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。     

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。     

氧化石墨烯材料疏水结构调控及其在水性防腐涂层中的应用研究

采用长链脂肪胺对片层氧化石墨烯(GO)表面进行一步法疏水结构调控,获得一系列脂肪胺改性氧化石墨烯(GO-C_x),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角、X射线衍射(XRD)等手段对GO-C_x的结构以及疏水性能进行表征与验证;采用水相分散状态观察,研究了GO-C_x在水中分散状态随时间的变化关系;利用附着力测试、中性盐雾测试等手段评价GO-C_x在水性防腐涂层中的应用效果。结果表明:经正十二胺改性的氧化石墨烯(GO-C_(12))具有较好的疏水效应与最优的水分散效果。相比传统水性防腐涂层,掺杂GO-C_(12)材料能够有效提升水性涂层与基材的连接强度与腐蚀防护性能。     

氧化石墨烯在水性防火防腐一体化涂料中的作用机理研究

将氧化石墨烯（GO）和不含卤素的磷 -氮阻燃剂均匀地分散到水性环氧树脂体系中,利用凝聚相阻燃和气相阻燃混合阻燃技术制备了防火防腐一体化涂层,研究了氧化石墨烯对涂层的耐火性能、生烟速率以及耐腐蚀性能的影响,并结合微观形貌观察、热分析、腐蚀产物分析等研究了氧化石墨烯在防火防腐一体化涂层中的作用机理。结果表明： GO表面丰富的含氧官能团中羟基与环氧树脂侧链上的羧基间相互作用使得 GO在水性环氧体系中具有优异的分散性; GO的加入能将耐火性能试验时间较纯试样提升 73. 0%,同时延长外界气体和腐蚀性介质的渗透路径,有效增强涂层抗渗透性,在增加涂层耐火性能和减少生烟速率的同时,提升了涂层耐腐蚀性能。     

氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂的制备及性能

首先，将三乙烯四胺(TETA)和氧化石墨烯(GO)球磨，得到TETA改性GO分散液TGO；然后向其中依次滴加双酚A型环氧树脂E44、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TPEG)、甲氧基聚氧乙烯-2,3-环氧丙烷(MEH)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，采用原位聚合法合成了氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂(TGO-WPEA)；采用上述工艺，不添加GO的条件下制得水性环氧树脂固化剂(WPEA)。将WPEA和TGO-WPEA分别与环氧树脂乳液(Epikote-6520)复合制得水性环氧树脂(EP)和氧化石墨烯改性水性环氧树脂(TGO-EP)防腐涂料。通过FTIR、XPS和XRD对材料进行了结构表征，采用电化学测试和盐雾实验对TGO-EP的防腐性能进行了评价。结果表明，水性环氧树脂固化剂(WPEA)分子通过共价键连接到GO表面，改善了GO在EP中的分散稳定性和接枝率，提高了TGO-EP复合涂料对腐蚀介质的屏蔽性能。与纯EP涂层相比，TGO-EP涂层腐蚀电位从–0.267 V提高到–0.125 V，腐蚀电流密度从5.44×10^–8 A/cm²     

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。     

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。     

氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂的制备及性能

以三乙烯四胺（TETA）,氧化石墨烯（GO）,环氧树脂E44、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TPEG）、甲基聚氧乙烯环氧基醚（MEH）和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（KH560）为原料,采用原位聚合法首先将TETA与GO球磨分散,使TETA与GO通过共价键相连,然后依次滴加E44、TPEG、MEH和KH560合成氧化石墨烯-水性环氧树脂固化剂（TGO-WPEA）,再与环氧树脂乳液（Epikote-6520）复合制得氧化石墨烯改性水性环氧树脂防腐涂料（TGO-EP）。通过FTIR、XPS和XRD对纳米材料进行结构表征,采用电化学测试和盐雾实验对复合涂层TGO-EP的防腐性能进行了研究。结果表明,固化剂分子通过共价键连接到GO表面,改善了GO在环氧树脂中的分散稳定性和接枝率,提高了TGO-EP复合涂料对腐蚀介质的屏蔽性能。与EP涂层相比,其腐蚀电位从-0.267mV提高到-0.125mV,腐蚀电流密度从5.44×10-8减小到1.09×10-8 A/cm2;EIS测试表明,浸泡20d后,TGO-EP仍具有最高的低频阻抗。     

