石墨烯纳米片超声剥离制备及在重防腐涂料中的应用研究

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1、中图分类号：TQ127.1论文编号：102870618-SZ024学科分类号：085204硕士学位论文石墨烯纳米片超声剥离制备及在重防腐涂料中的应用研究研究生姓名蝉文明专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师李澄教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二O一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyPreparationofgraphenenanopl

2、ateletsbyultrasonicstrippinganditsapplicationinanticorrosioncoatingsAThesisinMaterialsEngineeringbyChanWenMingAdvisedbyProf.LiChengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要石墨烯是一种由单层碳原子构成的新型纳米二维片状材料，具有比表面能大、柔韧性好和强度硬度高等特点。将石墨烯及其衍生物加入传统防腐涂料体系中，利用其特殊的小尺寸二维片

4、层结构形成致密的物理屏蔽层，可减少减慢腐蚀因子向基体材料的渗透，大幅度提升涂层对基材的防腐，使材料在恶劣腐蚀环境下的腐蚀速率大大降低。用膨胀石墨插层法制备石墨烯纳米片并进行条件优化筛选，然后对石墨烯进行表面功能接枝改性，改善其在有机溶剂中分散性，提升防腐涂层的综合性能是本课题的主要研究目标。本实验采用不同目数的鳞片石墨插层氧化得到膨胀石墨，然后超声剥离制得不同层数的石墨烯纳米片，对条件进行优化筛选。选用硅烷偶联剂(KH-560)对其进行表面改性，并用FTIR、XRD、SEM和TEM等仪器进行表征。将改性石墨烯纳米片作为

5、填料加入传统环氧富锌防腐涂料配方中代替部分锌粉，制备新型石墨烯海洋重防腐涂料，并探究不同层数和不同添加量的改性石墨烯纳米片对涂层性能的影响。结果表明：可膨胀氧化石墨在800℃高温热解30s得到膨胀体积最大的膨胀石墨，80目和100目鳞片石墨制得膨胀石墨的最大体积分别为215mL/g和85mL/g，其产物膨胀石墨在50℃条件下超声剥离5h分别得到30~50层和6~20层的石墨烯纳米片。经过KH-560改性后可改善石墨烯纳米片有机溶剂中的分散性，本实验用少量改性石墨烯纳米片添加到传统环氧富锌防腐涂料中，代替约40%的锌粉并

6、使防腐涂层性能有所提升。实验结果表明添加层数较少的改性石墨烯纳米片时涂料性能较好，在其添加量为0.5%时，涂层的综合性能最优。关键词：插层氧化，膨胀石墨，超声剥离，石墨烯纳米片，表面改性，防腐涂料，性能测试I石墨烯纳米片超声剥离制备及在重防腐涂料中的应用研究ABSTRACTGrapheneisanewtypeoftwo-dimensionalnanomaterialscomposedofsinglelayercarbonatoms.Ithasthecharacteristicsoflargespecificsurfac

7、eenergy,goodflexibilityandhighstrengthandhardness.Addinggrapheneanditsderivativesintothetraditionalanti-corrosioncoatingsystem,usingitsspecialsmallsizetwo-dimensionalsheetstructuretoformdensephysicalshieldinglayercanreducethepenetrationofcorrosionfactortothematr

8、ixmaterialandgreatlyenhancethecoatingpairsubstrateprotection,thecorrosionrateofmaterialsinthecorrosiveenvironmentwillbegreatlyreduced.Graphenenanosheetswerepreparedby