石墨烯氟碳防腐涂料制备、表征及机理研究

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1、2015海洋材料腐蚀与防护大会石墨烯氟碳防腐涂料制备、表征及机理研究赵文杰中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所2015.12.061报告提纲研究背景涂层制备结果与讨论机理分析展望致谢2重大应用需求加快海洋资源开发与利用，是国家和区域发展的重大战略之一-2012年我国海洋总产值超5万亿元，占GDP9.6%，年增幅10%-海疆安全战略：中日钓鱼岛主权之争、南海岛礁主权之争-浙江省是海洋经济大省，区域（舟山、宁波）海洋经济示范新区海洋经济发展强烈依赖于海工装备，需要先进的海洋工程材料陆地转向海洋高可靠、长寿命近海转向远海功能化、无毒化浅海

2、转向深海国务院科技部、发改委中科院浙江省、宁波市graphite全国海洋经济发展海洋工程装备十三五规深海平台、空间站重海洋经济发展规划、高十三五规划划及产业化发展专项大专项技术产业十三五规划3重大应用需求diamond《中国腐蚀调查报告》表明：2014年损失为1.8万亿元严酷的环境腐蚀问题对海洋经济发展构成重大威胁。4研究背景牺牲阳极保护法阴极保护技术海洋外加电流保护法钢结构重防腐有机富锌、无机富锌涂料重防腐涂层技术铅系、铬系防腐涂料传高固含统①铅、铬为重金属，为致癌物质发涂②锌为两性金属，不耐酸碱展低VOC料趋缺③锌粉腐蚀产物易膨胀，破坏涂层结构环境友好势点开发新型环境友好型海

3、洋重防腐涂料迫在眉睫5研究背景石墨烯特性：化学惰性抗氧化性疏水性导电性高径厚比石墨结构碳材料基本构造单元包裹卷曲堆叠开始应用于防腐材料的研制6研究背景世界各国对石墨烯相关产业的研发投入中国制造2025浙江省石墨烯重大专项7研究背景石墨烯已实现量产8研究背景耗能？耗时？不经济？化学气相沉积(CVD)局限于导电基底？电泳沉积(EPD)烘干后不能二次涂装？与基底间优异的结合力石墨烯-有机涂层生产流程简单，涂装方便[1]ChenS.S.,etal.ACSNANO,2011,5:1321.[2]ParkJ.H.,etal.Surf.Coat.Technol.2014,254:1

4、67[3]KrishnamoorthyK.,etal.CARBON,2014,72:3289研究进展（石墨烯+聚苯胺）纵横比导电粘土：200石墨烯：500Chi-HaoChang,etal.Carbon,50(2012)5044-5051.10研究进展（不同类型防腐涂层比较）涂覆不同涂料的钢样在NaCl溶液中浸泡30d后耐腐蚀性能的图片锌环氧涂层在强酸中很快就失效玻璃鳞片涂层在盐酸溶液中也出现了鼓泡现象黄坤等.涂料工业,球形的炭黑填料是隔绝不够严密2015(01)17-2011纳米柔性的石墨烯片层结构，在隔绝性上表现得很突出研究进展（石墨烯层状自组织）0.5wt%2.0wt

5、%N.Yousefi,etal.Carbon,59(2013)406-417.12研究进展（石墨烯聚氨酯防腐涂层）石墨烯的加入大大提高了聚氨酯涂层的防腐性能石墨烯影响了电解液在涂层中的渗透行为石墨烯含量的增加提高了涂层的耐蚀性能YYLi,etal.JMCA,2(2014)14139-14145.13涂层制备原材料采用宁波墨西科技公司提供的石墨烯和氧化石墨烯微片GO分散性优于GG疏水，GO亲水14涂层制备15石墨烯分散剂石墨烯分散后的SEM照石墨烯分散后在乙醇中静置15天后的照片片16涂层制备石墨烯水溶液中分散的TEM照片17涂层制备石墨烯THF溶液中分散的TEM照片18涂层表

6、征-CH-峰2Si-O-Si和C-O-Si峰19涂层表征FEVE断面平滑，断痕较长，较宽GO-FEVE断面断痕分布均匀，0.8%GO出现团FEVE0.05wt%0.1wt%聚亮白色处为氧化石墨烯200.2wt%0.4wt%0.8wt%涂层表征ElectrodeE/mv(SCE)I/A·cm-2corrcorrFEVE-5513.81×10-50.05%GO-5689.56×10-60.1%GO-5141.69×10-60.2%GO-5084.51×10-60.4%GO-5047.61×10-60.8%GO-5318.24×10-6GO的加入有效地提高了涂层的防腐性能GO含

7、量过高时会降低涂层的防腐性能21涂层表征3.5%Nacl溶液中浸泡200h后涂层阻抗谱22涂层表征ElectrodeFEVE0.05%0.1%0.2%0.4%0.8%Rs/Ω•cm272.460.010.011×10-71×10-71×10-70.2-0.4GO-Qfilm/Ω-1·sn·cm-21.36×10-42.99×10-86.95×10-71.0×10-10FEVE3.0×涂层防10-101.7×10-10腐蚀性最好nfilm0.59