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    含磷石墨烯的制備及復合涂層的耐蝕性能

    618   編輯:中冶有色網   來源:李玉峰,張念飛,劉麗爽,趙甜甜,高文博,高曉輝  
    2024-04-11 16:13:19
    金屬材料在使用環境中很容易因發生化學或電化學腐蝕而遭受破壞,從而造成事故和損失 施加涂層是目前最有效、最經濟、應用最普遍的防腐蝕方法 石墨烯作為一種片層結構的納米材料,當作為水性涂料的納米填料時不僅環境友好,而且其超大的比表面積,可以起到很好的屏蔽作用 石墨烯片層通過重疊平行排列形成致密的防滲層,使得H2O、O2及有害離子(Na+、Cl-)的侵入路徑延長,從而提高復合涂層的防腐蝕性能[1, 2] 然而由于高比表面積和強范德華力,石墨烯片層容易聚集在一起,限制了應用[3] 通過化學接枝的共價改性[4]或引入改性劑的非共價改性[5]均可以改善石墨烯片的分散性,顯著提高石墨烯復合涂層的防腐蝕性能 磷酸基團具有強大的金屬螯合能力,可以與鐵、鎂、銅等多種金屬進行螯合,磷羥基可以與金屬表面形成穩定的P-O-Fe/Mg/Cu共價鍵,形成一層致密的單分子保護膜,提高涂層對金屬表面的附著力和防腐蝕性能[6, 7] 在石墨烯中引入磷酸基團,可結合兩者的優點,不僅使石墨烯具有優良的分散性和物理屏蔽作用,而且磷酸基團通過共價鍵的結合生成鈍化膜,發揮了限制腐蝕介質擴散的作用[8] Huang等[9]通過丙烯酸乙烯酯磷酸功能單體對氧化石墨烯(GO)進行功能化再與環氧樹脂復合,復合涂層具有優異的耐腐蝕性能 Ding等[10]利用制備的羥基環氧磷酸鹽單體增強石墨烯在環氧樹脂中的相容性,從而使涂層具有良好的防腐蝕性能 然而,這些報道均是在石墨烯片層表面接枝磷酸基團,磷酸基團的含量相對較少,沒有充分發揮出磷酸基團與金屬的螯合作用 因此,有必要制備出高含量含磷石墨烯的復合涂層,以充分發揮石墨烯和磷酸酯基團的協同作用,提高涂層的腐蝕防護性能 本文以含磷酸酯基團豐富的植酸(PhA)為原料,采用熱解法制備含磷石墨烯[11],并以硅樹脂為成膜物制備了含磷石墨烯/硅樹脂(PhA-G/SiR)復合涂層,進而對比研究了復合涂層的耐蝕性能以及含磷石墨烯含量的影響 1 實驗方法1.1 含磷石墨烯(PhA-G)的制備 將PhA放到鼓風干燥箱中,在150℃加熱4 h除去水分,使之形成凝固狀態 然后在管式氣氛爐氮氣中920℃熱解2 h,自然冷卻到室溫 將得到的產物分散于無水乙醇中,700 W超聲2 h,離心回收乙醇懸浮液中的固體,40℃真空干燥8 h得到PhA-G 1.2 硅樹脂(SiR)的制備 采用溶膠-
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