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酚醛树脂(PF)具有优异的防腐、阻燃、绝缘等性能,但用于特殊环境下如核动力舰艇装备的表面防护,还须对其进行必要的功能化改性。石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,具备特异的腐蚀防护、耐高能辐照损伤等性能。此外,石墨烯对高分子树脂中瞬态自由基还具有较好的捕获特性。基于此,本论文尝试采用石墨烯对酚醛树脂进行功能化改性,改善其在γ射线辐照下的腐蚀防护、力学等性能。分别采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和苯酚对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰,并通过溶液共混和原位聚合两种方法制备GO/PF功能材料。利用电化学测试和盐雾试验等方法,评估GO/PF复合材料在γ射线辐照下的腐蚀防护性能。具体内容如下:(1)采用改良Hummer’s法制备GO,并利用KH550对GO进行表面修饰,通过溶液共混的方法制备石墨烯分散性良好的KPF复合材料。通过SEM和DLS等表征方法,证明KH550能够改善石墨烯和酚醛树脂的界面作用,阻止GO在树脂中再次发生团聚。电化学测试结果表明:添加GO能够提高PF的腐蚀防护性能。当GO含量仅为0.2 wt%时,复合涂层的腐蚀防护性能较纯PF提高了近2倍。随着辐照剂量的增加,纯PF的腐蚀电流密度由辐照前的22.71nA/cm2,增加到200 KGy时的207.7 nA/cm2,腐蚀电流密度提高了近8倍。说明辐照降解效应降低了纯PF涂层的腐蚀防护性能。而当GO含量为0.2 wt%时,经200 KGy辐照后,KPF复合涂层的腐蚀电流密度为19.44 nA/cm2,其腐蚀防护性能是纯PF的近10倍。表明GO能够保持酚醛树脂在γ环境下的腐蚀防护性能。(2)利用苯酚的还原性对GO进行还原和修饰,采用原位聚合的方法制备分散性良好的GO/PF复合材料。通过FTIR和TEM等测试手段,探究苯酚和GO的还原机理以及YPF复合材料原位聚合的反应机理。电化学测试结果表明:随着GO含量的增加,YPF复合涂层在γ辐照环境下的腐蚀防护性能不断提高。辐照初期的辐照交联效应,能够促进酚醛树脂的交联固化,从而短暂性提高酚醛树脂的腐蚀防护性能。当GO含量为0.2 wt%时,经200 KGy辐照后,其腐蚀电流密度为10.85 nA/cm2,其腐蚀防护性能是纯PF(207.7 nA/cm2)的20倍。盐雾试验同样表明:GO能够降低γ射线对树脂涂层表面造成的损伤,从而提高涂层的腐蚀防护性能。(3)采用FTIR和ESR研究了γ射线对酚醛树脂的降解机理。研究发现:γ射线辐照加速了酚醛树脂的氧化老化速率,导致树脂失去应有的腐蚀防护性能。此外,通过在酚醛树脂基体中添加GO显著降低了树脂酚羟基和亚甲基的氧化程度。说明GO吸附自由基的特性,降低了γ射线对酚醛树脂的氧化老化速率,从而保持酚醛树脂在γ辐照环境下的腐蚀防护性能。(4)电化学测试和盐雾试验结果表明:整个辐照过程中,原位聚合的YPF复合涂层的腐蚀电流密度仅为KPF复合材料的一半。说明原位聚合更能改善GO和酚醛树脂的界面性能,插层生长更有利于提高GO在树脂基体中的分散性。力学性能测试结果表明:GO不仅提高了酚醛树脂的韧性,还降低了γ射线对酚醛树脂力学性能的影响。因此GO改性的酚醛树脂材料,在γ环境下不仅具有优异的腐蚀防护性能,还具备良好的力学性能。