论文部分内容阅读
核动力船舶采用核动力推进技术,长期工作于海洋环境中,船体和舰载装备的表面防护涂层必须具备耐受高能射线如伽马射线辐照损伤的能力,更需要具有优异的防腐等性能。环氧树脂(epoxy)涂层是常用的防腐材料,在伽马辐射长期作用下易出现起泡、开裂等老化现象,最终导致其减弱或者丧失防护性能。石墨烯具有优越的力学、热学、电学等性能,已被广泛应用于众多领域。本课题提出利用石墨烯的高导电性、耐腐蚀以及良好的自由基捕获特性,制备具有优良耐γ射线损伤能力的石墨烯/环氧树脂复合涂层。主要取得了如下研究成果:(1)采用硅烷偶联剂KH560对石墨烯表面进行修饰,用FTIR表征了修饰后石墨烯表面特征基团的变化;将表面功能化后的石墨烯添加于环氧树脂中,制备了石墨烯/环氧树脂复合涂层,通过AFM、TEM等对复合涂层进行表面分析。实验结果证明环氧树脂中石墨烯分散良好,适量石墨烯(0.25wt%)的加入有利于减少环氧树脂涂层表面缺陷,而加入过多的石墨烯(0.5wt%和0.75wt%)则导致涂层表面出现孔洞等现象,使腐蚀防护性能出现了下降趋势。(2)系统研究了不同(表面功能化)石墨烯掺入量对复合树脂涂层的核辐照环境下耐腐性能的影响。实验结果表明该涂层经受280 KGy后,添加石墨烯(含量分别为0.25wt%,0.5wt%和0.75wt%)的石墨烯/环氧树脂复合涂层的腐蚀防护性能明显优于纯树脂,这是由于石墨烯的加入,可以有效减少辐照交联现象的发生,从而减缓涂层老化。石墨烯掺入量为0.25wt%样品,Tafel腐蚀电流最小,具有较正的腐蚀电位,EIS测试表明其阻抗均较其他三种样品阻抗更大,从而说明了加入适量石墨烯的样品(0.25wt%)在伽马辐照环境中具有更优异的耐蚀性能。(3)利用ESR,FTIR和TEM等测试手段,表征了石墨烯在辐照环境中的自由基能力吸附性能。测试数据表明掺入量为0.25wt%样品中自由基产生数量最小,石墨烯吸收自由基种类可能为过氧自由基类,涂层中石墨烯含量过大将影响吸收自由基的效率。(4)通过水热合成方法,在功能化后的石墨烯表面生长Ce O2辐射防护功能性粒子,利用Ce O2@FGO对环氧树脂进行改性,制备了Ce O2@FGO/epoxy复合涂层,并利用Tafel和EIS等测试方法,证明这复合涂层在辐照环境中,具有较好的耐腐蚀性能。