备了纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层。利用红外光谱仪(FTIR)、接触角测量仪和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对复合涂层进行了表征。结果表明：硅烷改性的纳米Al₂O₃和PF与EP之间发生了化学反应,酚醛固化涂层的抗渗透性和交联密度提高;纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层的耐腐蚀性能优于EP涂层和PF/EP涂层,且掺杂3%(质量分数)纳米Al₂O₃的PF/EP复合涂层,其耐腐蚀性能最优;硅烷改性的纳米Al₂O₃与PF/EP之间的分散性和稳定性提高,涂层变得更致密,阻碍了腐蚀性介质的扩散,从而提高复合涂层的耐腐蚀性能。     

电化学阻抗谱评价输电铁塔防护涂层配套性能

研究了用于输电铁塔防护的带锈环氧底漆（A）、水性环氧防锈底漆（B）、氟硅改性丙烯酸面漆（C）、有机硅改性醇酸树脂面漆（D）所组成的4个涂层配套体系的电化学阻抗谱图特征。通过研究涂层电阻、涂层孔隙率和10kHz下的涂层相对介电常数对4种涂料配套体系的防腐蚀性能进行了比较和评价。结果表明,4个配套涂层体系防护性能的优劣顺序...     

AZ31B镁合金氧化石墨烯掺杂钇盐转化膜耐蚀性研究

目的研究一种绿色环保的表面处理方法,以提高镁合金的耐蚀性。方法采用化学浸泡法,以硝酸钇为成膜物质,在AZ31B镁合金表面成功制备一种新型稀土盐转化膜,并以氧化石墨烯为阻隔剂对该转化膜进行复合掺杂。采用扫描电镜(SEM)对膜层的表面形貌进行观察,采用析氢实验和电化学测试对不同试样在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性进行了研究。结果镁合金钇盐转化膜表面平整均一,覆盖良好。氧化石墨烯掺杂后的钇盐膜层表面出现了大小不均一的瘤状物质,膜层完整,未出现裂痕。析氢实验结果显示,经过处理的转化膜试样可以极大地抑制腐蚀反应的发生。由极化曲线可知,钇盐转化膜的存在使镁合金的腐蚀电位发生了明显正移,正移了150 m V;而氧化石墨烯掺杂的钇盐膜层的腐蚀电位相对于掺杂前变化不大,但其腐蚀电流密度是掺杂前的1/28。电化学交流阻抗谱的测试结果显示,氧化石墨烯掺杂钇盐转化膜的电荷转移电阻最大,Rct为2485?·cm2;钇盐转化膜的电荷转移电阻次之,Rct为1224?·cm2。两者的电荷转移电阻相对于未经处理的镁合金都有明显提升。结论钇盐转化膜可以明显提高AZ31B镁合金的耐蚀性,氧化石墨烯的加入可以进一步提高转化膜层的耐蚀性。     

电化学阻抗谱研究三种涂层体系的耐蚀性

为选择某型特种装备的表面防腐蚀涂层,利用电化学阻抗谱对H06-4环氧富锌/H53-13环氧云铁/丙烯酸聚氨脂、环氧富锌/厚膜灰云铁环氧/TB06-42丙烯酸聚氨脂和环氧防锈平整底漆/CE-46环氧/丙烯酸聚氨脂三种涂层体系进行了耐蚀性评价测试。结果表明,随着浸泡时间的延长,三种涂层体系的保护作用都降低。对比涂层的阻抗谱变化特征得知,H06-4环氧富锌/H53-13环氧云铁/丙烯酸聚氨脂涂层体系耐蚀性较佳,因此被选为某型装备用防腐蚀涂层。     

ZK60镁合金磷酸盐及锡酸盐化学转化膜

为了提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,利用磷酸盐溶液或锡酸盐溶液,考察了在ZK60镁合金上形成磷酸盐或锡酸盐化学转换膜的工艺条件及膜层的耐蚀性能。通过改变处理时间和温度,可以得到性能不同的转换膜。通过电化学阻抗谱技术和极化曲线技术研究转化膜的耐腐蚀性能,利用扫描电镜研究其微观结构。结果表明:在磷酸盐溶液中,当处理温度为50℃时,磷化30min后试样的电荷转移电阻(Rct)为224.03Ω·cm2;当温度为80℃,反应时间为45min时,所得转换膜的Rct为377.67Ω·cm2,阻值最大,耐腐蚀性能最好;对于锡酸盐化学转化膜,90℃下,处理60min的膜层耐蚀性能最好,其Rct为388.32Ω·cm2,与磷酸盐化学转化膜相比,两种膜的保护性能相差不大。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能及机理

