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单一的环氧树脂作为防腐涂层存在成膜性差,在成膜过程中容易形成针孔和微裂纹,使得环氧涂层对腐蚀性介质的屏蔽性差,严重阻碍了环氧涂层在防腐领域的应用。石墨烯(G)具有二维片层结构,具有良好的片层阻隔性、力学性能和导电性等;锌粉的化学性质活泼;超疏水表面憎水。这些都能够改善涂层耐腐蚀性能。但它们也存在相应的缺陷与不足,涂层中石墨烯含量高导致其导电性增加,引起涂层和金属界面发生电偶腐蚀,含量低影响涂层的阻隔性能;锌粉含量与粒径影响涂层致密性;超疏水涂层制备工艺复杂且存在耐久性差等问题。本论文综合以上因素,研究石墨烯含量、锌粉粒径与含量以及涂层表面超疏水性对防腐性能的影响。具体如下:(1)采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和水合肼对氧化石墨烯(GO)水溶液进行改性还原处理,制备PVP@rGO/EP复合涂层。通过对复合涂层的表面结构、吸水率、导电率和阻隔性测试与表征,得出在水性环氧树脂中添加PVP@rGO能改善涂层成膜性降低表面微孔,并且随着PVP@rGO含量的增加(≤0.75wt%)涂层吸水率减小,导电率增加,阻隔性能增加。动电位极化(Tafel)和交流阻抗(EIS)得出0.5wt%PVP@rGO涂层的腐蚀电压(Ecorr)最高为-0.20 V,腐蚀电流密度(Icorr)最低为3.70×10-9 A/cm2,电荷转移电阻(Rct)最大为643.08 KΩ/cm2,表明0.5wt%PVP@rGO涂层的耐腐蚀性能最好。(2)采用硅烷改性剂和机械球磨对锌粉进行处理,通过扫描电子显微镜(SEM)、粒径分析仪、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)等对锌粉的微观结构、粒径大小及分布、化学组成及晶体结构进行表征分析。探究不同球磨时间对锌粉粒径大小和分布的影响,得出球磨6 h锌粉粒径最小(大约1.0μm)且最集中。通过对不同粒径锌粉复合涂层的附着力、硬度和电化学性能进行表征,得出锌粉粒径为1.0μm(球磨6 h)添加在水性环氧涂料中所制备的复合涂层耐腐蚀性能最好。(3)探究复合涂层中PVP@rGO添加量为0.5wt%和锌粉粒径为1.0μm时,锌粉的最优添加量。通过对复合涂层的附着力、硬度和表面微观结构进行表征得出锌粉添加量为30wt%时涂层的物理性能最好。通过对复合涂层的Tafel和EIS测试得出:30wt%Zn/0.5wt%PVP@rGO涂层的Ecorr最高为-0.18 V,Icorr最小为3.0×10-99 A cm-2.从物理性能和化学性能两个方面得出30wt%Zn/0.5wt%PVP@rGO涂层的防腐性能最好。(4)通过简单的喷涂工艺在环氧涂层表面制备界面复合型超疏水结构。对所制备的复合涂层的超疏水性、机械稳定性和耐化学稳定性进行研究,通过机械磨损试验得出,超疏水涂层经过100次循环摩擦之后其接触角依然在161°以上,通过含砂流水试验验证,经过60 min流水冲击之后其表面接触角只发生轻微变化(174.5°-166°),说明所制备的涂层机械性能稳定。通过在酸(pH=0)、碱(pH=14)、盐(3.5wt%NaCl)溶液中浸泡10天,接触角没有发生变化,说明制备的超疏水涂层具有优异的耐化学稳定性。此外,在3.5wt%NaCl溶液中研究了超疏水复合涂层的Tafel和EIS。测试结果表明:超疏水复合涂层具有较低的腐蚀电流(1.4×10-1111 A/cm2)、较低的腐蚀速率(约1.6×10-7 mm/year)和较大的极化电阻(7.9×104 MΩ·cm2),这说明了超疏水涂层具有非常优异的耐腐蚀性能。