石墨烯基二维材料改性防腐涂料研究进展
石墨烯的制备和改性及其与聚合物复合的研究进展
３ 贵州大学喀斯特环境 与地质灾害 防治教育部重点实验室 ， 阳 ５ ０ ０ ； 贵州大学林学院 ， 阳 ５ ０ ０ ） 贵 ５０ ３ ４ 贵 ５ ０ ０
摘要
口 口
石墨烯是 ２ ０ 问世的一种具有单层二 维蜂 窝状 晶格结构 的碳 质新材料 ， ０４年 也是性 能优异 的新型纳米
复合材料 填料 。介绍 了石墨烯的结构、 制备方法 ； 重点论述 了石墨烯表 面接枝 以及聚合物基／ 石墨 烯复合材料制备 的
研 究进 展 晴 利 用 石墨 烯 的 高强 度 、 导 电率 等 优 异 性 能 可 以赋 予 聚 合 物 更加 优 异 的特 性 。 ， 为 认 高
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石墨烯防腐涂料的制备
石墨烯防腐涂料的制备一、前言石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有高强度、高导电性、高透明性等特点，被誉为“二十一世纪的黑金” 。
近年来，石墨烯相关技术已经在多个领域得到应用，其中包括防腐领域。
石墨烯防腐涂料的制备逐渐成为研究者们广泛关注的热点领域。
二、石墨烯防腐涂料的制备方法1.机械剪切法通过机械剪切法，将两个石墨烯层之间插入聚合物等有机物质，形成混合物。
然后，将混合物溶于适当的溶剂中，制备成石墨烯防腐涂料。
2. 化学还原法利用还原剂对氧化石墨烯进行还原，得到石墨烯。
然后，用表面活性剂等化学物质进行改性处理得到石墨烯的稳定分散液。
最后，将石墨烯分散液与适当的聚合物、有机溶剂等混合，制备石墨烯防腐涂料。
三、石墨烯防腐涂料的特点1.涂层结合力强由于石墨烯具有高强度，因此将其加入防腐涂料中，可以增强其结合力，减少脱落现象。
2.防腐性能好石墨烯本身就具有很好的抗氧化性和耐腐蚀性，加入石墨烯后的防腐涂料也会对腐蚀物质有很好的抵抗能力。
3.导电性好石墨烯具有很好的导电性，可以有效地防止静电的产生，降低危险品的起火爆炸的可能性。
4.绿色环保石墨烯防腐涂料可以取代铅、铬等对环境有害的元素，具有绿色环保的特点。
四、石墨烯防腐涂料的应用前景石墨烯防腐涂料逐渐成为防腐领域的研究热点，其在海洋工程、航空航天、核电站等领域的应用前景非常广阔。
同时，由于石墨烯防腐涂料具有绿色环保的特点，还可以用于食品包装、饮用水输送管道等领域。
总之，石墨烯防腐涂料的制备方法多样，具有良好的特点和应用前景，相信在不远的将来将会越来越受到人们的重视和广泛地应用。
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用【摘要】石墨烯是一种具有优异导电、高强度和超薄结构的二维材料，自其发现以来，一直备受关注。
本文探讨了石墨烯表面改性在涂层中的应用。
通过实现石墨烯表面改性，可以增强其与其他物质的相容性和粘附性，提高涂层的耐久性和性能。
石墨烯在涂层中的应用优势主要包括其高导电性和强度优势，可以应用于防腐涂料和导电涂料中。
石墨烯改性涂层的性能优化也是当前研究重点之一。
结合石墨烯的特性和优势，预计石墨烯在涂层领域有广阔的应用前景，为涂层提供了新的可能性。
石墨烯的发现和表面改性对涂层领域带来了重要的突破，为未来涂料技术的发展开辟了新的研究方向。
【关键词】石墨烯, 表面改性, 涂层, 应用, 优势, 性能优化, 防腐涂料, 导电涂料, 可能性, 应用前景1. 引言1.1 石墨烯的发现与特性石墨烯是由石墨经过化学还原、机械剥离等方法获得的一种二维晶体材料，是由一个原子层组成的二维晶体材料。
石墨烯具有很多优异的特性，比如高导热性、高机械强度、高光学透明度等，是一种具有广泛应用前景的新型材料。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功分离出石墨烯，从而引发了全球范围内对石墨烯研究的热潮。
石墨烯具有很高的电子迁移率和热传导率，使其成为理想的导电材料和热导材料。
石墨烯还具有出色的力学性能，比如高弹性模量和强度，使其在纳米材料领域具有广泛的应用前景。
石墨烯的发现为材料科学和技术领域带来了新的突破，为石墨烯在涂层领域的应用提供了强有力的支撑。
1.2 对石墨烯表面改性的重要性石墨烯表面改性的重要性主要体现在以下几个方面：改性可以增加石墨烯与其他物质的相互作用力，提高其在复合材料中的分散性和增强性能；改性可以使石墨烯具有更多的功能化官能团，拓展其在不同领域的应用，如生物医药、传感器等；通过表面改性可以提高石墨烯的稳定性和耐久性，使其更加适合工业化生产和应用。
石墨烯无机复合涂层的研究进展
第49卷第9期2021年5月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.9May.2021石墨烯/无机复合涂层的研究进展费文翔，陶征林(上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093)摘要：首先介绍了无机转化涂层的优势以及分类，然后介绍了石墨烯的结构和性质，综合了纯石墨烯涂层对于防止金属腐蚀的作用以及面临的问题所在，如表面的缺陷，大阴极小阳极现象导致金属局部腐蚀的加速。
最后展开了对石墨烯增强的无机复合涂层研究进展的概述，并展望了石墨烯增强的无机复合涂层未来的发展方向。
关键词：金属腐蚀；石墨烯；无机复合涂层；研究进展中图分类号：TB332文献标志码：B文章编号：1001-9677(2021)09-0006-04 Research Progress on Graphene/Inorganic Composite CoatingsFEI Wen-xiang,TAO Zheng—lin(School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)Abstract:The advantage and classification of inorganic conversion coatings were introduced,andthe structure and properties of graphene were introduced.The effect of pure graphene coating on preventing metal corrosion and the problems faced by it were summarized,such as surface defects,the phenomenon of large cathode and small anode leads to the acceleration of local corrosion of metal.The research progress of graphene-reinforced inorganic composite coatings was summarized,and the future development direction of graphene-reinforced inorganic composite coatings was prospected.Key words：metal corrosion；graphene；inorganic composite coating；research progress金属腐蚀是汽车、石油和天然气等化工行业的一个主要问题。
石墨烯在功能性涂料应用中的研究进展
石墨烯在功能性涂料应用中的研究进展石墨烯是单层二维蜂窝状碳网络结构，平面内由周期性紧密排列的碳六元环构成，各碳原子之间通过sp 2杂化轨道相连接。
它可以卷曲成零维(0D)的富勒烯和一维(1D)的碳纳米管(CNT)，或通过范德华力堆垛成三维(3D)的石墨，因此石墨烯被认为是构成其他碳材料的基本单元。
目前石墨烯可以分为单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯。
顾名思义，单层石墨烯是由一层石墨烯构成；双层石墨烯是由两层石墨烯构成；少层石墨烯是由三到十层石墨烯构成；超过十层则被认为是石墨纳米微片。
不同层数的石墨烯具有不同的物理化学性质。
单层石墨烯完美的碳晶体结构使其具有优异的性能：超强的力学性能，其杨氏模量高达1100GPa，断裂强度高达130GPa；高达200000cm 2/(V·s)的电子迁移率；室温下约5000W/(m·K)的热导率；97.7%的可见光透过率；优异的物理阻隔性；高达2630 m 2 /g 的理论比表面积等。
因此石墨烯被认为是最具诱人前景的新材料之一，在纳米电子器件、储能材料、透明导电膜、传感器、树脂基复合材料等领域引起广泛关注。
在涂料应用方面，利用石墨烯的物理阻隔性能，可提高涂料的防腐、防污、阻燃效果；利用其高导电、高导热性能，可开发导电涂料、散热涂料、电磁屏蔽涂料等。
本文简单总结了石墨烯在功能性涂料方面的一些应用进展，并对其应用趋势进行了分析展望。
1 石墨烯在功能性涂料中的应用现状石墨烯自2004年发现以来，引起了世界各国研发和应用的热潮，被认为是21世纪新材料纪元的引领者和带动者，是未来高技术产业竞争的战略制高点。