采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)技术在Q235钢基体上制备了Cr3C2-Ni Cr涂层,借助X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法分析了涂层的相组成和微观组织,研究涂层与镀铬层在质量分数为3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能.结果表明,涂层主要由Cr3C2,Cr7C3和Ni Cr等相组成,涂层的致密度高,层状结构明显,含少量孔隙.阻抗谱曲线表明,Cr3C2-Ni Cr涂层对基体的保护作用良好,在Na Cl溶液中浸泡时间40 d后,极化电阻为2.8 kΩ,而镀铬层失效严重,极化电阻为300Ω.极化曲线表明,Cr3C2-Ni Cr涂层在浸泡周期内腐蚀电位平稳,腐蚀电流缓慢增加.镀铬层的腐蚀电位下降较快,腐蚀速率成倍增加.孔洞是影响Cr3C2-Ni Cr涂层耐蚀性的重要原因,影响镀铬层耐蚀性的主要原因是裂纹.     

环氧铝粉涂层和氟碳涂层耐蚀性能的比较

采用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了环氧铝粉涂层和FEVE氟碳涂层/碳钢体系在天然海水介质中的电化学腐蚀行为,通过对两涂层的涂层电容分析及腐蚀后表面形貌的观察,评价了两种有机涂层的防腐蚀性能。结果表明,随着浸泡时间的延长,两种有机涂层体系的保护作用都有所降低。环氧铝粉涂层在浸泡初期呈现单容抗弧特征,浸泡57天时出现了双容抗弧。氟碳涂层在浸泡周期内EIS曲线均呈现单容抗弧特征,浸泡110天时低频阻抗模值仍高于108Ω.cm2。在整个浸泡周期内,氟碳涂层的涂层电容基本维持在1.6×10-10～1.8×10-10 F.cm-2,约为环氧铝粉涂层电容的1/20,表现出低渗水性。     

碳纳米管/铅锡复合镀层的腐蚀特征

用复合电沉积方法在黄铜片上制备了碳纳米管/铅锡合金新型减摩复合镀层,对铅锡镀层和碳纳米管/铅锡复合镀层在3.0%(质量分数,下同)HCl、10%NaOH和3.5%NaCl溶液中的极化曲线和电化学阻抗进行了研究。结果表明,碳纳米管/铅锡复合镀层在以上三种介质中的腐蚀电位均有提高,其中,在3.5%NaCl溶液中提高明显,从-0.592 V(SCE)上升到-0.535 V(SCE);复合镀层有更高的电化学阻抗。碳纳米管的添加能提高铅锡镀层的耐蚀性能。     

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。     

长余辉发光材料/超疏水颗粒改性防腐涂层性能研究

目的 提高海洋环境下具有指示作用的金属构件的防腐性能及夜间辨识度。方法 将硬脂酸改性发光颗粒与疏水高岭土和疏水二氧化硅颗粒均匀分散在环氧树脂中,用刷涂法将涂料刷在碳钢表面,待其固化后得到涂层。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)方法分析改性发光颗粒的化学成分,用接触角测量仪、SEM、LSCM测试和观察涂层表面的润湿性及微观形貌,通过砂纸磨损、盐雾和EIS测试涂层的耐磨性能和防腐性能,并借助屏幕亮度计测试涂层在盐雾试验前后的发光强度。结果 发光颗粒经过硬脂酸处理后在表面覆盖形成了疏水层。当涂层中的疏水高岭土颗粒与改性发光颗粒的质量比为1∶4时,涂层经过20次的磨损循环后仍具有超疏水性,且涂层质量仅损失了10.79%,该涂层在经过60d的盐雾测试后,其阻抗保持在10¹⁰?·cm²以上。在经过15次的干湿循环后,涂层体系的阻抗降至2.4×10⁹?·cm²,经过60 d盐雾测试后涂层的发光强度降至0.22 cd/m²...