石墨烯（石墨纳米片）_环氧树脂船用涂料防腐性能的研究

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1、硕士学位论文石墨烯（石墨纳米片）/环氧树脂船用涂料防腐性能的研究ANTICORROSIONPROPERTYOFGRAPHENE(GRAPHITENANOSHEETS)/EPOXYMARINECOATING吴敢敢哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB321学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文石墨烯（石墨纳米片）/环氧树脂船用涂料防腐性能的研究硕士研究生：吴敢敢导师：温广武教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB321U.D.C:

2、620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANTICORROSIONPROPERTYOFGRAPHENE(GRAPHITENANOSHEETS)/EPOXYMARINECOATINGCandidate：WuGanganSupervisor：Prof.WenGuangwuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefe

3、nce：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要海洋蕴藏着丰富的自然资源，合理开发和使用海洋首先需要面对海洋腐蚀问题。海洋设施和船舶长期处于干湿交替的富氧盐雾、高紫外线的环境，腐蚀问题十分严重。因此，合理运用海洋防腐蚀技术，对于降低灾害事故的发生，提高船舶及海洋平台设施的安全性，延长其服役寿命具有深刻意义。石墨烯以及石墨纳米片是新兴的二维纳米碳材料，具有层片状的结构，对水、氧气和离子有很好的稳定性和阻隔性，用作传统涂料的填料时，可以起到良好的物理屏蔽作

4、用，从而改善有机涂层的耐腐蚀性能。本文分别以热还原石墨烯和石墨纳米片作填料，以环氧树脂为基体，研究了热还原石墨烯和石墨纳米片的结构特点，以及他们在涂料中的耐腐蚀性能和机理。以石墨纳米片作为填料，研究了石墨纳米片在涂料中的耐腐蚀性能和机理。制备的石墨纳米片表面非常光滑，片层的厚度约为50nm，片层的直径约为2-10μm。直接以石墨纳米片作为填料制备了不同含量的石墨纳米片防腐涂料，电化学和耐中性盐雾试验表明，添加10%石墨纳米片涂层耐蚀性最好，自腐蚀2电位为-435mV，自腐蚀电流密度为0.055μA/cm。通过偶联剂对石墨纳米片进行改性，并制备了改性石墨纳米片涂料，添加10%改

5、性石墨纳米片涂层的耐蚀2性最好，自腐蚀电位为-416mV，自腐蚀电流密度为0.032μA/cm。石墨纳米片在涂料中形成物理屏障，阻碍腐蚀介质的渗透。以热还原石墨烯为填料，研究了石墨纳米片在涂料中的耐腐蚀性能和机理。XRD、Raman、XPS和SEM等分析表明，热还原石墨烯上残留一些含氧基团，片层的厚度约为40nm，片层直径约为2-5μm。直接以热还原石墨烯作为填料制备了不同含量的石墨烯涂料，电化学和耐中性盐雾试验表明，添加1.5%热还原石墨烯涂层耐蚀性较好，自腐蚀电位为-428mV，自腐蚀电流密度为20.058μA/cm。通过偶联剂对热还原石墨烯进行改性，并制备了改性石墨烯涂

6、料，添加2%改性石墨烯涂层的耐蚀性最好，自腐蚀电位为-360mV，自腐蚀电流密2度为0.034μA/cm。热还原石墨烯在基体中分散均匀，阻碍腐蚀介质的渗透，偶联剂改性后提高了其在涂料中的分散性以及与树脂的界面结合力，自腐蚀电位提高了68mV，自腐蚀电流密度降低了58.6%。本文进一步研究了还原温度对石墨烯涂料耐腐蚀性能的影响。分别在-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文450℃、750℃、1050℃温度下，制备了不同还原温度石墨烯，XPS测试表明其C/O分别为6.2、7.4、8.4；从SEM照片可以看出，随着还原温度的升高，石墨烯的剥离程度越高，形态逐步由中空球状变为片层状。电

7、化学测试表明，1050℃还原的石墨烯涂料防腐性能最好，较低的还原温度下虽然可以保留更多的含氧基团，但是没能剥离成层片状的结构，因此其物理屏障作用降低，防腐性能降低。关键词：腐蚀；热还原石墨烯；石墨纳米片；防腐涂料；船舶-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOceanisrichinnaturalresources.Theproblemsofcorrosionhastobefirstlyconsideredandsolvedwhenexploringanddevelopingtheocea