图片经过10多年的发展，石墨烯逐渐成为一个热门的科学课题，其巨大的工业发展前景引起了世界的关注。研究人员致力于石墨烯在材料、电子、能源和生物领域的应用，使石墨烯成为最受欢迎的纳米材料。由于具备优异的化学稳定性、热稳定性和阻隔性能，石墨烯在金属腐蚀防护领域得到了广泛的研究。石墨烯在腐蚀防护领域中主要有两方面的应用，分别为石墨烯防腐蚀膜和石墨烯改性有机防腐蚀涂料，本文主要介绍石墨烯改性有机防腐蚀涂料近年来的研究进展。

图片将石墨烯或其衍生物作为填料加入到传统的有机防腐蚀涂料，是石墨烯在金属防腐蚀中非常重要的一个应用。石墨烯复合涂层的研究始于2012年，该方法主要利用石墨烯的化学惰性和阻隔性来延长腐蚀介质在涂层中的传播路径，这是石墨烯防腐涂层的基本设计理念。

石墨烯在有机防腐涂料中的分散及应用

图片最初的研究是通过物理混合的方式，将未经任何处理的石墨烯作为填料简单地添加到有机涂料中。纯石墨烯的表面缺乏活性官能团，在应用之前经常需要进行表面改性。因此，目前研究人员在有机防腐涂料中添加的是氧化石墨烯（GO）或部分还原的氧化石墨烯（rGO）。结果表明：掺杂氧化石墨烯的环氧涂层对碳钢的防护效果得到明显改善。事实上，石墨烯与有机涂料的简单物理掺杂是不常见的。这是因为石墨烯与树脂材料的相容性不理想，甚至会产生不良影响。此外，石墨烯和氧化石墨烯的高比表面积及表面能导致其易于团聚。因此，在有机防腐涂料的应用中，石墨烯的稳定和均匀分散是必不可少的。通常在石墨烯和氧化石墨烯的表面进行官能团改性，以降低其表面能。通过官能团之间的排斥或与树脂聚合物的结合来实现石墨烯在树脂中的有效分散和相容性。到目前为止，石墨烯复合材料应用于各种涂料中，以制备改性有机防腐蚀涂层，例如环氧树脂、聚氨酯、聚苯胺、醇酸树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛涂层体系。在下文中，将对石墨烯在有机防腐涂料中的分散和应用进行阐述。

图片硅烷偶联剂常用于石墨烯的改性。在硅烷偶联剂中，硅烷分子被水解，形成活性Si—OH。活性Si—OH可以与石墨烯或氧化石墨烯的活性基团（如羟基、羧基等）发生化学反应。硅烷分子上的官能团（如氨基、环氧等）可以为随后的偶联修饰提供活性位点。例如硅烷偶联剂KH550通过氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯进行表面改性，提高了其在聚氨酯中的分散性，增强了与聚氨酯的相容性。结果表明：改性石墨烯明显提高了有机防腐涂层的阻抗，降低了腐蚀电流。如果使用含有环氧基团的硅烷偶联剂，则可获得具有更好分散性以及与环氧树脂相容性更佳的石墨烯复合材料。

图片石墨烯和氧化石墨烯的表面改性也可以通过负载无机纳米氧化物来实现。采用简单沉淀回流技术将纳米二氧化硅膜或纳米氧化锌颗粒负载在氧化石墨烯表面。掺杂二氧化硅改性石墨烯的环氧树脂的机械强度有明显增强。硅烷偶联剂可作为石墨烯负载无机纳米材料的桥梁，经过硅烷偶联剂KH550改性的氧化石墨烯，其表面可以接枝纳米二氧化硅、纳米氧化铝或纳米氧化钛等纳米颗粒。所得到的石墨烯复合材料可以显著提高涂层的保护性能。

图片环氧树脂是一种广泛应用于有机防腐涂料的成膜剂。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可以实现石墨烯在环氧树脂中的分散。Zhang等研究了石墨烯在环氧树脂中的分散性，发现在PVP环境中，石墨烯氧化物被还原形成PVP-rGO分散体，然后制备了不同PVP-rGO含量的环氧有机防腐涂料。结果表明：PVP-rGO在环氧树脂中分散均匀，可以有效改善涂层的附着力和阻隔功能。与纯环氧树脂涂层相比，PVP-rGO含量为0.7%的涂层的热分解温度提高了73℃，杨氏模量提高了200%以上，塑性指数降低27%，腐蚀速率降低了4倍。

图片聚苯胺纳米纤维（PANI）对石墨烯的官能化改性也可以促进石墨烯在环氧树脂中的分散。Hayatgheib等采用聚苯胺纳米纤维改性氧化石墨烯，并制备了氧化石墨烯-聚苯胺/环氧有机防腐涂料。结果表明：沉积在氧化石墨烯片上的聚苯胺纳米纤维可以有效提高氧化石墨烯与环氧树脂的相容性，并改善了其热稳定性、阻隔性和保护性能。

图片钛酸酯偶联剂可以实现石墨烯在聚氨酯中的分散。Li等采用钛酸酯偶联剂对石墨烯进行改性，然后将改性的石墨烯均匀分散在水性聚氨酯中。当含量为0.4%时，石....