石墨烯独特的特点使其在导电涂料、防火涂料、防污涂料和重防腐涂料中得到了广泛的应用。
1.1 石墨烯在导电涂料中的应用传统的导电涂料分为本征型导电涂料和添加型导电涂料，本征型导电涂料是靠树脂自身导电性达到导电的目的，以聚苯胺和聚吡咯为主；添加型导电涂料是通过在涂料中添加导电物质来实现的，导电物质通常为金属粉末和碳系粉末。
石墨烯在聚合物改性中的研究进展
石墨烯在聚合物改性中的研究进展石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有优异的导电性、热导性和机械性能，因此被广泛应用于各种领域。
在聚合物领域，石墨烯的引入可以显著改善聚合物的性能，提高其导电性、热导性和力学性能，因此受到了广泛的关注。
本文将就石墨烯在聚合物改性中的研究进展进行探讨。
一、石墨烯在聚合物中的引入方式石墨烯可以通过物理混合、化学修饰和共混等方式引入到聚合物中，其中物理混合是最为简单的方式，即将石墨烯与聚合物机械混合。
化学修饰是将石墨烯表面进行功能化处理，增强其与聚合物的相容性。
共混是将石墨烯与聚合物在一定条件下共同溶解，形成均匀的混合体系。
不同的引入方式会对聚合物的性能产生不同的影响，因此需要根据具体的应用要求选择合适的引入方式。
二、石墨烯对聚合物性能的影响1.导电性能石墨烯具有优异的热导性能，可以高效传递热量。
在聚合物中引入石墨烯可以提高聚合物的热导性能，改善其对热的传导和散热能力。
这对于一些特殊工程塑料和高性能复合材料的应用具有重要意义。
3.力学性能石墨烯具有优异的力学性能，具有很高的拉伸强度和模量。
在聚合物中引入石墨烯可以显著提高聚合物的强度和刚度，改善其耐热性和耐磨性。
石墨烯的引入可以大大拓展聚合物的应用领域，使其在汽车、航空航天等高端领域得到更广泛的应用。
在石墨烯与聚合物复合材料中，石墨烯与聚合物的相容性是影响材料性能的关键因素。
研究表明，通过对石墨烯进行表面改性处理，可以增强其与聚合物的相容性，提高两者间的相互作用力，从而获得更好的复合材料性能。
石墨烯的表面处理技术对于提高石墨烯与聚合物的相容性具有重要意义。
石墨烯与聚合物复合材料已经在许多领域得到了应用，例如电子器件、导电材料、航空航天材料等。
石墨烯聚合物复合材料在导电材料领域有着广阔的应用前景，可以用于制备柔性电子器件、传感器、导电塑料等产品。
石墨烯聚合物复合材料在汽车和航空航天材料领域也有着巨大的潜力，可以提高材料的轻量化、加工性能和耐热性能。
石墨烯化学改性及其应用研究
石墨烯化学改性及其应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的平面六角形结构的材料，它具有很高的机械强度、热导率和导电率，被认为是一种前景广阔的新型材料。
然而，石墨烯的应用受到其在化学稳定性和生物相容性方面的限制。
为了解决这些问题，石墨烯化学改性被广泛研究。
一、石墨烯化学改性方法石墨烯的化学稳定性可以通过在其表面引入化学官能团来增强。
通常使用的方法有氧化、烷基化和芳基化等。
1. 氧化改性：氧化是最常用的化学改性方法之一，可以通过暴露石墨烯在有机溶剂和强氧化剂下，例如硝酸和过氧化氢，来引入氧化官能团。
氧化石墨烯（GO）的羟基、羧基和酮基等官能团可以提高其在水中的分散性，并可用于制备复合材料和高性能纳米电子器件。
2. 烷基化改性：烷基化是通过与自由基或亲电试剂反应来在石墨烯表面引入烷基官能团。
例如，用溴代烷或卤代乙酸盐可以在石墨烯表面引入烷基官能团，增加了其与有机分子的相容性。
3. 芳基化改性：芳基化包括用芳香族化合物进行反应或热解。
通过用过渡金属催化剂催化石墨烯和芳香族化合物的反应，可以在石墨烯表面引入芳基官能团，增加其化学反应性和电学性质。
二、石墨烯化学改性应用的研究进展通过石墨烯化学改性，可以实现对其物理和化学性质的精确调控，从而扩大其应用范围。
1. 生物医学应用研究石墨烯化学改性后的材料具有更好的生物相容性和生物可降解性。
例如，氧化石墨烯经过PEG化改性后可以在体内通过肝脏进行有效降解。
将石墨烯氧化物与生物大分子（如DNA、蛋白质）进行配合，可以用于有效地传递DNA和制备纳米载药系统，具有很好的药物控释效果。
2. 电子和储能应用研究石墨烯经过化学改性后可以用于制备新型的电子和储能器件。
例如，将石墨烯氧化物与其他功能性纳米材料（如金属纳米粒子和碳纳米管）进行配合，制备出复合材料，可用于电池、超级电容器和光电催化剂等领域。
同时，将石墨烯表面修饰具有机功能分子可以增强其在电路中的性能和稳定性。
3. 其他应用研究石墨烯经过化学改性之后，还可以用于各种领域。
石墨烯在聚合物改性中的研究进展
石墨烯在聚合物改性中的研究进展一、石墨烯的结构特点石墨烯是由一层层的碳原子按照六角形的结构排列而成，形成了具有二维结构的材料。
石墨烯的晶格结构非常稳定，同时也呈现出了许多独特的性质。
石墨烯具有极高的导电性和热导性，是现有材料中最好的导电材料之一；石墨烯具有超高的拉伸强度和模量，是目前已知的最强硬的材料之一；石墨烯还具有极大的比表面积，对气体、溶液中的分子具有很强的吸附能力。
这些独特的结构特点赋予了石墨烯在聚合物改性中独特的优势和应用价值。
二、聚合物改性的技术手段1. 石墨烯增强聚合物复合材料的制备2. 石墨烯改性聚合物的界面调控石墨烯与聚合物之间的界面相互作用对于复合材料的性能起着至关重要的作用。
研究人员通过对石墨烯进行化学修饰，改善了石墨烯与聚合物的相容性，使其能够更好地与聚合物基体相互作用。
也有研究表明，通过在石墨烯表面引入功能化基团，可以提高石墨烯与聚合物的结合强度和界面附着力，从而有效地提升复合材料的性能。
3. 石墨烯的多功能应用除了作为填料材料外，石墨烯本身也具有多种功能，如光学、电磁、生物等功能。
研究人员还将石墨烯与其他功能性材料相结合，制备出了具有多种功能的石墨烯复合材料，如石墨烯纳米复合薄膜、石墨烯导电材料、石墨烯生物医用材料等。
这些多功能复合材料在光电子器件、生物医学领域等方面都具有广阔的应用前景。
四、研究现状及展望目前，石墨烯在聚合物改性领域的研究已经取得了许多重要的成果，但也面临着一些挑战。
石墨烯的制备和处理技术仍然比较复杂和昂贵，需要进一步降低成本，提高产量；石墨烯与聚合物的界面相容性和相互作用机制还不够清晰，需要进一步深入研究；石墨烯在复合材料中的应用还存在一些问题，如在工程应用中的大规模制备、稳定性和耐久性等方面需要进一步完善。
展望未来，随着石墨烯在聚合物改性中的研究逐渐深入，相信石墨烯基聚合物复合材料将会得到进一步的发展和应用。
未来的研究方向主要包括：石墨烯的大规模制备技术、石墨烯与聚合物的界面调控技术、石墨烯复合材料的性能优化等方面。
石墨烯改性环氧富锌底漆的制备及耐盐雾性能研究
即可制得石墨烯改性环氧防腐涂料甲组分。
D90≤10 μm的石墨烯材料耐盐雾性能达3 000 h。
乙组分的制备过程为将两种固化剂按照质量比
另外石墨烯的制备方式也至关重要，目前市面上
例混合均匀后，转移至样品罐中即可。
的石墨烯制备方式主要由氧化还原方法和物理法制
1.3 石墨烯改性环氧富锌涂层的制备
备。通过氧化还原方法制备的石墨烯的晶格结构损坏
Flake Sizes
w（石墨烯）/%
石墨烯片径（D90）/μm ≤10
耐盐雾性能/h 3 000
≤20
2 300
0.75
≤40
1 500
≤90
500
墨烯晶格完整率较高，导电性较好，在涂层中能充分 发挥石墨烯的作用[9]，本文采用的石墨烯均为物理法 制备。 2.2 石墨烯添加量对耐盐雾性能的影响
石墨烯添加量对富锌底漆耐盐雾性能具有较大 影响，随着配方中石墨烯添加量逐渐增加，涂层的导 电性不断增加，通过石墨烯间的搭接，锌粉之间形成 良好的电子传输通道，有效提高锌粉的利用率，更好 发挥锌粉的阴极保护作用。当石墨烯添加量继续增加 时，涂层导电性能不断增加，基材和腐蚀介质之间形成 良好的原电池效应，从而导致出现基材的快速腐蚀[10]， 因此对石墨烯添加量的控制是影响耐盐雾性能的关 键。本文通过添加不同比例的石墨烯量，在其他实验 条件相同的情况下，筛选最佳的石墨烯添加量。图2是 不同石墨烯添加量的环氧富锌底漆在耐盐雾3 000 h 时的照片。当石墨烯添加量为0（质量分数，后同）时，
Sizes (500 h)
表2 不同石墨烯片径的石墨烯改性环氧富锌底漆耐盐雾 测试结果
Table 2 Salt Spray Resistance Test Results of Graphene Modified Epoxy Zinc-rich Primer with Different Graphene
石墨烯在防腐涂料中的研究进展