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。     

还原氧化石墨烯对水性无机富锌涂料防腐性能的影响

为提高水性无机富锌涂层的防腐性能，以高模数硅酸钾溶液和氟碳乳液为成膜物质，片状锌粉为主要功能填料，并添加适量还原氧化石墨烯分散液作为辅助填料，制备了硅酸盐水性无机富锌涂料。采用物理性能测试、电化学测试、盐雾试验等测试方法，探究了还原氧化石墨烯添加量对涂层防腐性能的影响。结果表明：加入适量还原氧化石墨烯，可以增强水性无机富锌涂料的防腐性能，当涂料中还原氧化石墨烯分散液添加量达到6%时，涂层的力学性能及耐腐蚀性最佳，经过腐蚀后的主要腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂和ZnO。     

二氧化钛/氧化石墨烯复合光催化剂的合成

采用水热法,以钛酸四正丁酯及氧化石墨烯（GO）为原料,在水性体系中合成了一系列具有不同GO质量分数的TiO2/GO复合光催化剂。FE-SEM分析结果表明,分散的钛酸四正丁酯以多分子层的形式吸附到氧化石墨烯的表面,最后在水热过程中转化为锐钛型TiO2粒子。当氧化石墨烯的质量分数低于3%时,产物中含有纯TiO2微球及TiO2/GO复合物;当氧化石墨烯质量分数大于5%时,产物为单纯的TiO2/GO复合物。电化学性能测试结果表明,GO复合后,TiO2电极中载流子的传输效率提高。氧化石墨烯复合量为10%时,复合光催化剂显示了对亚甲基蓝最佳的光催化活性。当复合氧化石墨烯转化为石墨烯后,其光催化活性可得到进一步大幅度的提高。     

硼酸盐交联的层层自组装氧化石墨烯膜的研究

以无机交联剂硼酸盐为交联剂,采用层层自主装法制备层状氧化石墨烯膜。采用FTIR和Raman分析氧化石墨烯(GO)和硼酸盐的交联反应机理,采用DMA测定硼酸盐的加入对膜强度的影响,并测试了GO膜的通量和对染料的截留效果。实验结果表明:硼酸盐与氧化石墨烯的羟基基团収生反应,缠结在GO表面。膜强度有所提升,为GO膜的1.36倍。该复合膜的纯水通量为21.60L/(m~2·h·bar)。对于甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝的截留分别为72.13%、67.08%和71.86%。     

功能化氧化石墨烯在粉末涂料中的分散性及防腐性能的应用研究

表面经γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷(KH560)修饰的氧化石墨烯(GO)与没食子酸基环氧树脂(GEP)混合形成功能化氧化石墨烯(FGO),可有效提高GO的分散性,进而使其均匀地分散在粉末涂料中,通过静电喷涂法成功制备了防腐涂层。采用SEM、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、盐雾测试、耐冲击测试、接触角测试等对GO及涂层性能进行表征和测试。考察了KH560用量在四氢呋喃(THF)及粉末涂料中分散性的影响;同时也考察了KH-560修饰GO用量对涂层性能的影响。结果表明:以KH560功能化GO制备的涂层具有优异的防腐性能和机械性能。     

聚苯胺 /氧化石墨烯水性环氧富锌涂料的制备及防腐性能研究

以苯胺和氧化石墨烯（ GO）为原料,采用原位聚合法,通过改变 GO氧化程度制备了不同的聚苯胺 /氧化石墨烯（ PAGO）复合材料,再利用 PAGO对水性环氧富锌涂料进行改性。通过傅立叶变换红外光谱仪（ FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、扫描电镜（SEM）分析了 GO与 PAGO的结构和微观形貌;研究了涂层的耐盐雾性、电化学性能、耐冲击性、柔韧性、硬度,并探究了 PAGO及锌粉含量对该涂层的耐腐蚀性和力学性能影响。结果表明：以 2g石墨与 5g高锰酸钾制得 GO,再用 GO制备的 PAGO防腐性能最佳。添加 PAGO能有效延缓钢材的腐蚀,当 PAGO-3添加量为 0. 2%（质量分数,下同）锌粉含量 80%时,制得的 PAGO/水性环氧富锌涂料的综合性能最佳;此外,当 PAGO-3掺量为 0. 2%,含量为 60%时, PAGO可取代原水性环氧富锌涂层 20%的锌粉,与含 80%锌粉,锌粉的原水性环氧富锌涂层的耐盐雾效果接近。     

