【摘 要】
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换热器是重要的能量交换设备,用于换热设备表面的防护涂层要兼顾导热和长效的防腐性能。石墨烯具有优异的导热性能和抗分子渗透性,为复合导热防腐涂层的发展提供了新的机遇。然而,为了获得良好的导热性能,复合涂层中石墨烯的添加量远远高于其在涂层中引起“腐蚀促进活性”的“渗流阈值”,这意味着在针孔、缺陷、磨损等破损部位,石墨烯基复合导热防腐涂层下的金属基体会遭到更严重的腐蚀。本文通过两种不同方式在涂层中引入缓蚀
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换热器是重要的能量交换设备,用于换热设备表面的防护涂层要兼顾导热和长效的防腐性能。石墨烯具有优异的导热性能和抗分子渗透性,为复合导热防腐涂层的发展提供了新的机遇。然而,为了获得良好的导热性能,复合涂层中石墨烯的添加量远远高于其在涂层中引起“腐蚀促进活性”的“渗流阈值”,这意味着在针孔、缺陷、磨损等破损部位,石墨烯基复合导热防腐涂层下的金属基体会遭到更严重的腐蚀。本文通过两种不同方式在涂层中引入缓蚀剂来抑制石墨烯的“腐蚀促进活性”,赋予石墨烯/聚合物复合导热涂层长效的防腐性能,并提出了导电石墨烯在促进缓蚀剂吸附成膜过程中的作用机理。主要研究内容如下:(1)利用模板法制备了中空介孔二氧化硅(HMS)作为纳米容器用来负载苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂,与石墨烯(r GO)通过物理共混制备环氧树脂复合涂层。结果显示,所制备的复合涂层不仅具有优异的导热性能,而且在引入缓蚀剂后,涂层对铜基体的防护性能明显提升。在r GO含量为5 wt.%时,r GO-HMS/环氧涂层的热导率达到1.239 W m-1 K-1,相对于纯环氧涂层提高了596.1%;在3.5 wt.%Na Cl溶液中浸泡35天的EIS结果显示,缓蚀剂引入后,复合涂层的涂层电阻Rc相对未引入之前提升了2个数量级,比纯环氧涂层的Rc高4个数量级。划伤实验表明,缓蚀剂的引入可以显著抑制涂层的“腐蚀促进活性”。(2)采用原位生长的方法,将介孔Si O2化学接枝在石墨烯表面,得到介孔Si O2-石墨烯(Sr GO)材料,利用表面的介孔Si O2作为纳米容器封装BTA缓蚀剂(BTA@Sr GO)后作为填料,制备不同填料含量的环氧复合涂层。结果表明,Sr GO/环氧复合涂层的导热性能的与r GO/环氧涂层相当,尤其是在引入缓蚀剂后。在5 wt.%Sr GO填料添加量下,复合涂层的热导率达到1.196 W m-1 K-1,相对于空白环氧涂层提升了571.9%;在3.5 wt.%Na Cl溶液中浸泡35天后,引入缓蚀剂的BTA@Sr GO/环氧复合涂层的Rc比Sr GO/环氧复合涂层高2个数量级,比纯环氧涂层高4个数量级。划伤实验显示,缓蚀剂可以实现对涂层“腐蚀促进活性”的有效抑制。导电石墨烯基填料含量的增加会促进BTA在石墨烯构成的阴极区域的释放以及腐蚀初期Cu基体的溶解,从而有利于Cu(Ⅰ)-BTA保护膜的形成,增强BTA对涂层“腐蚀促进活性”的抑制。
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