铝合金具有优良的导热导电性能、比刚度、比强度、延展性和易加工性而被广泛用于航空航天、汽车、电子、食品等各个领域,其表面处理和腐蚀防护十分重要。近年来,为替代有毒铬酸盐处理,对利用硅烷进行金属表面处理的可行性进行了很多研究。但硅烷膜厚度一般不超过微米级,并且脆性较大,不宜作为独立膜层使用。另一方面,石墨烯被认为是潜在的理想防腐材料,而利用氧化石墨烯构建硅烷/石墨烯复合膜的研究还很少。本文利用硅烷和氧化石墨烯(GO)构建了耐热、耐蚀、厚度达几微米至几十微米的复合膜层,并通过调控石墨烯在硅烷膜层中分布方式对硅烷/石墨烯复合膜性能进行了进一步改善。首先通过提高水解液浓度及延长水解时间制备了大厚度的硅烷膜。短时间内水解液中以GPTMS单体及二、三活性低聚体为主,含有大量的活性硅醇;而长时间水解后,水解液中活性硅羟基减少,分子量增大,水解液粘度增大。利用活性硅醇交联形成的较厚硅烷膜耐蚀性更好。通过氧化石墨烯的片层结构调控可以解决硅烷膜的脆性及厚度问题。氧化石墨烯(GO)与Al3+复合在铝合金表面形成凝胶膜,固化过程中GO被铝部分还原,Al3+与GO交联可以提高GO薄膜的强度。GPTMS水解液中加入GO溶液后,活性硅醇优先在铝合金表面吸附,然后接枝GPTMS的GO片层通过硅醇缩合吸附到表面,组装制备了厚度达十几微米的GPTMS/还原氧化石墨烯(GPTMS/rGO)复合膜层。复合膜层具有良好的附着力,GO片层可以将压力分散,同时抑制微裂纹的产生与发展,从而提高膜层的显微硬度。GPTMS和GO片层的热学性能及堆叠结构使得GPTMS/rGO具有很好的热稳定性及耐热冲击性,并具有良好的屏蔽性能和耐紫外老化性能。TEM横截面观察证实GPTMS/rGO内两平行片层间大约7-10nm,约2-4个硅醇单体大小,限制了硅醇在垂直GO片层方向上的交联生长,即GPTMS/rGO内石墨烯片层阻断了线性和环状硅氧烷的生成,降低了硅烷的交联度。因而尝试利用氟硅烷对膜层的形成过程进行调控以改变GO片层的分布方式,以获得更好耐蚀性的复合膜(FG/rGO)。氟硅烷基本上均匀分散在膜层内,-CFx为低表面官能团,改变了水解液的局部浸润性,从而改变了亲水的GO片层的吸附方式,GO在膜层内不规则分布且片间距增大,使硅烷交联度增加。测试结果表明FG/rGO 比 GPTMS/rGO具有更好的耐蚀性。通过向硅烷水解液中引入缓蚀剂8-HQ,同时利用位阻效应及苯环间的排斥作用调控GO片层的分布形式,制备了具有一定自愈性的复合膜。将8-HQ与GPTMS复合后,与GO形成复合膜层(HG/rGO),GO片层在膜层内呈网状分布,膜层表面平整,表面无褶皱,微孔缺陷减少。复合膜层破损后,8-HQ与Al3+反应,生成难溶的AlQ3络合物阻塞微孔及裂纹,可阻碍裂纹向纵深发展,从而膜层具有更好的耐蚀性。