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。     

氧化石墨烯改性环氧树脂涂料的制备及防腐性能

环氧树脂在溶剂蒸发过程中容易产生微孔,影响其防腐蚀性能。为了提高其对腐蚀介质的阻碍能力,本文采用密闭氧化法制备氧化石墨烯,再利用湿式转移法将氧化石墨烯水溶液分散在环氧树脂中,制备氧化石墨烯/环氧树脂防腐涂料。通过红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）分析氧化石墨烯的结构变化,利用开路电位测试（OCP）、水接触角、腐蚀形貌和气体透过率分析氧化石墨烯/环氧树脂涂料的防腐性能。结果表明,氧化石墨烯/环氧树脂（GO/EP）涂料的开路电位和水接触角分别为0.181V和86.12°,与纯环氧树脂涂料相比,分别提高了0.066V和10.5°;当GO/EP浸泡在3.5%NaCl溶液中腐蚀20天后,表面仅产生了粗糙化,涂层稳定性好,屏障性能强;与EP涂层相比,GO/EP涂层的O₂和H₂O渗透率分别降低了51.2%和65.5%。     

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:     

磷酸化氧化石墨烯对水性环氧涂料防腐增强作用研究

以尿素为催化剂,通过原位磷酸酯化法对氧化石墨烯的羟基进行磷酸酯改性,制得Ped GO(磷酸化氧化石墨烯)。并着重探讨了以Ped GO作为防腐颜料应用于AE(水性丙烯酸酯-环氧树脂)涂料中,分子结构与防腐效率的相关性,以及复合乳液对碳钢基板的防腐性能。研究结果表明:Ped GO在AE树脂中均匀分散,限制了腐蚀介质向金属基材表面扩散;Ped GO表面的磷酸基团起到了二次钝化防腐作用;当w(Ped‐GO)=3%(相对于涂料总体质量而言)时,防腐涂层水蒸气透过率降低到68.19 g/(m~2·24 h),与空白样相比防腐效率提高了99.96%。     

原位聚合法制备酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,采用原位聚合法制备了酚醛树脂(PF)/GO复合材料,通过X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜、热重分析及力学性能测试研究了产物结构,GO在PF中的分散以及GO含量对PF/GO复合材料性能的影响。结果表明,GO在PF基体中的分散度可达到微米级,且未与PF发生化学反应。适量引入GO,可有效提高PF的力学性能和热稳定性,当GO的质量分数为1.0%时,PF/GO的冲击强度和弯曲模量达到最大值7.15 kJ/m~2和19.57 GPa,分别比纯PF提高了14.04%和17.96%,当GO质量分数为1.5%时,PF/GO热稳定性最好,T_(5%)、T_(max)和800℃残炭率分别比纯PF提高58.3℃,8.2℃和2%。     

PEDOT/石墨烯复合材料的制备及其抗静电性能研究

采用原位聚合法,以氧化石墨烯(GO)为掺杂剂,将3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)原位聚合在氧化石墨烯的表面,制备了部分还原氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(rGO/PEDOT)导电复合材料。实验表明:当m(EDOT):m(GO)=1:1时制备的复合材料具有良好的水分散性,电导率为2.56S/cm。用全反射红外光谱和拉曼光谱对其结构进行了表征,并使用透射电镜(TEM)对复合材料在水中的分散性进行了表征。结果表明:PEDOT成功聚合在GO的表面上,且PEDOT的聚合使氧化石墨烯得到了部分还原。将复合材料作为导电填料加入到水性聚氨酯中,测试了涂层的抗静电性、机械性能和热稳定性,在添加量为10%时,涂层的综合性能较好,涂层表面电阻可达1.27×10~9Ω。