氧化石墨烯_聚偏氟乙烯复合涂层的制备和防腐性能研究

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1、中图分类号：TQ630单位代码：11414学号：2012216058题目氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层的制备和防腐性能研究学科专业材料科学与工程研究方向功能及特种高分子材料硕士生韩笑指导教师周琼教授入学时间：2012年9月论文完成时间：2016年5月-I-摘要摘要氧化石墨烯（GO）具有刚性结构、高比表面积和丰富的活性表面官能团，广泛用于在能源、电子信息、生物医药和催化等领域。聚偏氟乙烯（PVDF）具有高力学性能和防腐性能，广泛用于金属材料表面涂层。静电纺丝制备聚合物纳米纤维已成为制备金属防腐涂层的一种新型技术。本文采用改进Hummers法合成

2、氧化石墨烯（GO），并利用AFM、XRD和FTIR对其进行表征，分别采用传统的旋涂法和新型的静电纺丝法制备GO/PVDF复合膜涂层和纤维涂层，以期利用GO提高复合涂层的机械性能和防腐性能。采用旋涂法制备GO/PVDF复合涂层，利用SEM、XRD和DSC表征不同GO含量复合涂层的分散情况、结晶性能和热性能，利用拉伸试验机和电化学工作站测试复合涂层的力学性能和防腐性能。结果表明，适量GO可均匀分散在PVDF基体中、促进PVDF结晶、提升基体机械性能和防腐性能。当GO含量为0.5%时，复合涂层的拉伸强度和断裂伸长率为83.63MPa和389%，较纯

3、PVDF涂层提高25%和31%，且阻抗模值为107~108Ω·cm2，较纯PVDF涂层的阻抗模值提高1.4个数量级，防腐效果良好。采用静电纺丝法制备不同纺丝液浓度、不同施加电压和不同接收距离的纯PVDF纤维，利用SEM观察纤维形貌并分析纤维直径分布，从而确定纺丝最佳条件。在最佳纺丝条件下，采用静电纺丝法制备GO/PVDF复合纤维涂层，利用SEM、XRD和DSC表征不同GO含量复合纤维涂层的纤维形貌、结晶性能和热性能，利用电化学工作站测试了复合纤维涂层的防腐性能。结果表明，当纯PVDF纺丝液浓度为12%、纺丝电压为15kV和接收距离为15cm时

4、纤维粗细均匀且形貌最好。对于GO/PVDF复合纤维，适量GO加入基本不影响纤维形貌，同时可促进PVDF结晶、提升防腐性能，GO含量为0.5%的复合纤维涂层的阻抗模值高于109Ω·cm2，较纯PVDF纤维涂层提高了1个数量级，防腐效果优异。对比了GO含量为0.5%的旋涂复合涂层和静电纺丝复合涂层，拟合等效电路并分析防腐机理。结果表明，静电纺丝涂层的阻抗模值较旋涂涂层提高了近2个数量级，这归因于静电纺丝的纳米纤维结构和GO的阻隔作用。关键词:氧化石墨烯；聚偏氟乙烯；复合涂层；防腐性能-II-ABSTRACTThePreparationandInv

5、estigationofanti-corrosionpropertiesforgrapheneoxide/polyvinylidenefluoridecompositecoatingsABSTRACTGrapheneoxide(GO)hasarigidstructure,highspecificsurfaceareaandrichactivesurfacefunctionalgroups,whichiswidelyusedinthefieldsofenergy,electronicinformation,biologicalmedicinea

6、ndcatalysis.Polyvinylfluoride(PVDF)hashighmechanicalpropertiesandanti-corrosionproperties,whichiswidelyusedasmetalcoating.Preparationofpolymernanofibersbyelectrospunhasbecomeanewtechnologyforthepreparationofmetalanti-corrosioncoatings.Inthispaper,ThemodifiedHummersmethodwas

7、usedtosynthesizeandGO,whichwascharacterizedbyAFM,XRDandFTIR.GO/PVDFcompositecoatingandfibercoatingwerepreparedbyconventionalspinningmethodandelectrospunmethod,inordertouseGOtoimprovethemechanicalpropertiesandanti-corrosionpropertiesofthecompositecoating.GO/PVDFcompositecoat

8、ingswasfabricatedbyspinningmethodandtheGOdispersionsituation,crystallizationbehavi