石墨烯-锌粉水性环氧复合涂料的制备与研究
2021-06-23 13:17 浏览:236
夏文丽1,杨 霞1,2,韩秀秀1(1.上海市建筑科学研究院，上海 200030；2.华东理工大学，上海 200237)
0 前 言
传统环氧富锌涂料是一种利用金属锌对钢铁的阴极保护作用而对钢铁基材进行腐蚀防护的涂料，广泛应用于以钢铁为主要结构材料的装备领域。通常情况下涂料中锌粉含量越高，则防腐性能越佳，因此，传统的环氧富锌涂料中，金属锌粉的含量往往达到80%以上。但是，锌含量高的涂料存在很多弊端，比如：工作条件恶劣，易给施工人员带来身体上的危害(锌热病)，以及喷涂后环境友好性差等。所以，在降低环氧富锌涂料中锌粉的含量情况下，保证环氧富锌涂料的长效腐蚀防护性能，是现在研究的重点。
GR类材料被认为是一种提高涂料防腐性能的材料。薛鹏等制备了一种GR−锌粉复合涂料，并采用盐雾、耐冲击、附着力等测试方法对其进行表征，结果显示：GR添加量为0.8%时，复合涂层具有佳的防腐性能，耐盐雾时间能够达到2 000 h，涂膜未出现明显的扩蚀现象；孙春龙等制备出一种不仅质轻而且防腐效果优异的GR改性环氧锌粉涂料，涂层耐盐雾试验表明GR改性环氧锌粉涂料防腐性能远远优于传统富锌涂料，耐盐雾性可达2 500 h。王清海[6]等将GR添加到环氧富锌底漆中，制备出不同含量(0～2%，质量分数，后同)的锌烯复合涂膜，有效提高了涂膜的防腐性能。随着GR含量的增加，涂料的防腐性能呈现出先升高后降低的趋势，石墨烯含量为1%的涂层表现出好的防腐效果。Li[7]等通过将还原氧化石墨烯(RGO)添加到聚氨酯涂料中，发现RGO的添加可大大提高聚氨酯涂料的防腐性能，其中0.2%RGO添加量的复合涂层表现出佳效果。
但是由于GR在涂料中难分散，易团聚，实验采用了GR浆料与填料预分散工艺，将GR分散液与填料进行混合，使得GR片层结构在填料中能够均匀分散，然后将混合粉体作为填料制备GR−锌粉水性环氧复合涂料，充分改善其直接添加到涂料中的分散性差、易团聚的现象。另外该方法获得的石墨烯复合粉对于水性和溶剂型的防腐涂料体系均适用。
1 实验部分
1.1 原材料及试剂
本实验所用原材料及试剂如表1所示。
1.2 实验仪器
本实验所用仪器如表2所示。
所使用钢板规格为：150 mm×75 mm×3 mm，按照GB/T 8923.1—2011进行表面喷砂处理。
1.3 表 征
原子力显微镜：GR本身的尺寸、厚度由GR分散液的原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)结果可得到，振动频率为330 kHz,采用力常数为48 N/m 的悬臂式探针，扫描速度0.7～1 Hz。
扫描电子显微镜：GR在复合粉体中的分散情况由扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)进行表征，放大倍数2 000～20 000倍。
耐盐雾腐蚀：涂层试板(按照GB/T 1771—2007标准制板)的腐蚀性能由盐雾试验机依据GB/T 1771—2007进行测试。测试条件为：35 ℃，喷雾量：0.52 mL/h。
电化学腐蚀：1 cm×1 cm涂层(马口铁涂刷)试片于25 ℃在3.5%的NaCl溶液中浸泡，辅助电极为1 cm×1cm的铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。