石墨烯重防腐涂层制备及其防腐性能研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tang070932
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在充满酸性溶液、高温度,高湿度的腐蚀环境如矿井环境、化工生产环境中,对于金属的侵蚀现象十分严重。涂层防腐作为一种简单、有效的防腐措施,目前广泛应用于金属保护。拥有良好阻隔性的石墨烯可以作为涂层阻隔剂添加进环氧树脂涂层,减少涂层在固化过程中产生的微小缺陷并提升涂层的防腐性能。本文通过Hummer法和闪蒸焦耳热法分别制备了还原氧化石墨烯(rGO)和煤基石墨烯(cG190V)。将这两种石墨烯通过不同的处理加入到环氧树脂漆料中,制备了在酸性环境下具有良好耐腐蚀性的复合涂层。主要研究内容和结果如下:利用酸化处理的氮化碳纳米片(CNNS)与rGO相互杂化,并改变两者比例添加入水性环氧树脂中制备涂层。通过Raman、XPS、SEM、TEM等表征测试CNNS@rGO表面形貌,并利用电化学测试涂层整体防腐性能。通过分析,可证实CNNS和rGO通过物理的π-π键相互结合,并能够在涂层中均匀分散,从而提升防腐涂层整体的阻隔性。CNNS@rGO1:5/EP在所有涂层中表现为最好的防腐性能。此外,CNNS可有效提升rGO电阻率,并减弱石墨烯与碳钢之间的电偶腐蚀,从而实现涂层对Q235基体更好的保护。利用闪蒸焦耳热的制备方式以煤基煅料为碳源制备了具有低片层结构的煤基石墨稀(cG190V)。改变其加入水性环氧树脂的质量分数,制备了不同的防腐涂层。使用TEM、Raman、XPS等测试表征手段,测试煤基石墨烯的微观结构;利用电化学实验测试煤基石墨烯涂层的防腐性能;通过盐雾试验评估涂层在重腐蚀环境中的长效防腐性能。结果表明,煤基石墨稀涂层在阻隔剂质量分数为0.3%时,涂层表现出最好的防腐性能和长效耐蚀性能。通过对比可以发现,利用闪蒸焦耳热法制备的煤基石墨烯具有类似于传统石墨烯的阻隔性。与添加了rGO的涂层对比,添加了闪蒸法制备的煤基石墨烯的涂层中能以更低阻隔剂的质量分数获得更好的防腐性能。本研究采用了CNNS@rGO和cG190V两种材料分别对水性环氧涂层进行改性研究,使涂层在酸性环境下的防腐性能有了极大地提升,对碳材料在重腐蚀环境中防腐防护应用有着实际意义。
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