二氧化硅包覆氧化石墨烯_环氧复合涂层防腐性能的研究

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1、分类号：０６１学校代码：ｉ〇６９７密级：公开学号：２０１５３１４０９ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ６５士专业字位论文ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒ二氧化硅包覆氧化石墨烯／环氧复合涂层防腐性能的研究学科名称：材料工程专业学位类别：工程硕士作者：张美玲指导老师：王惠教授西北大学学位评定委员会二〇一八年Studyonanticorrosionpropertyofsilicacoatedgrapheneoxide/epoxycompositecoatingAd

2、issertationsubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMaterialsEngineeringByZhangMeiLingSupervisor:WangHuiProfessorJune2018摘要近年来，国民经济的发展呈指数上升的趋势，对能源的需求量供不应求，石油天然气管道输送的发展越来越迅速，长距离、大口径、跨国界的国际油气管线应运而生。随之而来的金属腐蚀也是越来越严重。然而随着应用领域和腐蚀环境日益苛刻，目前的传统涂料已不能满足当前的需要了，亟待

3、开发出新型高效的金属防护技术手段。环氧涂料由于其优异的抗渗透性和优异的耐化学性被认为是金属防护防腐涂料的强候选材料之一。然而，环氧树脂涂料由于其三维网络结构的脆性，容易产生裂纹，导致表面出现大量的孔洞。一些腐蚀性介质就可以通过这些微孔和裂纹渗透到基材的表面，加速金属表面的腐蚀。因此，制备出高性能环氧树脂防腐涂料是当今材料领域研究的一个重大课题。本论文采用溶胶-凝胶法制备了一种高性能二氧化硅包覆氧化石墨烯(SiO2-GO)纳米片，当SiO2-GO纳米片作为填料均匀分散在环氧涂层中时，能有效地减少涂层表面的孔洞数。一系列不同含量（0.1wt%,0.5wt%,1wt%,2wt%）的GO/环氧复合涂层

4、和SiO2-GO/环氧复合涂层被制备。通过附着力、硬度和抗冲击性对涂层的机械性能进行了研究。结果表明添加GO和SiO2-GO的涂层，其机械性能都有大幅度的提高，其中添加0.5wt%SiO2-GO涂层的力学性能最好，这一点可以通过附着力从1.55MPa提高到2.11MPa来证明。随后，对涂层又进行了一系列的电化学测试，结果表明涂层的腐蚀保护效率由原来的67.01%提高到99.58%。涂层的耐腐蚀性能的提高是由于正硅酸乙酯（TEOS）水解生成的Si-OH基团与环氧树脂形成稳定的化学键，极大地提高了涂层与钢基底之间的粘合强度，进一步提高了涂层的耐腐蚀性。此外，附着力剥离试验也证明了SiO2-GO纳米

5、片能提高涂层与钢基体之间的结合强度，并能明显减少涂层表面的阴极剥离。关键词：金属腐蚀，氧化石墨烯，SiO2-GO，耐腐蚀性，结合强度IABSTRACTInrecentyears,thedevelopmentofthenationaleconomyhasshownanexponentialupwardtrend,thedemandforenergyexceedsthedemand.Thedevelopmentofoilandgaspipelinetransportationisincreasinglyrapid,longdistance,largecaliber,cross-borderinte

6、rnationaloilandgaspipelinecameintobeing.Then,metalcorrosionisbecomingmoreandmoreserious.However,withtheincreasinglysevereapplicationfieldandcorrosionenvironment,thetraditionalcoatingsatpresentcannotsatisfythecurrentneed.Itisurgenttodevelopnewandeffectivemetalprotectiontechnology.Epoxycoatingsarecons

7、ideredasoneoftheeagercandidatematerialsformetalprotectiveanticorrosivecoatingsbecauseofitsexcellentpermeabilityresistanceandchemicalresistance.However,duetothebrittlenessofthe3-Dnetworkstructureofepox