石墨烯在防腐涂料中的研究进展罗健;王继虎;温绍国;殷常乐;余大洋;吴攸同【摘要】In this paper,the structure,performance,modification method and anticorrosion mechanism of the graphene have been introduced,and the preparation and properties of the anticorrosive coatings thereof are also described.The research progress in graphene-based anticorrosive coatings is summarized.The future development of graphene applied in anticorrosive coatings is given.%介绍了石墨烯的结构、性能、改性方法、防腐机理、防腐涂料的制备及防腐性能的表征方法,总结了近年来石墨烯防腐涂料的研究现状,并对今后石墨烯在防腐涂料中的研究方向进行了展望.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)011【总页数】8页(P69-76)【关键词】石墨烯;防腐涂料;研究进展【作者】罗健;王继虎;温绍国;殷常乐;余大洋;吴攸同【作者单位】上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TQ635.2腐蚀是一种现象，通过化学反应或电化学反应使得材料与周围环境相互作用，造成石油工业、设备和其他基础设施的灾难性损害。
《石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究》范文
《石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究》篇一一、引言随着工业技术的快速发展，防腐涂料在工业领域的应用越来越广泛。
而传统的防腐涂料由于性能上的限制，已经无法满足现代工业对于防腐性能、环保性能以及使用寿命等方面的要求。
因此，研究和开发新型的高性能防腐涂料成为了当前研究的热点。
石墨烯作为一种新型的二维材料，具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于防腐涂料的研究中。
本文旨在研究石墨烯基复合防腐涂料的制备方法及其性能，以期为新型防腐涂料的开发提供参考。
二、石墨烯基复合防腐涂料的制备1. 材料准备本实验采用石墨烯、环氧树脂、防锈颜料、溶剂等材料制备石墨烯基复合防腐涂料。
其中，石墨烯作为主要的功能材料，环氧树脂作为基体，防锈颜料和溶剂起到改善涂料性能的作用。
2. 制备过程（1）将石墨烯进行表面处理，以提高其在环氧树脂中的分散性；（2）将处理后的石墨烯与环氧树脂、防锈颜料等材料混合，搅拌均匀；（3）加入适量的溶剂，调节涂料的粘度和流动性；（4）将涂料进行真空脱泡处理，以消除涂料中的气泡；（5）将处理后的涂料进行包装，即得到石墨烯基复合防腐涂料。
三、石墨烯基复合防腐涂料的性能研究1. 防腐性能通过盐雾试验、浸泡试验等方法对石墨烯基复合防腐涂料的防腐性能进行研究。
实验结果表明，添加石墨烯的涂料具有优异的防腐性能，能够有效抵抗盐雾、潮湿等环境对金属基材的腐蚀。
与传统的防腐涂料相比，石墨烯基复合防腐涂料的防腐性能有了显著的提高。
2. 物理性能通过涂层硬度测试、附着力测试等方法对石墨烯基复合防腐涂层的物理性能进行研究。
实验结果表明，该涂料具有较高的涂层硬度和良好的附着力，能够满足实际使用的要求。
3. 耐候性能通过人工加速老化试验等方法对石墨烯基复合防腐涂料的耐候性能进行研究。
实验结果表明，该涂料具有良好的耐候性能，能够在恶劣的环境下保持较好的性能稳定性。
四、结论本文研究了石墨烯基复合防腐涂料的制备方法及其性能。
实验结果表明，该涂料具有优异的防腐性能、物理性能和耐候性能，能够满足实际使用的要求。
石墨烯的功能化改性及应用研究
石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。
自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。
然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。
因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。
功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。
改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。
通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。
氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。
还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。
官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。
这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。
共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。
经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。
在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。
在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。
在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。
功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。
尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。
功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。
石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。
石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。
本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。
通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用摘要：防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料，依据涂料应用领域的不同，可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。
一般常见的防腐涂料有环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、富锌涂料等。
鉴于此，本文主要分析石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用。
关键词：石墨烯；防腐涂料；应用1、石墨烯简介1.1、石墨烯的结构石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜，是一种仅有单层原子厚度的二维材料，也被称为单原子层石墨。
石墨烯是世界上已知的最坚硬且最薄的纳米材料，虽然只有1个碳原子厚度，但在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1012Pa。
1.2、石墨烯的制备方法（1）机械剥离法是最早被发现并用于生产石墨烯的方法，该方法对于实验设备要求极低，操作简便，效果明显，并且获得的石墨烯样品的质量很好。
因此，实验室生产以及石墨烯用量偏小的公司，大多使用该方法来制备石墨烯。
主要是将机械力作用在石墨表面，使其受力剥离，由原来的多层变为一层或数层。
（2）氧化还原法是当前制备石墨烯最为流行的方法之一，也是实验室批量生产石墨烯所采用的方法。
该方法以石墨或膨胀石墨为原材料，首先将石墨或膨胀石墨加入到浓硫酸中，加入强氧化剂得到蓬松的氧化石墨烯，再加入强还原剂，得到石墨烯。
该法制备周期短，成本较低，设备简单，而且可以得到氧化石墨烯；但制备过程中应用强酸、强氧化物等物质，较为危险，而且得到的石墨烯有较多缺陷，如电学和力学性能不够优异。
（3）外延生长法碳化硅外延生长法：将碳化硅置于高温高压环境中，使硅原子蒸发，将碳原子留在载体上。
该方法可以制备单层大面积石墨烯，其质量十分优异。
但由于制备条件严苛、成本昂贵、转移困难，导致应用受限。
金属催化外延生长法：在超高真空的条件下，将碳氢化合物加到具有催化活性的过渡金属基底表面，并通过加热使吸附在金属表面的气体催化脱氢得到石墨烯薄膜。
对于碳原子来说要有较低的溶解度，这样才能通过化学腐蚀的方法使石墨烯与基底实现分离，不然不利于石墨烯的后续加工。
石墨烯在防腐防污涂料中的应用研究
第5期石晓凡，等:石墨烯在防腐防污涂料中的应用研究-107-石墨烯在防腐防污涂料中的应用研究石晓凡，贾新磊(滨州学院化工与安全学院，山东滨州256600)摘要:石墨烯凭借其阻隔性能好、屏蔽性能好以及化学稳定性好等特点，在防腐防污涂料领域得到了广泛应用。
