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外界侵蚀性离子和生物腐蚀是引起钢筋混凝土结构耐久性破坏的重要因素。混凝土表面防护涂层是防止侵蚀性离子传输和生物腐蚀,提升混凝土耐久性的重要技术。但目前常用涂层仍存在防腐蚀性能单一、易老化、服役寿命短等问题,且混凝土表面涂层较少考虑生物侵蚀因素;此外,常用的防污涂料多运用于海洋船舶防污领域,大多为有毒防污材料,而环保型低表面能防污涂料又存在力学性能差等问题。氧化石墨烯是一种能显著增强涂层对基材的附着力,提升涂料的耐磨性和防腐性的纳米材料,但其在聚合物中存在着分散性差的问题。本文围绕以上问题设计并制备了满足基本力学性能的低表面能丙烯酸树脂,并探讨了功能性单体的类型和掺量对树脂性能的影响;在此基础上,将通过乙烯基三乙氧基硅烷(A151)有机化接枝的改性氧化石墨烯(FGO)掺入上述制备的低表面能丙烯酸树脂中,制备了抗腐蚀性能优异的氧化石墨烯/低表面能丙烯酸树脂复合涂层,并研究了该涂层对混凝土的防护作用与效果。本文的具体研究内容和取得的主要成果包括:(1)采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)单体设计制备了硅改性、氟改性和硅氟协同改性的低表面能丙烯酸树脂。结果表明,所制备的低表面能丙烯酸树脂的化学结构符合预期结果,单体转化完全。氟改性和硅氟改性丙烯酸树脂具有较低表面能,表面能最低为23.3 mJ/m~2,抑菌率达99.9%,同时兼具良好的耐化学侵蚀性能和较低的吸水率。硅改性树脂和硅氟改性的树脂在水泥净浆表面的附着力高,附着力最高等级为5A。(2)采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并以GO表面的羟基作为反应活性点,将A151偶联剂接枝到氧化石墨烯上制备了改性氧化石墨烯(FGO)。将GO和FGO分散于丙烯酸酯单体中,并通过原位聚合法制备了氧化石墨烯/低表面能复合丙烯酸树脂涂料。结果表明GO和FGO有效增强了涂层的韧性和抗海水侵蚀能力;FGO在树脂中的分散性能优于GO;FGO的最佳掺量为0.15%,其90天的氯离子渗透量为2.4 mg/l。(3)研究了改性氧化石墨烯/低表面能丙烯酸树脂涂层抗紫外老化性能及其在不同腐蚀环境下(抗菌性能、海水侵蚀、有机酸侵蚀)对混凝土的防护效果。研究结果表明,1000 h紫外老化后,改性氧化石墨烯/低表面能丙烯酸树脂涂层的老化率为6.1%,低于环氧涂层为(95.4%)和沥青涂层为(34.1%);其抗大肠杆菌率为99.9%,28天霉菌测试后,表面无霉菌生长;90天海水侵蚀后,试件表面0-0.5 cm深度处氯离子浓度为49.93 mg/L,略高于与环氧玻璃鳞片涂层(45.13 mg/L);30天高浓度有机酸侵蚀下,涂层表面完好,劣化率为10.3%,远低于其它两类涂层(环氧涂层为64.3%,沥青涂层为100.0%)。