鋼鐵腐蝕會導致重大的經濟損失、環境負擔和安全隱患,在工業化國家,估計每年的腐蝕成本約占國內生產總值(GDP)的3.34%。因此,研發防止或減緩鋼結構腐蝕的防腐技術,不僅是國家科技發展的重點方向,也是減少經濟損失、促進資源合理利用的緊迫任務。在各種防腐技術中,防腐涂層是最經濟、最常見的方法之一。傳統的溶劑型涂料在生產、施工、干燥和固化過程中會產生大量的揮發性有機化合物(VOCs)。隨著環境問題日益突出,許多國家都制定了環境法規,嚴格控制VOC的排放。因此,水性涂料作為一種環保型涂料,因其極低或無VOCs含量,已成為涂料行業的研究熱點。
水性涂料在應用中也存在一些缺點。由于水的表面張力大,涂層在固化過程中容易產生孔隙,成為腐蝕介質滲透的通道。此外,由于涂層與基材之間的粘附強度較低,涂層在使用過程中會脫落。因此,通常加入低維材料來彌補這一缺點,由于低維材料尺寸小,官能團豐富,可以填充孔隙,增強樹脂與金屬基材之間的附著力。氧化石墨烯(GO)因其理想的二維緊密結構、高比表面積、化學穩定性以及對腐蝕性介質的優異阻隔性能而備受關注。大量研究表明,使用GO的復合涂層能有效提高其耐腐蝕性。但過量的GO(如在WEP中添加0.4wt%)會發生堆積和聚集現象,從而降低了涂層的防腐性能。許多研究都集中在GO的功能改性上,以提高其在水性涂料中的分散性能。然而,很少有研究關注GO填料的結構和形態。GO粒徑對復合環氧涂層防腐性能的影響規律和機理值得進一步深入研究。
通過電化學剝離法合成不同粒徑和氧化程度的氧化石墨烯(GO),然后將GO與環氧樹脂混合,制得水性環氧復合涂層(GO-x/WEP)。 該復合涂層的防腐性能得到了顯著提高,其中GO-3/WE涂層的腐蝕速率最高可達2.92×10−7mm/年,粘附強度最大可達4.4MPa。在3.5wt%NaCl溶液中浸泡2天后,GO-3/WEP的低頻(0.01Hz)阻抗模量從1.68×107Ω·cm2增加到6.87×108Ω·cm2。研究表明,減小氧化石墨烯片材的粒徑,提高GO片材的氧化程度,可以有效提高涂層的防腐性能。因此,本研究對進一步提高氧化石墨烯改性水性環氧樹脂的防腐性能具有重要的理論價值,對水性防腐涂料的發展具有重要意義。
復合涂層制備工藝 含氧化石墨烯的水性環氧復合涂層的制備工藝。
數據來源與出處 相關研究成果以“Enhanced anticorrosion of waterborne epoxy coatings by electrochemical exfoliated graphene oxide”為標題發表在《Progress in Organic Coatings》上。
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