论文部分内容阅读
石墨烯作为由单层碳原子紧密堆积而成的新型碳纳米材料,迅速成为材料科学领域的研究热点。石墨烯具有良好的导热性和热传导性、优异的机械性能和透光性。石墨烯特殊的片层结构及对气体分子极高的抗渗透能力,使其可作为二维纳米填料应用到有机防腐蚀涂层中。本文研究了石墨烯/聚酰亚胺复合耐蚀涂层的制备及其对304SS的腐蚀防护,开展了以下几方面的工作:（1）分别以合成石墨粉（Synthetic Graphite）和天然鳞片石墨（Flake Graphite）为原料,通过改进Hummer法制备了两种不同片层尺寸的氧化石墨烯纳米片SGO和FGO,将其作为二维纳米填料制备了PI/SGO、PI/FGO复合耐蚀涂层。电化学测试表明,当SGO、FGO的负载量为0.4wt%时,PI/SGO0.4、PI/FGO0.4两种复合涂层的耐蚀性能提高最为显著,防护效率分别达到最大值99.25%、99.51%。对于相同负载量的复合涂层,添加FGO对涂层耐蚀性的增强效果要优于SGO,这是因为FGO具有更大的二维片层结构,使其对腐蚀介质的物理隔绝能力更强。（2）在600℃高温条件下将大片GO进行适度的还原得到高温热还原氧化石墨烯（TRGO）,将其作为二维纳米填料制备了一系列TRGO质量分数不同的PI/TRGO复合耐腐蚀性涂层。电化学测试表明,当TRGO质量分数为0.3wt%时,PI/TRGO0.3复合涂层的耐蚀性能最好,腐蚀防护效率达到最大值99.65%,比PI/FGO复合涂层最高的防护效率99.51%,提高了0.14%。经过对比发现,适度还原之后的氧化石墨烯对涂层耐蚀性的增强效果要优于氧化石墨烯,这是因为还原之后的GO疏水性能得到很大程度的提高,可以有效增强涂层表面对H2O、O2等腐蚀介质的抗渗透能力。（3）以Tween-80作为表面活性剂,通过溶剂热方法制备了改性的溶剂热还原氧化石墨烯（SRGO）,将其作为二维纳米填料制备了PI/SRGO复合耐蚀涂层。电化学阻抗谱表明,当SRGO质量分数为0.3wt%时,PI/SRGO0.3复合涂层在测试过程中一直保持在腐蚀初期,而纯的PI涂层在浸泡102h后进入腐蚀中期,说明均匀分散的纳米填料SRGO对涂层耐蚀性能的增强作用显著。此外,PI/SRGO0.3复合涂层在浸泡102h后的腐蚀防护效率高达99.70%,比PI/TRGO复合涂层的最大腐蚀防护效率99.65%,仍然高了0.05%。