本文综合叙述了近年来石墨烯在防腐、防污涂料中的相关内容，归纳了石墨烯的结构特性，总结了石墨烯在防腐、防污涂料中的应用，整理了石墨烯在涂料方面存在的问题'关键词:石墨烯;结构特性;防腐;防污中图分类号:TQ637文献标识码：A文章编号：1008-021X(2021)05-0107-02Application of Graphene in Anticorrosion and Antifouling CoatingsShi Xiaofan,Jin Xinlei(School of Chemical Enginee/ng and SCety of Binzhou University,Binzhou256600,China)Abstract:Graphene has been widely used in the fieN of anti-corrosion and antifou/ng coatings because of its excellent bc/cr performance,outstanding shielding performance and good chemical stabOty.In thO paper,the related contenO of graphene in anti-cormsion and antifou/ng coa—ngs in recent years are comprehensively described,the structural chamcte时Ucs of graphene aoesummaoczed,theappeccatcon oogoaphenecn antc-co o scon and antcoouecngcoatcngscssummaoczed,and theexcstcngpoobeems oogoaphenecn coatcngsaoesooted out.Key words:graphene；structural properties；corrosion protection；antifou/ng在英国的两位科学家通过众多实验成功分离出了石墨烯后，石墨烯进入了人们的眼界，并且得到了广泛的关注。
石墨烯及石墨烯基复合材料研究进展
ＲＥＮ ｅ ｇ ｇ ｎ Ｐ ｎ —ａ ｇ
（ｈ ａｕ ｙｏ ｒ ｔ ｇａ ｄＰ ｃａ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉａ ｎｖｒ ｂ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉａｌ １０８ Ｃ ｉ ） Ｔ ｅＦ ｃｌ Ｐ ｉ ｉ ｎ ａｋｇｎ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｘ ’ｎＵ ｉ ｓ ＂ｆＴｃｎ ｌ ｙ Ｘ ’ｉ７０４ ， ｈｎ ｔ ｆ ｎｎ ｇ ｎ ｎ ｅｉ ｏ ｖ ａ
文献标识码
Ａ
文章编号
１７ ５５ （０２ ０ ０ — ９ ６４— ７２ ２ １）３— １ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ａ ｈｅ ｅ ａ ｄ Ｇｒ ｐ ｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆＧｒ ｐ ｎ ｎ ａ ｈ ｎｅ—Ｂａ ｅ ｎｏ ｏ ｐ ｓｔｓ － ｓ ｄ Ｎａ ｃ ｍ ｏ ｉｅ
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石墨烯的研究进展和应用前景
石墨烯的研究进展和应用前景随着科技的发展，人们对新材料的探索也相应得到了提高。
在众多新材料中，石墨烯在近年来备受关注。
其惊人的电学、物理、化学、力学等多方面的性质让科学家们对它的研究充满了热情，同时也带来了广泛的应用前景。
1. 石墨烯的特点石墨烯是一种由碳元素组成的二维材料。
它的特点在于单层结构、高度柔软、超薄且具有高度的机械强度、导电性和热极性，同时也有高电子迁移率和良好的机械柔性。
石墨烯单层的厚度在0.3-0.5nm之间，是碳原子在单元胞中沿平面平移形成的六角网格结构，并以sp2杂化形成。
它的物理特性让石墨烯成为下一代电子学、纳米电子学、材料科学、生物体科学等领域的理想材料之一。
2. 石墨烯的制备方法石墨烯的制备一直是一个热点和难点，从石墨中分离出石墨烯也是目前研究的难点之一。
石墨烯的制备方法主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械剥离法以及溶液剥离法等。
其中，化学气相沉积法是当前最主要的制备方式。
其实现方法为，在石墨表面加热并用气体环境使气体分解，产生碳和其他物种；随后，将碳沉积在金属基底上，形成石墨烯。
物理气相沉积法是以低温的物理操作还原二氧化碳到石墨。
机械剥离法通过对石墨表面进行力度控制，可实现石墨烯的剥离。
溶液剥离法通过溶解或剥离石墨中的小负载杂质，最终实现石墨烯制备。
3. 石墨烯的潜在应用由于石墨烯的非常规结构和独特特性，它在不同领域的应用过程中都显示出各自的潜在优势。
首先，石墨烯具有出色的抗氧化、耐磨性能和良好的导电性，因此在电子器件应用中具有广泛的应用前景。
其次，石墨烯在化学、生物物理、生物传感、芯片技术以及医学探测等领域也拥有巨大的应用前景。
此外，石墨烯还可以用于制备复合材料、增强材料、润滑剂、防腐涂料、聚合物，以及光伏发电等等方面。
总之，石墨烯的研究和应用前景仍有很大的发展空间。
随着石墨烯制备技术的不断改进和大规模生产技术的逐步完善，相信石墨烯将会进一步发挥其潜力，成为21世纪的重要材料之一。
石墨烯的制备及其在金属防腐中的应用进展
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一
往往存 在一 定 的厚度 和尺寸 差异 不适合 精 确配 合场 所 的使 用 ； 另 一方 面 ， 一些 聚合 物 不 耐高 温 ， 同 时还 会 显
著改 变基材 的物 理性 能 。近年 来 ， 由于 成 功实 现 了利 用化 学气 相沉 积 （ Ｃ ＶＤ ） 技 术在金 属表 面制 备大 面积 的
。
标 。其 中， 金 属表 面覆 膜处理 技术 得到 广泛 的应 用 ， 这
些 技术 往往 是 用某 些 材 料 （ 如 异 种金 属 、 陶瓷 、 金 属 氧
化物 、 非金 属聚 合 物 等 ） 包 裹在 金 属 表 面 ， 以避 免 其 表 面与 空气 、 水或 其它腐 蚀环境 直 接接触 ， 从 而达 到 防止 腐 蚀 的 目的 。这 些包裹 材料 大都 因其 自身不 足 而难 以
结构 ， 厚度 只有 ０ ． ３ ３ ５ ｎ ｍ。它可 以翘 曲成零 维 的 富勒
来在金 属 防腐 中的一 些应 用研 究进展 。
关 键词 ： 石 墨烯 制备 方法 ； 防腐 ； 应 用
中图分 类号 ： Ｔ Ｂ ３ ７ ； Ｔ Ｇ１ ７ ４ ． ２
文献标 识码 ： Ａ
烯， 卷 曲成一 维 的碳纳米 管或 堆垛成 三维 的石 墨 ， 因此
ｗｈｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｗｒ ａ ｐｐ ｅ ｄ ｕ ｐ ｉ ｎ ｔ ｏ ０ Ｄ ｂｕ ｃ ｋｙ ｂａ ｌ ｌ ｓ ， ｒ ｕ ｌ ｌ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ １ Ｄ ｎ ａ ｎ ｏｔ ｕ ｂｅ ｓ ｏｒ ３ Ｄ ｇ ｒ ａ ｐ ｈｉ ｔ ｅ
同时其 电子结 构会 随着其 层数 的增加 而 产生 显 著 的变
化， 当层 数 达 到 １ ０层 时 就 表 现 出 三 维 石 墨 的 特 征 ｊ 。
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料，具有优异的物理和化学特性，因此在材料科学领域引起了广泛的关注。
石墨烯表面的改性是指在石墨烯表面上引入不同的官能团或分子，以改变石墨烯的表面性质，增强其性能和功能。
石墨烯的表面改性可以通过以下几种方法来实现：1. 化学改性：通过将石墨烯与不同的官能团反应，例如氧化石墨烯（GO）可以与氨基、羟基、酰基等官能团反应，形成具有不同性质的改性石墨烯。
化学改性可以改变石墨烯的电子结构、光学性质、表面活性等特性。
2. 物理改性：通过机械力或热力对石墨烯进行改性，例如拉伸、弯曲、压实等处理可以改变石墨烯的形状和结构，从而改变其性能。
3. 生物改性：利用生物分子的特异性与石墨烯反应，可以在石墨烯表面上引入生物活性基团，实现生物功能化。
通过与蛋白质、DNA等分子相互作用，可以使石墨烯表面具有生物识别和生物传感功能。
1. 防腐涂层：将石墨烯引入防腐涂层中，可以增强涂层的抗腐蚀性能。
石墨烯具有良好的屏蔽性能，可以阻挡氧、水、盐等腐蚀性物质的侵蚀。
石墨烯的高导电性还可以在涂层表面形成保护层，防止腐蚀发生。
2. 纳米复合涂层：将石墨烯与其他纳米材料复合，可以制备出具有优异性能的涂层。
石墨烯的大比表面积和高机械强度可以增强涂层的附着力和耐磨性；石墨烯的高导热性可以提高涂层的导热性能。
3. 摩擦减少涂层：石墨烯在表面涂层中具有优异的润滑性能，可降低物体之间的摩擦。
石墨烯涂层可以应用于机械零部件、汽车发动机和减摩材料等领域，减少能量损耗和磨损。
