石墨烯/环氧树脂基涂层防腐性能研究及重防腐涂层构建

摘要

水性有机涂层体系以其易于操作、防护效果好、环保等优点，成为金属防腐蚀领域的一个重要研究方向。石墨烯以其优异的物化性能，能够很好的弥补水性涂层的缺点，从而得到效果更佳的防腐涂层。本研究以聚苯胺、聚氨酯、埃洛石为填料制备了环氧树脂基复合涂层，引入石墨烯，制备石墨烯/环氧树脂基复合涂层，再将其作为中间层构建重防腐涂层。通过基本物理性能测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)、塔菲尔极化曲线(Tafel)、电化学阻抗谱(EIS)、盐雾试验(NSS)测试对涂层相关性能进行测试分析。主要研究成果如下:
　　对于环氧树脂基复合涂层，聚苯胺、聚氨酯、埃洛石的引入均能提高纯水性环氧树脂涂层(EP)的防腐性能。测试结果表明当聚苯胺、聚氨酯、埃洛石的含量分别为:1.5wt％(PANEP-15％)、10wt％(PUEP-10％)、0.5wt％(HEP-0.5％)时复合涂层防腐性能最佳。此时，复合涂层腐蚀电位较EP有不同程度的提高，腐蚀电流远小于EP，且复合涂层电荷传递阻抗与阻抗幅模均大于EP;耐盐雾时间分别为40h、38h、36h。
　　对于石墨烯/环氧树脂基复合涂层，当石墨烯含量为0.6wt.％(GEP-0.6％)时，石墨烯/环氧树脂复合涂层的腐蚀电位最大，腐蚀电流最小，涂层电荷传递阻抗与阻抗幅模最大，耐盐雾时间为80h，涂层防腐蚀能力最佳;当石墨烯含量为0.6wt％、聚苯胺含量为1.5wt.％(GPANEP-0.6％)时，复合涂层的腐蚀电位，腐蚀电流与涂层电荷传递阻抗，阻抗幅模均小于GEP-0.6％，耐盐雾时间为78h;当石墨烯含量为0.6wt％、聚氨酯含量为10wt％(GPUEP-0.6％)时，复合涂层的腐蚀电位、涂层电荷传递阻抗与阻抗幅模均大于GEP-0.6％，腐蚀电流小于GEP-0.6％，耐盐雾时间为140h;当石墨烯含量为10wt％、埃洛石含量为0.5wt.％(GHEP-1.0％)时，复合涂层的腐蚀电位、腐蚀电流、涂层电荷传递阻抗与阻抗幅模均大于GEP-0.6％，耐盐雾时间为90h。
　　对于重防腐涂层，以石墨烯/聚氨酯/环氧捌脂复合涂层为中间层的重防腐涂层(H-GPUEP)腐蚀电位较大、腐蚀电流最小，涂层电荷传递阻抗与阻抗幅模最大，耐盐雾时间最长，达到728h，防腐性能最佳。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 石墨烯在防腐涂层中应用现状

1．3 重防腐涂层研究现状

1．4 研究目标与内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

2．1 实验试剂与设备

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 实验方法

2．2．1 氧化石墨烯的制备与还原

2．2．4 石墨烯/环氧树脂基复合涂层的制备

2．2．5 重防腐涂层的制备

2．3 表征分析方法

2．3．5 傅里叶红外光谱(FTIR)

2．3．6 塔菲尔极化曲线(Tafel)

2．4．1 石墨烯XRD分析

2．4．2 石墨烯TEM分析

2．4．3 石墨烯Raman分析

2．5 本章小结

第3章 环氧树脂基复合涂层防腐性能研究

3．1．2 聚苯胺/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

3．1．3 聚苯胺/环氧树脂复合涂层FTIR分析

3．1．5 聚苯胺/环氧树脂复合涂层NSS分析

3．2 聚氨酯/环氧树脂复合涂层防腐性能研究

3．2．1 聚氨酯/环氧树脂复合涂层SEM分析

3．2．2 聚氨酯/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

3．2．3 聚氨酯/环氧树脂复合涂层FTIR分析

3．2．5 聚氨酯/环氧树脂复合涂层NSS分析

3．3 埃洛石/环氧树脂复合涂层防腐性能研究

3．3．1 埃洛石物相与形貌分析

3．3．2 埃洛石/环氧树脂复合涂层SEM分析

3．3．3 埃洛石/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

3．3．4 埃洛石/环氧树脂复合涂层FTIR分析

3．3．5 埃洛石/环氧树脂复合涂层Tafel分析

3．3．6 埃洛石/环氧树脂复合涂层NSS分析

3．4 本章小结

第4章 石墨烯/环氧树脂基复合涂层防腐性能研究

4．1．2 石墨烯/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

4．1．3 石墨烯/环氧树脂复合涂层FTIR分析

4．1．4 石墨烯/环氧树脂复合涂层Tafel分析

4．1．5 石墨烯/环氧树脂复合涂层EIS分析

4．1．6 石墨烯/环氧树脂复合涂层NSS分析

4．2 石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层防腐性能研究

4．2．2 石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

4．2．3 石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层FTIR分析

4．2．4 石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层Tafel分析

4．2．5 石墨烯/聚苯胺/氧树脂复合涂层EIS分析

4．2．6 石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层NSS分析

4．3 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层防腐性能研究

4．3．2 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

4．3．3 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层FTIR分析

4．3．4 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层Tafel分析

4．3．5 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层EIS分析

4．3．6 石墨烯/聚氨酯/环氧树脂复合涂层NSS分析

4．4 石墨烯/埃洛石/环氧树脂复合涂层防腐性能研究

4．4．2 石墨烯/埃洛石/环氧树脂复合涂层基本物理性能分析

4．4．3 石墨烯/埃洛石/环氧树脂复合涂层FTIR分析

4．4．5 石墨烯/埃洛石/环氧树脂复合涂层EIS分析

4．4．6 石墨烯/埃洛石/环氧树脂复合涂层NSS分析

4．5 本章小结

第5章 重防腐涂层构建及防腐性能分析

5．1 重防腐涂层SEM分析

5．2 重防腐涂层基本物理性能分析

5．3 重防腐涂层FTIR分析

5．4 重防腐涂层Tafel分析

5．5 重防腐涂层EIS分析

5．6 重防腐涂层NSS分析

5．7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