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石墨烯防腐涂料的主要技术难点

发布时间:2020-07-14 13:58源自:网络作者:石墨烯涂料阅读()

石墨烯防腐涂料的主要技术难点

石墨烯的分散性问题

  石墨烯的制备技术不完善,缺陷较多,含有部分官能团,极性大,自身容易发生团聚,不能有效阻隔腐蚀介质;石墨烯与涂料组分的界面问题,石墨烯具有较强的疏水性,与很多制备涂料的基材的润湿性差,在防腐涂料中很难分散均匀。

石墨烯添加量的控制十分关键

少量的石墨烯可以优化树脂组装结构,提高有序度,起到有效防腐作用;而过量石墨烯的加入会加速基体腐蚀。

  Zhao等研究了石墨烯对树脂组装的作用,添加和未添加石墨烯的油性环氧树脂涂层体系的断面SEM照片如图5所示,由于石墨烯对高分子有吸附作用,在添加石墨烯的样品中能够形成高分子包裹石墨烯的单元结构,这使得树脂分子在组装成高分子材料时更加有序,固化后的树脂结构也比未添加石墨烯的试样更加紧密、缺陷更少。

  Sun等研究表明,少量石墨烯的加入可以与锌粉形成有效的微导电循环通路从而有效地保证锌粉作为阳极起到保护作用,而过量石墨烯的加入会导致石墨烯自身之间形成微导电通路,使得外界腐蚀介质与基体之间形成直接通路,这反而会加速基体腐蚀。

石墨烯防腐涂料的主要技术难点`1

  石墨烯与金属之间的电偶联作用,石墨烯-金属界面上的腐蚀会加速。

  加州大学伯克利分校的Alex Zettl教授对铜和硅基石墨烯涂层的短期和长期性能进行了全面的研究,研究表明虽然石墨烯确实提供了有效的短期氧化保护,但在长时间尺度上,它促进了比最初裸露、未受保护的Cu表面更广泛的腐蚀。

  美国西北大学黄嘉兴等,在肯定石墨烯优异阻隔性的同时,也从电化学电位角度强调其对大多数金属是阴极性的,并能促进暴露的石墨烯-金属界面的腐蚀。这可能加速危险的局部腐蚀,严重削弱涂层金属。只要该涂层出现轻微裂纹或划痕,会加速局部的电化学腐蚀,暴露区域的腐蚀速率大大加快,并降低金属的强度和韧性等性能。他认为可以插入绝缘材料(如聚合物)来切断电流石墨烯与金属之间的耦合。石墨烯-聚合物复合涂层更耐用,更容易涂敷,更耐刮擦。这种涂层应该具有分散良好的石墨烯薄片,以确保对气体或液体的整体渗透性较低。

  此外,还需考虑如何建立完善的评价方法,考察石墨烯的结构、性质、用量及分散性能与涂料防护性能间的构-效关系,明晰其作用机理等问题。

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