4. 光学涂层：利用石墨烯的吸收、散射以及折射等性质，可以制备出具有特殊光学性能的涂层。
石墨烯涂层可以用于制备反射镜、透明电子器件和太阳能电池等。
石墨烯的表面改性可以有效改善石墨烯的性能和功能，并将其应用于涂层领域。
未来随着对石墨烯性质的更深入了解和改性方法的不断发展，石墨烯在涂层中的应用潜力将得到进一步发掘。
石墨烯基材料及其应用技术研究
石墨烯基材料及其应用技术研究一、引言石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有高强度、高导热、高导电等优异性质。
近年来，石墨烯的研究领域不断拓展，尤其是基于石墨烯的材料开发和应用技术研究已成为研究热点。
本文将重点阐述石墨烯基材料及其应用技术研究的进展情况和发展前景。
二、石墨烯基材料的制备方法1.机械剥离法机械剥离法是一种制备石墨烯的传统方法，其原理是采用机械力将普通石墨材料从其表面剥离出单层石墨烯。
然而，这种方法制备的石墨烯质量较低，且剥离过程比较耗时，不适合大规模生产。
2.化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将气态化合物在石墨或其他基底表面进行反应，使其沉积成薄层的方法。
该方法制备的石墨烯具有较高的质量和可控性，是一种重要的制备方法。
3.化学还原法化学还原法是将氧化石墨通过加热硫酸等还原剂还原成石墨烯的方法。
该方法成本较低，但由于还原过程中会生成大量副产物，制备的石墨烯质量较难控制。
4.化学剥离法化学剥离法是将氧化石墨通过酸处理、高温烘干等方式制备出单层石墨烯的方法。
该方法操作简便，但易造成环境污染。
三、石墨烯基材料的应用技术1.石墨烯波导石墨烯具有高导电性和高透明性的双重特性，可以用于制造光电器件，例如石墨烯波导。
石墨烯波导是一种基于石墨烯作为原材料制造的光导器件，具有低损耗、高速率等优点。
2.石墨烯场效应晶体管石墨烯场效应晶体管是一种可以控制电流的电子器件，其基本原理是将石墨烯作为半导体材料，利用电场调节石墨烯电荷载流子密度，从而控制器件的电阻变化。
3.石墨烯增强复合材料石墨烯具有高强度、高硬度等性质，可以加入到复合材料中，增强其力学性能。
例如，将石墨烯掺入金属或陶瓷基质材料中，可以显著提高其抗拉强度、硬度等性能。
4.石墨烯电池石墨烯电池是一种基于石墨烯制造的高性能电池，具有高能量密度、长寿命等优点。
石墨烯可以作为锂离子电池的电极材料，同时也可以用于其他类型的电池。
四、石墨烯基材料的市场应用前景石墨烯作为一种新兴材料，具有广阔的应用前景。
石墨烯在涂镀层防腐领域的应用研究及进展
研究现状
2、石墨烯在防腐涂料中的应用。将石墨烯与防腐涂料复合，可以显著提高涂 料的防腐性能。例如，通过在防腐涂料中添加石墨烯，可以增强涂料的屏蔽性能， 提高耐腐蚀性。
研究现状
3、石墨烯在金属防腐中的应用。金属防腐一直是领域中的重要问题，石墨烯 的引入为解决这一问题提供了新的途径。研究人员通过在金属表面制备石墨烯涂 层，显著提高了金属的耐腐蚀性。
未来展望
4、完善石墨烯在涂镀层防腐领域的相关标准与规范。随着石墨烯在涂镀层防 腐领域应用的不断发展，需要建立相应的材料性能评价标准和检测方法，以确保 石墨烯涂镀层防腐效果的可控性和可靠性。
参考内容
引言
引言
石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，因其独特的物理化学性质而受到广 泛。近年来，石墨烯在有机防腐涂层领域的应用研究取得了重要进展。本次演示 将介绍石墨烯在有机防腐涂层方面的应用研究现状、优势、挑战及未来发展趋势。
未来展望
2、拓展石墨烯在涂镀层防腐领域的应用范围。目前石墨烯在涂镀层防腐领域 的应用主要集中在石油、化工、海洋等领域，仍有很大的拓展空间。未来可以探 究石墨烯在其他领域，如环保、医疗器械等领域的防腐应用。
未来展望
3、研究石墨烯与其他材料的复合应用。为了满足不同环境和用途的防腐需求， 可以研究石墨烯与其他材料（如金属、陶瓷等）的复合应用，以达到更好的防腐 效果。
背景介绍
背景介绍
石墨烯具有优异的导电性、力学性能和化学稳定性，这些特性使其在防腐涂 层领域具有广阔的应用前景。石墨烯的引入可以显著提高有机防腐涂层的耐蚀性、 耐磨性和抗老化性能，同时还能提高涂层的附着力和柔韧性。
应用研究进展
1、石墨烯改性有机防腐涂层
1、石墨烯改性有机防腐涂层
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㊀第３７卷㊀第７期２０１８年７月中国材料进展ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡＶｏｌ ３７㊀Ｎｏ ７Ｊｕｌ ２０１８收稿日期:２０１８－０５－２２基金项目:青岛海洋科学与技术国家实验室２０１６年度开放基金资助项目(ＱＮＬＭ２０１６ＯＲＰ０４０９)ꎻ国网浙江省电力公司科学技术项目资助(５２１１ＮＢ１６０００Ｆ)第一作者:王雪珍ꎬ女ꎬ１９８４年生ꎬ助理研究员通讯作者:蒲吉斌ꎬ男ꎬ１９７９年生ꎬ研究员ꎬ博士生导师ꎬＥｍａｉｌ:ｐｕｊｉｂｉｎ＠ｎｉｍｔｅ ａｃ ｃｎＤＯＩ:１０ ７５０２/ｊ ｉｓｓｎ １６７４－３９６２ ２０１８ ０７ ０８石墨烯基二维材料改性防腐涂料研究进展王雪珍１ꎬ卢光明１ꎬ周开河２ꎬ姜㊀山３ꎬ徐孝忠２ꎬ俞红生２ꎬ戚浩金２ꎬ蒲吉斌１(１.中国科学院宁波材料技术与工程研究所ꎬ浙江宁波３１５０００)(２.国网浙江省电力公司宁波供电公司ꎬ浙江宁波３１５０００)(３.中国科学院武汉文献情报中心ꎬ湖北武汉４３００００)㊀蒲吉斌摘㊀要:石墨烯是由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构ꎬ是碳纳米管㊁石墨等其他碳材料的基本单元ꎮ石墨烯具有优异的力学㊁热学和电学性能ꎬ有望在电子㊁传感㊁能源㊁航天㊁防腐等多个领域得到应用ꎮ由于石墨烯具有二维层状结构和大的比表面积ꎬ同时具备对水㊁氧和氯离子等的阻隔特性ꎬ因此在防腐涂料领域具有广阔的应用前景ꎬ逐渐成为防腐涂料研究的热点ꎮ综述了近年来国内外石墨烯基二维材料改性防腐涂料的研究现状ꎬ并对今后石墨烯基二维材料改性防腐涂料的研究方向进行了展望ꎮ关键词:石墨烯ꎻ纳米材料ꎻ环氧树脂ꎻ聚氨酯ꎻ改性防腐涂料ꎻ研究进展中图分类号:ＴＱ６３０ ７㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７４－３９６２(２０１８)０７－０５５１－０９ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＧｒａｐｈｅｎｅＢａｓｅｄＴｗｏ￣ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＭｏｄｉｆｉｅｄＡｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅＣｏａｔｉｎｇｓＷＡＮＧＸｕｅｚｈｅｎ１ꎬＬＵＧｕａｎｇｍｉｎｇ１ꎬＺＨＯＵＫａｉｈｅ２ꎬＪＩＡＮＧＳｈａｎ３ꎬＸＵＸｉａｏｚｈｏｎｇꎬ２ＹＵＨｏｎｇｓｈｅｎｇ２ꎬＱＩＨａｏｊｉｎ２ꎬＰＵＪｉｂｉｎ１(１.ＮｉｎｇｂｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＮｉｎｇｂｏ３１５０００ꎬＣｈｉｎａ)(２.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＮｉｎｇｂｏＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙꎬＮｉｎｇｂｏ３１５０００ꎬＣｈｉｎａ)(３.ＷｕｈａｎＬｉｂｒａｒｙꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＷｕｈａｎ４３００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｇｒａｐｈｅｎｅｉｓａｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｈｏｎｅｙｃｏｍｂｌａｔｔｉｃｅｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｓｉｘ￣ｍｅｍｂｅｒｃａｒｂｏｎｒｉｎｇ.Ｉｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｕｎｉｔｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓꎬｇｒａｐｈｉｔｅａｎｄｏｔｈｅｒｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｇｒａｐｈｅｎｅｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌꎬｔｈｅｒｍａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｉｔｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓꎬｓｕｃｈａｓｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬｓｅｎｓｉｎｇꎬｅｎｅｒｇｙꎬｓｐａｃｅａｎｄａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ.Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌａｙｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｓｗｅｌｌａｓｂａｒｒｉｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｏｗａｔｅｒꎬｏｘｙｇｅｎａｎｄｃｈｌｏｒｉｄｅｉｏｎｓｅｎａｂｌｅｇｒａｐｈｅｎｅａｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｕｔｕｒｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆａｎｔｉ￣ｃｏｒｒｏｓｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｔｈｕｓｍａｋｅｉｔｔｏｂｅａｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｓｕｅ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｍｏｄｉｆｉｅｄａｎｔｉｃｏｒｒｏ￣ｓｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｌｓｏｈａｖｅｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｇｒａｐｈｅｎｅꎻｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓꎻｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎꎻｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅꎻｍｏｄｉｆｉｅｄａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓꎻｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ1㊀前㊀言石墨烯是由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构ꎬ是碳纳米管㊁石墨等其他碳材料的基本单元ꎮ石墨烯具有优异的力学㊁热学和电学性能ꎬ堪称 新材料之王 ꎬ有望在电子㊁传感㊁能源㊁航天㊁防腐等多个领域得到应用ꎮ石墨烯薄膜仅有１个碳原子的厚度ꎬ这赋予了石墨烯极好的力学性能ꎬ其理论杨氏模量达到了１ ０ＴＰａꎬ拉伸强度达到了１３０ＧＰａꎮ同时它还具有非常好的导热中国材料进展第３７卷性能ꎬ热导率达到了５０００Ｗ/(ｍ Ｋ)ꎬ远高于当前最好的金刚石材料ꎮ石墨烯还具有高达２ˑ１０５ｃｍ２/(Ｖ ｓ)的电子迁移率ꎬ是硅的１００倍ꎬ且几乎不随温度变化ꎬ是最有潜力的下一代半导体材料之一[１]ꎮ石墨烯的二维层状结构㊁大的比表面积以及对水㊁氧和氯离子等的阻隔特性ꎬ使其在防腐涂料领域应用前景广阔ꎮ石墨烯基二维材料改性防腐涂料具有以下优点:①能够在化工重污染气体㊁复杂海洋环境等苛刻条件下实现更长的防腐寿命ꎻ②石墨烯的加入大大降低了富锌涂料锌粉的用量ꎬ在锌粉含量减小７０％的前提下ꎬ涂料耐盐雾性能仍是环氧富锌涂料的４倍以上ꎬ满足了涂装材料轻量化的发展需求ꎻ③石墨烯优异的导电性㊁导热性为实现重防腐涂料的功能化提供了条件[２ꎬ３]ꎮ正是基于石墨烯以上的优良特性ꎬ石墨烯改性重防腐涂料越来越受人们的关注ꎬ逐渐成为防腐涂料研究领域的热点ꎮ而氧化石墨烯㊁氟化石墨烯等石墨烯衍生物改性的防腐涂料也获得了广泛的研究ꎮ当前对石墨烯在防腐涂料领域的应用主要是将其作为添加剂ꎬ大量的研究聚焦在其大比表面积㊁阻隔㊁导电㊁导热等特性对防腐性能的影响等方面ꎬ并且取得了丰硕的成果ꎬ相关研究论文和技术专利在最近几年大量涌现ꎮ不仅如此ꎬ许多研究成果已经成功转化为商业产品ꎬ实现了规模化量产ꎬ进入到示范应用阶段ꎮ2㊀石墨烯改性防腐涂料发展现状2 1㊀石墨烯/环氧树脂防腐涂料沈海斌等[４]将石墨烯纳米片掺入环氧树脂涂层中发现ꎬ添加质量百分数为１％的石墨烯ꎬ就能够将涂层的抗盐雾寿命提高５２倍ꎬ达到２５００ｈꎮ而石墨烯的高比表面积及对腐蚀介质优异的阻隔性能都能够改变传统牺牲锌粉的防腐方式ꎬ在显著降低涂层锌粉含量的同时ꎬ提升涂层的抗盐雾性能ꎮ添加石墨烯的涂层在抗盐雾试验中寿命是仅添加锌粉涂层的３倍(表１)ꎮ表１㊀不同石墨烯添加量对环氧富锌防腐涂料性能的影响[４]Ｔａｂｌｅ１㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅａｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅｐｏｘｙｚｉｎｃａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓ[４]ＳａｍｐｌｅＺｉｎｃｐｏｗｄｅｒｃｏｎｔｅｎｔ/ｗｔ％Ｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｎｔｅｎｔ/ｗｔ％ＮＮＳｔｅｓｔ/ｈＺＲ￣１２００４８ＺＲ￣２７００６２４ＺＲ￣３２０１２５００黄坤等[５]以石墨烯为填料ꎬ环氧Ｅ￣４４㊁乙烯基树脂以及环氧有机硅树脂为成膜物ꎬ研制出多种石墨烯复合导静电防腐涂料ꎮ对比验证后得出ꎬ采用环氧Ｅ￣４４为成膜物ꎬ添加质量百分数为１％的石墨烯时制得的石墨烯涂料具有最佳的热导率㊁导电性以及附着力ꎬ是一种理想的重防腐功能涂料ꎮＣｈａｎｇ等[６]将石墨烯添加到环氧树脂中ꎬ制备了一种在室温固化的超疏水涂层ꎮ用透射电镜表征发现ꎬ石墨烯在涂层中没有形成团聚ꎬ说明含有少量含氧基团的石墨烯分散性良好ꎮ在所做的试样中ꎬ石墨烯质量分数为１％的防腐涂层因其所具有的 迷宫效应 极大地延长了腐蚀介质的扩散路径ꎬ导致Ｏ２在涂层中的透过率降低了６０％ꎮ同时ꎬ极化曲线测试显示了石墨烯环氧涂料的保护能力显著高于纯环氧涂料ꎬ其腐蚀电流密度下降了１０倍左右ꎮ这主要由于构建的石墨烯环氧涂料具有良好的疏水特性ꎬ且涂层体系中均匀分散的适量石墨烯增强了对腐蚀介质的屏障作用(图１)ꎮ图１㊀疏水表面以及氧分子在环氧树脂和环氧石墨烯复合物(ＥＧＣ)中穿越的曲折路径示意图[６]Ｆｉｇ １㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｕｒｆａｃｅａｎｄｏｘｙｇｅｎｆｏｌ￣ｌｏｗｉｎｇａｔｏｒｔｕｏｕｓｐａｔｈｔｈｒｏｕｇｈａｎｅｐｏｘｙａｎｄＥＧＣｍａｔｅｒｉａｌｓ[６]Ｌｉｕ等从石墨烯的高效无损分散入手[７]ꎬ系统地研究和表征了石墨烯复合环氧涂层的防腐㊁耐磨性能[８－１１]ꎮ首先ꎬ通过有机合成的石墨烯高效物理分散剂制备石墨烯分散液ꎬ其最大浓度可达５ｍｇ/ｍＬꎬ分散后的石墨烯扫描电镜(ＳＥＭ)照片见图２ꎮ然后ꎬ将分散液添加到环氧树脂涂层体系中ꎬ在人工配制的海水中评价不同石墨烯含量对水性和油性两种环氧体系涂层防护性能的影响ꎬ并探讨了不同复合涂层的耐酸碱性㊁耐候性及耐盐雾性ꎮ对油性环氧树脂的模拟海水溶液浸泡交流阻抗谱图分析发现ꎬ只有有效分散的石墨烯才能够明显增强环氧树脂涂层体系的防腐性能ꎬ均匀分散的涂层体系在浸泡１２ｄ后ꎬ交流阻抗谱图中的低频模值呈现了明显增大的趋势ꎮ在直接添加未经分散石墨烯的环氧涂层中ꎬ浸泡２ｄ后交２５５㊀第７期王雪珍等:石墨烯基二维材料改性防腐涂料研究进展流阻抗谱图就出现了两个时间常数ꎬ说明腐蚀介质已经透过涂层与基底接触ꎮ未经分散而团聚的石墨烯粉体反而更加容易形成水汽通道ꎬ大大降低了涂层的阻隔性能ꎮ图２㊀分散后的石墨烯低倍(ａ)和高倍(ｂ)ＳＥＭ照片[１０]Ｆｉｇ ２㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｄｉｓｐｅｒｓｅｄｇｒａｐｈｅｎｅａｔｌｏｗｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ(ａ)ａｎｄｈｉｇｈｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ(ｂ)[１０]赵新新等[１２]研究了石墨烯对树脂组装的作用ꎬ添加和未添加石墨烯的油性环氧树脂涂层体系的断面ＳＥＭ照片如图３和图４所示ꎮ由于石墨烯对高分子有吸附作用ꎬ在添加石墨烯的样品中ꎬ能够形成高分子包裹石墨烯的单元结构ꎬ这使得树脂分子在组装成高分子材料时更加有序ꎬ固化后的树脂结构也比未添加石墨烯的试样更加紧密㊁缺陷更少ꎮ另外ꎬ孔春龙等[１３]研究表明ꎬ在环氧树脂中加入石墨烯的量并非越多越好ꎬ少量石墨烯的加入可以与锌粉形成有效的微导电循环通路ꎬ从而有效地保证锌粉作为阳极起到保护作用ꎮ而过量石墨烯的加入会导致石墨烯自身之间形成微导电通路ꎬ使得外界腐蚀介质与基体之间形成直接通路ꎬ这反而会加速基体腐蚀ꎮ图５为不同石墨烯含量的环氧涂层在中性盐雾中５００ｈ时的腐蚀情况ꎮ周楠等[１４]利用没食子酸和环氧氯丙烷在碱化条件下反应ꎬ合成了没食子酸基环氧树脂(ＧＥＰ)ꎮ然后使用ＧＥＰ作为石墨烯分散剂ꎬ得到稳定分散的浓度为５ｍｇ/ｍＬ的石墨烯分散液ꎮ将石墨烯分散液添加到双组分环氧树脂涂料(ＥＰ)中ꎬ制得石墨烯环氧复合涂层(ＧＥＰ￣Ｇ０ ５/ＥＰ)ꎬ其中石墨烯的质量分数是环氧树脂的０ ５％ꎮ测试结果图３㊀石墨烯复合环氧树脂断面ＳＥＭ照片[１２]Ｆｉｇ ３㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ/ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅ[１２]图４㊀纯环氧树脂断面ＳＥＭ照片[１２]Ｆｉｇ ４㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｐｕｒｅｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅ[１２]图５㊀不同石墨烯含量的涂层５００ｈ盐雾处理后的防腐效果[１３]Ｆｉｇ ５㊀Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｃｏａｔｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｎｔｅｎｔａｆｔｅｒ５００ｈＮＳＳｔｅｓｔ[１３]表明ꎬ相比于纯环氧涂层ꎬＧＥＰ￣Ｇ０ ５/ＥＰ涂层的极化电阻和耐盐雾性大幅度提高ꎬ涂层吸水率下降０ ２２％ꎮ这主要是因为石墨烯的掺入扰乱了纯环氧树脂固化后的一致取向ꎬ从而增加了腐蚀介质侵入金属基底的路径ꎬ在降低涂层的吸水率的同时也延缓了金属的腐蚀ꎮ余宗学等[１５]使用３￣氨基丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂制备了一种氧化石墨烯￣氧化铝片状杂化物ꎮ将氧化石墨烯￣氧化铝片状杂化物通过原位聚合的方法添加到环氧涂层中ꎬ并采用ＳＥＭ对氧化石墨烯￣氧化铝的分散状态及防腐蚀测试前后的表面形貌变化进行了详细的表征ꎬ同时也利用交流阻抗谱对涂层防腐性能进行了表征ꎮ测试结果表明ꎬ与其它填料相比ꎬ氧化石墨烯￣氧化铝片状杂化物可以非常好地分散在整个环氧涂料体系中ꎬ并且能够显著提高环氧涂层的耐腐蚀性能ꎮＲａｍｅｚａｎｚａｄｅｈ等[１６]报道了一种氨基功能化的氧化石墨烯(ＦＧＯ)ꎬ通过湿法转移制备了ＦＧＯ/环氧树脂复合涂层ꎬ并利用交流阻抗谱和中性盐雾测试表征其防腐性能ꎮ结果显示ꎬ相比于普通的氧化石墨烯/环氧树脂涂层ꎬ当ＦＧＯ在环氧涂层中的质量分数为０ １％时ꎬ涂层的阻隔性和耐盐雾性均有大幅提升ꎬ其耐盐雾测试时间最高可３５５中国材料进展第３７卷达４００ｈꎮ图６显示了纯环氧树脂涂层㊁氧化石墨烯/环氧树脂涂层以及ＦＧＯ/环氧树脂复合涂层在质量分数３ ５％ＮａＣｌ溶液中浸泡２０ｄ和４０ｄ后ꎬ涂层的损伤指数和剥离指数情况ꎮ由图６可知ꎬＦＧＯ/环氧树脂复合涂层具有最佳的防护效果ꎮ这主要是由于ＦＧＯ/环氧树脂复合涂层具有优异的阻隔性能ꎬ延缓了水分子和腐蚀性电解质在涂层中的渗透ꎬ从而抑制了在涂层与金属基材界面处水解形成ＯＨ－ꎬ防止因涂层界面化学键的水解而导致涂层附着力降低ꎬ造成涂层损伤ꎮ图６㊀在质量分数３ ５％的ＮａＣｌ溶液中浸泡２０ｄ和４０ｄ后ꎬＥＰ㊁ＧＯ/ＥＰ和ＦＧＯ/ＥＰ涂层的剥离指数(ａ)及涂层损伤指数(ｂ)(误差线表明每组３个重复数据的误差范围)[１６]Ｆｉｇ ６㊀Ｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｄａｍａｇｅｉｎｄｅｘ(ａ)ａｎｄｃｏａｔｉｎｇｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ(ｂ)ｏｆｔｈｅＥＰꎬＧＯ/ＥＰａｎｄＦＧＯ/ＥＰｃｏａｔｉｎｇｓａｆｔｅｒ２０ｄａｎｄ４０ｄｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｎ３ ５ｗｔ％ＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ(ｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｂａｎｄｒｅｖｅａｌｓｔｈｅｄａｔａｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｖｅｒｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆ３ｒｅｐｌｉ￣ｃａｔｅｓ)[１６]Ｌｉｕ等[１７]研究了聚合物基体与两种不同形状的官能化富勒烯Ｃ６０(ＦＣ６０)和官能化石墨烯(ＦＧ)的结合对环氧涂层摩擦学和防腐蚀性能的影响ꎮ结果表明ꎬ与纯环氧树脂相比ꎬ复合涂层具有更低的摩擦系数㊁更小的磨损痕迹面积和更高的防腐蚀性ꎮ这一方面是由于添加的复合物能对腐蚀介质起到极好的屏障作用ꎬ增加了其扩散路径ꎮ另一方面ꎬ化学官能化的ＦＣ６０和ＦＧ提高了环氧涂层的质量和粘附性ꎬ从而降低了涂层基体的孔隙率ꎬ改变了涂层与钢基体界面的理化性能ꎬ提高了基体的耐腐蚀性能ꎮ其中ＦＧ/ＥＰ涂层较ＦＣ６０/ＥＰ涂层拥有更好的防腐蚀性能ꎮＹａｎｇ等[１８]利用超声法从氟化石墨(ＦＧｉ)中成功剥离了少层氟化石墨烯纳米片ꎮ氟化石墨烯被用作一种新型的防腐填料来增强聚乙烯醇缩丁醛(ＰＶＢ)涂层的物理屏障性能ꎮ交流阻抗测试结果表明ꎬ在涂层基体中加入适量的氟化石墨烯后ꎬ由于氟化石墨烯纳米片对腐蚀介质具有优异的抗渗透性ꎬ从而能够有效防止腐蚀介质渗透涂层到达铜/涂层界面ꎬ使ＰＶＢ涂层保持优异的耐蚀性ꎮ除此之外ꎬ氟化石墨烯自身的绝缘特性也杜绝了其形成电化学腐蚀单元的可能ꎮＰｏｕｒｈａｓｈｅｍ等[１９]提出并制备了用于低碳钢基材防腐的溶剂型环氧/氧化石墨烯纳米复合涂料ꎮ与纯环氧涂层相比ꎬ纳米复合涂层阻隔性能更强ꎬ能更有效地保护基材ꎮ氧化石墨烯分散体在聚合物涂层中的含量是影响纳米复合涂层阻隔性能和耐蚀性的主要因素ꎮ而聚合物涂层中氧化石墨烯的分散程度主要受聚合物基体的粘度和氧化石墨烯的含量这两个因素影响ꎮ聚酰胺硬化剂的粘度比环氧树脂低ꎮ相比于将氧化石墨烯加入到环氧基质中ꎬ加入到聚酰胺硬化剂中所制备的纳米复合材料显示出更好的分散质量和更优异的防腐蚀性能ꎮ此外ꎬ基于电场发射扫描电镜观测结果和电化学测试结果ꎬ含０ １％氧化石墨烯的纳米复合材料具有最佳耐腐蚀性ꎮ在纳米复合涂层中将氧化石墨烯的含量增加到０ ３％和０ ５％(质量分数ꎬ下同)时ꎬ产生的氧化石墨烯发生团聚ꎬ降低了涂层的阻隔性能ꎮＬｉｕ等[２０]通过超声波将石墨烯浆料均匀分散在水中ꎬ再加入聚丙烯酸钠分散石墨烯ꎮ用ＮＨ３ Ｈ２Ｏ溶液将分散液的ｐＨ值调节到８~９ꎬ并加入一些抗沉淀剂(气相二氧化硅)防止溶液产生沉淀ꎬ再以１００００ｒ/ｍｉｎ的速度离心２５ｍｉｎ进一步除去聚集体ꎮ将得到的石墨烯分散液与双组分水性环氧涂料混合后涂覆在钢基材上ꎬ通过开路电位㊁极化稳态曲线和交流阻抗分析表征证实ꎬ０ ５％石墨烯复合涂层的腐蚀速率比纯环氧涂层低一个数量级ꎮＡｈｍａｄｉ等[２１]首先使用氨丙基三乙氧基硅烷(ＡＴＰＥＳ)以溶胶凝胶法将氧化石墨烯硅烷化ꎮ接着将其制成氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合硅烷涂料ꎮ对氧化石墨烯的功能进行表征ꎬ并分别对填充了硅烷化氧化石墨烯和未处理氧化石墨烯的硅烷涂层进行了表征ꎮ结果显示ꎬ氧化石墨烯在硅烷杂化涂层中展现出良好的硅烷化和分散性ꎮ包含硅烷化氧化石墨烯的硅烷涂层在电化学阻抗谱和极化测量中ꎬ与未填充的硅烷涂层相比表现出优异的防腐蚀性能ꎮ张炜强等[２２]将石墨烯/环氧树脂复合涂料用于铝合金防腐ꎬ通过加入石墨烯降低涂料中磷酸锌㊁三聚磷酸铝等防腐颜料的用量ꎬ进而降低涂层面密度ꎮ对比添加不同含量石墨烯的防腐效果ꎬ发现当石墨烯质量分数为０ ３％ꎬ颜料体积浓度为３０％时ꎬ涂层具有较低的面密度和较好的防腐性ꎮ４５５㊀第７期王雪珍等:石墨烯基二维材料改性防腐涂料研究进展关迎东等[２３]对比了石墨烯环氧锌粉涂料和传统环氧富锌涂料的防腐机理ꎬ认为具有优异导电性的石墨烯在低锌含量涂层中的 导电搭桥 作用是石墨烯改性环氧锌粉涂料防腐的关键ꎮ该团队研制了锌含量为４６％的石墨烯改性锌粉涂料ꎬ其耐盐雾性可达１８００ｈꎬ并且无需增涂中间漆便可直接涂装配套面漆ꎬ表现出优异的漆膜封闭性ꎮ薛鹏等[２４]采用预分散工艺制备了易于在涂料中分散的石墨烯浆料ꎮ通过用这种石墨烯浆料代替传统环氧富锌涂料中的部分锌粉ꎬ研制出了一种石墨烯/环氧锌粉复合防腐涂料ꎮ盐雾试验表明ꎬ在石墨烯含量为０ ８％时ꎬ石墨烯/环氧锌粉复合防腐涂料具有最佳的腐蚀防护性能ꎬ耐盐雾时间达到２０００ｈꎬ同时涂层的耐冲击性和附着力均有所提高ꎮ薛守伟[２５]利用３￣氨丙基三乙氧基硅烷(ＡＰＴＳ)分别将纳米氧化锆(ＺｒＯ２)和纳米氧化钛(ＴｉＯ２)接枝到氧化石墨烯(ＧＯ)表面ꎬ制备了不同质量比的ＧＯ￣ＺｒＯ２和ＧＯ￣ＴｉＯ２复合材料ꎬ并比较了它们在环氧树脂中的分散性和涂层耐腐蚀性能ꎮ结果发现:ＧＯ￣ＺｒＯ２(３ʒ１)在环氧树脂中分散性最好ꎻ加入２％ＧＯ￣ＺｒＯ２(３ʒ１)的复合环氧树脂涂料(质量比ꎬ下同)耐腐蚀性最高ꎮＧＯ￣ＴｉＯ２(２ʒ１)在环氧树脂中分散性最好ꎻ加入２％ＧＯ￣ＴｉＯ２(２ʒ１)的复合环氧树脂涂料耐蚀性最高ꎮ此外ꎬ该团队还利用ＡＰＴＳ和γ￣缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(ＧＰＴＳ)将纳米ＺｒＯ２接枝到ＧＯ表面ꎬ制备出不同质量比的ｄＧＯ￣ＺｒＯ２复合材料ꎮ结果表明ꎬｄＧＯ￣ＺｒＯ２(３ʒ１)在环氧树脂中分散性最好ꎬ加入２％ｄＧＯ￣ＺｒＯ２(３ʒ１)的复合环氧树脂涂料耐腐蚀性最高ꎮ张兰河等[２６]用改进原位聚合法合成石墨烯(ＲＧＯ)/聚吡咯(ＰＰｙ)复合物ꎬ以其为填料ꎬ用水性环氧树脂(ＥＰ)为成膜物质ꎬ制备出ＲＧＯ/ＰＰｙ/ＥＰ复合水性防腐涂料ꎮ结果显示ꎬ含１％ＲＧＯ/ＰＰｙ/ＥＰ的涂料对裸钢的保护度为９１ ０２％ꎮ与ＲＧＯ/ＥＰ涂料相比ꎬＲＧＯ/ＰＰｙ/ＥＰ涂料的腐蚀电流密度降低了３８ ６２μＡ/ｃｍ２ꎬ对Ｏ２和Ｈ２Ｏ腐蚀介质具有较好的防护性能ꎮ2 2㊀石墨烯/聚苯胺防腐涂料陈松[２７]将采用吸附￣化学氧化法制备出的氧化石墨烯/聚苯胺复合材料按照１ʒ１００的质量比加入环氧树脂涂层中ꎬ从而得到石墨烯/聚苯胺复合材料￣环氧树脂涂层ꎮ测试结果表明ꎬ石墨烯/聚苯胺复合材料能够提高涂层的防腐能力ꎬ并且当氧化石墨烯与聚苯胺的质量比为１ʒ２０时ꎬ氧化石墨烯/聚苯胺复合材料￣环氧树脂涂层具有最小的腐蚀电流ꎬ为０ ２０４μＡ/ｃｍ２ꎬ仅为纯环氧树脂涂层的１５ ４９％ꎬ具有最佳的防腐蚀效果ꎮ蔡文曦[２８]通过原位化学氧化聚合法制备出改性氧化石墨烯/聚苯胺(ＰＧＯ/ＰＡＮＩ)复合材料ꎬ并将其作为功能性填料和聚苯乙烯混合制得防腐涂料ꎮ对涂料的测试结果显示ꎬ在一定范围内涂层中石墨烯的含量与涂层防腐性能呈正相关ꎬ且复合材料中的ＰＧＯ对防腐效果的提升占据了主导作用ꎮＰＧＯ/ＰＡＮＩ对碳钢底材的钝化作用及对外界腐蚀性物质渗入漆膜的减缓作用是其能够提升防腐性能的主要原因ꎮＰＧＯ/ＰＡＮＩ的加入将漆膜的防腐效率从８５ １６％提升到了９９ ９％以上ꎮ张兰河等[２９]利用苯胺和氧化石墨烯作为原料ꎬ通过原位聚合￣还原法先制备出具有插层状结构的聚苯胺/石墨烯(ＰＡＧ)复合材料(图７)ꎬ再和水性环氧树脂混合后制备出聚苯胺/石墨烯水性环氧涂料ꎮ通过扫描电镜(ＳＥＭ)㊁傅里叶红外光谱(ＦＴＩＲ)㊁Ｘ射线衍射(ＸＲＤ)分析ＰＡＧ的结构和微观形貌ꎬ并利用动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱分析ＰＡＧ水性涂层的防腐性能ꎮ结果表明ꎬＰＡＧ保持了石墨烯的基本形貌ꎬ聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面和片层间ꎬ形成片状插层结构ꎮ当ＰＡＧ浸泡在３ ５％ＮａＣｌ溶液中时ꎬＰＡＧ涂层的阻抗值最大ꎬ腐蚀电流密度为２４ ３０μＡ/ｃｍ２ꎬＰＡＧ对碳钢的保护度达到９４ ２４％ꎬ优于聚苯胺水性涂料的防腐性能(聚苯胺水性涂层涂覆碳钢的腐蚀电流密度和保护度分别为４３ １７μＡ/ｃｍ２和８８ ９７％)ꎮ这主要是由于聚苯胺/石墨烯复合材料在涂层厚度方向上的高阻抗与聚苯胺对金属基底的钝化作用相耦合ꎬ使聚苯胺/石墨烯复合涂层具有较高的阻抗和腐蚀电位(－６５２ｍＶ)以及较低的腐蚀电流密度(２４ ３０μＡ/ｃｍ２)ꎮ此外ꎬ与聚苯胺水性涂层和水性环氧树脂涂层相比ꎬＰＡＧ水性涂层对Ｏ２和Ｈ２Ｏ分子具有更好的屏障性能ꎬ这主要是由于石墨烯自身较高的比表面积(~５００ｍ２/ｇ)ꎬ增大了ＰＡＧ复合材料在水性环氧树脂中的界面面积ꎬ从而增加了Ｏ２和Ｈ２Ｏ等小分子物质渗透路径的曲折程度ꎬ最终提高了水性环氧树脂对这些小分子腐蚀介质的屏障性能ꎮ图７㊀聚苯胺/石墨烯复合材料的制备[２９]Ｆｉｇ ７㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ/ｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ[２９]盛鑫鑫等[３０]采用原位氧化聚合￣掺杂技术制备出一种功能化石墨烯/聚苯胺纳米复合材料ꎬ再将这种复合材５５５中国材料进展第３７卷料按照不同比例与聚苯乙烯在Ｎ￣甲基吡咯烷酮(ＮＭＰ)中共混制备防腐涂料ꎮ在动电位再活化试验中ꎬ涂层的防腐蚀效率随功能化石墨烯/聚苯胺复合材料含量的增加ꎬ从８５ １６％增加到９９ ９８％ꎮ此外ꎬ功能化石墨烯/聚苯胺复合材料的添加使得腐蚀速率由最初的０ １５ｍｍ/ａ降低至１ ６８ˑ１０－４ｍｍ/ａꎮ这主要得益于高长宽比功能化石墨烯/聚苯胺二维纳米片在涂层中的随机分布ꎬ这种随机分布增加了Ｏ２和Ｈ２Ｏ等小分子物质渗透路径的曲折程度ꎬ从而提高了其防腐性能ꎮＪａｆａｒｉ等[３１]通过循环伏安法在铜电极上沉积了一层聚苯胺/石墨烯纳米复合涂层ꎬ并采用动电位极化法和电化学阻抗谱技术对聚苯胺/石墨烯纳米复合涂层在浓度为５％的ＮａＣｌ水溶液中的耐腐蚀性能进行了研究ꎮ动电位极化测试结果显示ꎬ与无涂层的空白样比较ꎬ其腐蚀电位向阳极区移动ꎮ电化学测试还表明ꎬ聚苯胺/石墨烯纳米复合涂层的缓蚀效率为９８ ０％ꎮ这表明聚苯胺/石墨烯纳米复合材料制备的涂层在恶劣环境下拥有优异的耐腐蚀性能ꎮＣａｉ等[３２]通过原位聚合法制备了一种聚苯胺/石墨烯(ＰＡＮＩ/ＲＧＯ)复合材料ꎬ并将这种ＰＡＮＩ/ＲＧＯ复合材料作为填料ꎬ在水性聚氨酯中分散后ꎬ制得了一种防腐涂料ꎮ通过塔菲尔极化曲线㊁交流阻抗谱以及中性盐雾测试等手段对涂层的防腐性能进行表征ꎬ结果表明ꎬ当ＲＧＯ在复合材料中的质量分数为４ ０％且复合材料在涂层中添加质量分数为０ ７５％时ꎬ涂层具有最佳的防腐蚀性能ꎮ这得益于ＲＧＯ在复合材料中构建了曲折通路ꎬ延长了腐蚀介质穿透涂层到达基底的路径ꎬ１２０ｈ的盐雾试验结果同样证明了这一点ꎮ康佳等[３３]以盐酸和聚乙烯基呲咯烷酮(ＰＶＰ￣Ｋ３０)作为掺杂酸和空间稳定剂ꎬ通过原位聚合技术制备得到了一种聚苯胺/石墨烯复合材料ꎮ并将聚苯胺/石墨烯㊁纯聚苯胺㊁石墨烯作为３种不同的填料加入到ＨＧ￣５４Ｃ型水性乳液中制备水性复合防腐涂料ꎮ通过动电位极化曲线和盐雾试验对比分析３种涂层的防腐性能ꎬ结果表明ꎬ添加的聚苯胺/石墨烯复合材料能够有效降低涂层的自腐蚀电流ꎬ从而使聚苯胺/石墨烯涂层相较于其余两种涂层具有最佳的防腐蚀性能ꎮ岳林[３４]采用原位聚合法制备了聚苯胺(ＰＡＮＩ)/氧化石墨烯(ＧＯ)防腐导电复合填料ꎮ研究发现ꎬＧＯ与ＰＡＮＩ的复合使球状ＰＡＮＩ负载在ＧＯ表面和片层之间ꎬ形成有效复合ꎬ克服了ＰＡＮＩ在水中不易分散的缺点ꎮ随着复合材料中ＧＯ含量的增加ꎬ复合材料的水分散性逐渐提高ꎬ导电率先升后降ꎮ当ＰＡＮＩ与ＧＯ比例为１００ʒ１时ꎬ导电率最高ꎮ由于ＰＡＮＩ/ＧＯ复合能够显著提高富锌成膜物的导电性ꎬ当ＰＡＮＩ/ＧＯ复合填料的添加量为１％时ꎬ添加７０ ０２％的锌粉就能达到添加８１ ２７％锌粉防腐涂层的防腐效果ꎮ2 3㊀石墨烯聚氨酯防腐涂料Ｖｉｌａｎｉ等[３５]使用铜箔为衬底ꎬ以甲烷或乙醇蒸气作为碳前体ꎬ用ＣＶＤ方法制备了双层和多层石墨烯样品ꎮ然后通过在四氢呋喃(ＴＨＦ)溶剂中溶解质量分数１０％的聚氨酯(ＰＵ)粒料ꎬ制得载体聚合物溶液ꎮ接着将ＰＵ/ＴＨＦ溶液倒在铜衬底的石墨烯膜上ꎬ待溶剂挥发后ꎬ得到的石墨烯/ＰＵ膜能够有效用于金属防腐ꎮＬｉ[３６]等采用钛酸酯偶联剂改性氧化石墨烯(ＧＯ)ꎬ获得厚度为１ｎｍ左右的钛酸盐功能化石墨烯(ＴＧＯ)ꎮ将ＴＧＯ水溶液混合聚氨酯乳液ꎬ并涂覆于马口铁上以获得涂层ꎮ当ＴＧＯ质量分数达到０ ４％时ꎬＴＧＯ能自发地平行于马口铁表面排列ꎬ其大比表面积得到了充分的利用ꎬ能有效阻隔外界物质渗入涂层到达金属表面ꎬ浸泡９６ｈ后仍没有发生涂层与金属界面的腐蚀反应ꎮ莫梦婷等[３７]采用化学改性和物理分散的方法来提高石墨烯(ＲＧＯ)和氧化石墨烯(ＧＯ)在聚氨酯(ＰＵ)基体中的分散性ꎬ研究了填料加入量对聚氨酯复合涂层防腐性能的影响ꎮ结果表明ꎬ石墨烯和氧化石墨烯都能够显著增强涂层的防腐性能ꎬ最佳的填料添加范围在０ ２５％到０ ５％之间ꎮ另外ꎬＲＧＯ/ＰＵ涂层比ＧＯ/ＰＵ涂层表现出更好的防腐性能ꎮ造成这种现象的原因是ＧＯ丰富的官能团虽然提高了其在基体中的分散性ꎬ但却使其晶格结构受到了不同程度的破坏ꎬ从而影响了其屏障作用ꎮ朱科等[３８]通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(ＩＧＮ)接枝到水性聚氨酯(ＷＰＵ)链段中ꎬ制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合涂层(ＩＧＮ/ＷＰＵ)ꎮ通过原子力显微镜和扫描电镜对复合涂层进行表征ꎬ并研究了ＩＧＮ含量对防腐涂层性能的影响ꎮ结果显示ꎬ随ＩＧＮ含量增加ꎬ涂层硬度提高ꎬ水蒸气透过率下降ꎬ防腐效率增强ꎮ当ＩＧＮ质量分数达到１％时ꎬ涂层硬度级别最高可达２Ｈꎬ水蒸气透过率降低至５１ ９８ｇ/(ｍ２ ｈ)ꎬ与对比空白样相比ꎬ改性后的涂层防腐效率提高了９４ ７０％ꎮＲａｍｅｚａｎｚａｄｅｈ等[３９]将聚异氰酸酯(ＰＩ)共价接枝到氧化石墨烯(ＧＯ)表面ꎬ制备了一种新型的改性氧化石墨烯(ＰＩ￣ＧＯ)ꎬ并将ＰＩ￣ＧＯ作为一种反应型填料加入到聚氨酯树脂(ＰＵ)中ꎬ制备出一种防腐纳米复合涂料ꎮ将之与加入未经改性氧化石墨烯的聚氨酯防腐涂料样品进行性能对比ꎬ电化学阻抗㊁盐雾以及附着力等测试结果表明ꎬ当ＰＩ￣ＧＯ加入质量分数为０ １％时ꎬ制得的复合涂层具有最佳的对离子的阻隔及防腐性能ꎮ2 4㊀其他石墨烯有机复合防腐涂料Ｓｕｎ等[４０]采用原位聚合还原/去掺杂过程制备得到石６５５。