石墨烯水性防腐涂料的制备及性能研究

谭伟民1、雒新亮1、盖新璐2、郁飞1

2. 中国华阴兵器试验中心

引 言

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀涉及日常生活和无数工业领域，经常会引起相当大的经济损失，甚至造成巨大的社会灾难。材料的腐蚀保护引起了人们的极大关注，尽管人们对新型防腐蚀涂层进行了大量的研究，但仍迫切需要进一步提高构件的使用寿命和涂层的环保。纳米复合涂层已广泛应用于航天航空、船舶汽车、管道建筑等行业。

人们发现纯石墨烯大面积应用时，石墨烯域的边界上会形成无数的缺陷，从而在阴极石墨烯和阳极基材之间形成电偶，导致局部腐蚀加速，因此，采用不同的方法来修复缺陷，具有重要的意义。石墨烯掺入聚合物中制备的复合材料是制备防腐蚀材料的一种常用方法，所制材料表现出优异的物理机械性能和耐腐蚀性能。

因此，本文针对石墨烯水性防腐涂料的制备及性能进行研究，将不同类型的石墨烯，如石墨烯粉、石墨烯浆料（溶液剥离法）、氧化石墨烯加入到防腐涂料中，研究了3种石墨烯材料的加入对涂层综合性能的影响，并通过电化学手段从理论上论证结果的合理性。考察了分散剂用量、有机膨润土用量对涂料贮存稳定性的影响。

实验部分

（1）涂料的制备

➤固化剂组分制备：在罐中依次加入多元胺、溶剂、分散剂、膨润土、铁钛粉、锌粉，然后放入自动夹紧的振荡混油机中，震荡混合1 h，过滤后即可得到固化剂组分。

➤环氧乳液组分制备：在分散罐中加入环氧树脂乳液、石墨烯、亚硝酸钠溶液、去离子水，然后在高速分散机下以1000 r/min的转速，分散搅拌30 min，过滤后即可得到环氧乳液组分。

（2）防腐涂层的制备

将固化剂组分和环氧组分按特定质量比例混合，加水稀释搅拌均匀，按照HG/T 5573—2019《石墨烯锌粉涂料》制作样板，进行后续涂层性能测试。

（3）测试与表征

干燥时间参照GB/T 1728-1979《涂层、腻子膜干燥时间测定法》，固含量参照GB/T 1725-2007《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定》,黏度测试参照GB/T 9751-88《涂料在高剪切速率下黏度的测定》，贮存稳定性参照GB/T 67853.3-86《涂料贮存稳定性试验方法》，柔韧性测定参照GB/T 1731-1993《涂层柔韧性测试方法》，铅笔硬度测定参照GB....