雙酚A型環(huán)氧樹脂是環(huán)氧樹脂中產(chǎn)量最大、使用最廣的一種熱固性樹脂，具有固化收縮率低、成型容易，粘結(jié)能力強(qiáng)、力學(xué)強(qiáng)度高和優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，廣泛應(yīng)用于涂料，粘結(jié)劑和復(fù)合材料等樹脂基體。環(huán)氧樹脂固化形成的三維孔隙、缺陷等導(dǎo)致樹脂基體致密性差、阻隔性能低，抗剪切強(qiáng)度低和摩擦磨損性能差，進(jìn)一步限制了其在防腐耐磨等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

    近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋功能材料團(tuán)隊(duì)與北京科技大學(xué)腐蝕控制系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)展開合作，在王立平，趙海超研究員及李曉剛，張達(dá)威教授的共同指導(dǎo)下，博士生葉育偉等人設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)克服石墨烯（氧化石墨烯）在溶劑及基體樹脂中的團(tuán)聚問題，成功制備出具有優(yōu)異防腐耐磨性的石墨烯增強(qiáng)型環(huán)氧復(fù)合涂層。通過插層溶膠-凝膠化反應(yīng)制備出了有機(jī)硅/石墨烯雜化材料。該石墨烯雜化材料可以均勻分散至水性環(huán)氧樹脂中，并具有一定的電活性，可在金屬基底表面誘導(dǎo)鈍化膜的形成，協(xié)同抑制腐蝕的發(fā)生（Carbon, 2019, 142, 164-176）。

    與此同時，研究人員采用化學(xué)改性法將多面體低聚倍半氧硅烷（POSS）接枝在氧化石墨烯（GO）表面制備出了超疏水的POSS-GO納米片，并實(shí)現(xiàn)了其在諸多有機(jī)溶劑（如無水乙醇，四氫呋喃，二甲苯等）中優(yōu)異且穩(wěn)定的分散。將所制備的POSS-GO添加至環(huán)氧樹脂中，探究其在模擬海水中的腐蝕防護(hù)行為及摩擦學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧涂層在經(jīng)過POSS-GO強(qiáng)化后硬度，結(jié)合強(qiáng)度，韌性均得到不同程度的提高；在模擬海水中浸泡150天后，添加0.5wt%POSS-GO的環(huán)氧復(fù)合涂層表現(xiàn)出最高的阻抗模量及最低的吸水率；同時，0.5wt%POSS-GO增強(qiáng)型環(huán)氧復(fù)合涂層在模擬海水中表現(xiàn)出最低的摩擦系數(shù)及磨損率。相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在腐蝕領(lǐng)域頂級期刊Corrosion Science （2019, 147, 9–21）。

    上述研究工作獲得了中科院百人計(jì)劃（Y60707WR04）、中科院前沿科學(xué)研究計(jì)劃（QYZDY-SSW-JSC009）、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)（XDA13040601）以及浙江省石墨烯重大科技專項(xiàng)（2015C01006）的資助。

圖1原始石墨烯在基體樹脂中的TEM圖（a）及整體分布（b），改性石墨烯在基體樹脂中的TEM圖（c）及整體分布（d）， （e）各涂層的氧氣滲透率， （f）各涂層的吸水率圖2 （a）（b）純環(huán)氧涂層， （c）（d） 含0.5wt%氧化石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層， （e）（f） 含0.5wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層， （g）（h） 含1wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層

圖2 （a）（b）純環(huán)氧涂層， （c）（d） 含0.5wt%氧化石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層， （e）（f） 含0.5wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層， （g）（h） 含1wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層

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