多功能有机_石墨烯复合涂层的制备与性能研究

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1、分类号：____________O64密级：______________公开ＵＤＣ：____________544单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：多功能有机/石墨烯复合涂层的制备与性能研究学号：_________________________1511072331姓名：_________________________邱诗惠专业名称：_________________________物理化学学院：_________________________材料科学与化学

2、工程学院指导教师：_________________________赵海超研究员________________________历伟副教授论文完成单位：_________________________中科院宁波材料技术与工程研究所论文提交日期：2018年6月25日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreePreparationandperformanceofmultifunctionalorganicgraphene-reinfo

3、rcedcompositecoatingsCandidate：ShihuiQiuSupervisors：ProfessorHaichaoZhao(Associate)ProfessorWeiLiFacultyofMaterialsScienceandChemicalEngineeringNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADate:June25,2018宁波大学硕士学位论文多功能有机/石墨烯复合涂层的制备和性能研究摘要复杂的海洋环境对金属表面

4、涂层防护的功能性和耐久性提出了更高的要求。石墨烯等二维材料的发现为开发新型功能涂层提供了新的机遇。石墨烯具有单原子层结构及分子不可渗透性，被认为是最薄的腐蚀防护层，稳定的sp2杂化结构能够在金属与腐蚀介质间形成物理阻隔层，阻止腐蚀介质的扩散和渗透。然而，高比表面积和层间作用力使石墨烯易发生团聚，在涂层内部制造缺陷，破坏涂层的防护性。为了推进石墨烯在海洋腐蚀防护功能涂层领域的研究与应用，本文以实现石墨烯在液相和有机树脂中的高效分散为出发点，提出了利用导电聚合物插层石墨烯和多巴胺修饰石墨烯两种策略，研

5、究了石墨烯杂化有机复合涂层的防腐、耐磨和抑菌性能，主要的研究内容和结论如下：（1）通过乳液聚合合成水溶性的聚吡咯纳米粒子，基于芳杂环的聚吡咯与石墨烯之间的“π-π”相互作用，结合超声剥离，实现石墨烯在水中5mg/mL的高效分散。并且通过制备石墨烯/水性环氧复合涂层研究了涂层的耐腐蚀性。结果表明，经聚吡咯插层的石墨烯在水性树脂中具有较好的分散性，石墨烯和聚吡咯在复合涂层中对涂层的防护性能起到协同增强作用，仅添加0.5wt%的石墨烯就能使涂层具有较好的防腐性能。（2）通过简单自由基聚合合成聚2-氨基噻

6、唑用于石墨烯在有机溶剂和溶剂型环氧树脂中的剥离，制备并研究了长效功能复合涂层的防腐耐磨性能。在环氧树脂涂层中引入适量的分散良好的石墨烯（PAT-G0.5%）能显著提高涂层的防腐耐磨性能：涂层在经过80天的浸泡后仍表现出较好的屏蔽性，磨损率相对环氧涂层降低了69.48%。（3）通过合成由多巴胺衍生物和苯胺四聚体组成的预插层剂引发多巴胺在石墨烯层间自聚修饰在石墨烯的表面，制备并研究复合涂层的防腐抑菌性能。经多巴胺修饰的石墨烯复合涂层内部的界面粘结性得到提高，防腐性能较好；其抑菌性能也远高于仅添加石墨烯

7、的涂层。关键词：石墨烯，液相剥离，功能复合涂层，导电聚合物，防腐I多功能有机/石墨烯复合涂层的制备和性能研究Preparationandperformanceofmultifunctionalorganicgraphene-reinforcedcompositecoatingsAbstractComplexmarineenvironmenthasrequiredsuperiorfunctionalizationanddurabilityforcoatingprotectiononthemetals

8、urface,andthediscoveryoftwo-dimensionalmaterialssuchasgrapheneprovidesnewopportunitiesforexploitingthenovelfunctionalcoating.Grapheneisregardedasthethethinnestcorrosiveprotectivelayerduetoitsone-atom-thickstructureandimpermeability.Stablesp2-h