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氧化石墨烯(GO)具有充足的含氧官能团,易于对其举办共价和非共价改性,况且GO具有优异的物理阻隔本事,其正在提升涂层耐侵蚀性方面暴露出广大的运用前景。可惜的是,GO具有较强的范德华力和π-π彼此效用,使其易于发作自鸠集征象,导致GO的“迷宫效应”无法取得充塞阐扬,况且GO还具有必定的导电性,正在涂层发生缺陷时容易发作限制电偶侵蚀,进而加快金属侵蚀。别的,正在制备涂层的进程中,因为溶剂的挥发和不对理的固化格式,导致涂层容易发生微孔、微裂纹等缺陷,以上成分对涂层的长效防腐本事来说都是倒霉的。
为办理以上题目,华南农业大学质料与能源学院杨卓鸿教学团队以有机硅为“桥”,诈骗缩合反响将具有优异绝缘性和防腐性的零维质料纳米金刚石接枝到GO上,正在加热条目下制备了具有长效防腐功能的复合涂层。此作事以《Silicone and nano-diamond modified graphene oxide anticorrosive coating》为题,揭晓正在了中科院Top期刊《Surface & Coatings Technology》上,华南农业大学质料与能源学院的博士、博士后徐长安为作品第一作家,杨卓鸿教学为作品厉重通信,胡洋副教学和楚状状副教学为作品配合通信。
该作事开始采用丙烯酸和10-十一烯酸对环氧树脂E44举办开环反响,取得具有双键封端的VER树脂(如图1),随后以有机硅为“桥”将氧化的纳米金刚石(如图2)接枝到改性的GO上(如图3(2)),末了将众重改性的GO散漫到VER树脂中,正在加热条目下制备复合防腐涂层。
E44树脂与羧基开环后,正在VER上天生了较众的羟基基团,导致分子内或分子间氢键效用巩固,使VER上的羟基峰消重到了3438 cm -1;别的,正在VER红外弧线处没有检测到环氧基团的特质峰,注明E44上的一齐环氧基团已被开环(如图4(1)所示)。正在图4(3)中的VER上,没有张望到环氧基团正在2.84~2.67 ppm和环氧相近亚甲基正在3.33~3.27 ppm的特质峰,而正在6.4~5.8 ppm处,也没有检测到双键特质峰,这证明VER树脂被取得了凯旋制备。
因为正在纳米金刚石轮廓存正在较强的彼此效用,得到的纳米金刚石厉重是以团簇局面存正在,况且陈设严紧,难以辨别。其余,因为纳米金刚石轮廓的有机组织有限,其正在树脂中的散漫性和界面彼此效用较差,从而影响了纳米金刚石的功能。于是,正在操纵纳米金刚石点缀GO之前,需对纳米金刚石举办化学氧化经管,以转移其轮廓含氧基团的数目,领会纳米金刚石团簇,提升其散漫性和反响性。本作事诈骗红外、XRD、XPS和SEM对改性的纳米金刚石举办了外征,确定了纳米金刚石被凯旋改性。
为了声明GO被纳米金刚石取得有用改性,本作事采用红外、拉曼、XRD、XPS、电导率测试和SEM对其举办外征,确定了改性GO的凯旋制备。通过图4(6)可能发明,GO被改性后,DGO和CDGO的电导率取得了降落,极度是正在30 MPa时,GO、DGO和CDGO的电导率分辩为1.9 × 10 -4 S/cm、5.6 × 10 -5 S/cm和9.6 × 10 -9 S/cmkb。正在这种状况下,CDGO仍然抵达电绝缘的临界电导率值(10 -9 S/cm),这厉重是由于GO轮廓被绝缘的纳米金刚石遮盖(如图5(5)),导致GO层之间接触不良。其余,通过布拉格方程取得,GO被改性后其层间距由0.82 nm增大到了1.52 nm,削弱了改性GO之间的π-π彼此效用,节制了电子正在改性GO之间的腻滑迁徙和质料中导电通途的酿成。这类改性GO绝缘质料希望正在防腐界限和对电子摆设有绝缘和防腐央浼的电子摆设上取得扩展运用。
将制备的涂层浸泡正在3.5wt%的盐水中120天举办电化学测试发明,纯树脂VER涂层的阻抗模量(Z f = 0.01 Hz)由1.86 × 10 10 Ω cm 2消重到了5.01 × 10 6 Ω cm 2,这是涂层正在永恒浸泡进程中被侵蚀介质紧张腐蚀的结果,这从侧面反响出纯树脂涂层的长效防腐功能亏损。相较而言,VER-CDGO涂层的阻抗模量由6.03 × 10 10 Ω cm 2仅消重到了1.00 × 10 9 Ω cm 2,假使涂层被浸泡120天,其阻抗模量依旧比对比组超过三个数目级,这注明GO原委纳米金刚石改性后,制备涂层的防腐功能取得了有用巩固。VER-CDGO涂层正在3.5wt%的盐水中浸泡120天后,其对金属的偏护服从依旧高达97.8%,这厉重与纳米金刚石和GO的协同防腐效用相闭。
对纯树脂涂层来说,侵蚀介质很容易正在短韶华内通过涂层中发生的微孔、微裂纹等缺陷来到金属基体轮廓(图7(1)),于是,涂层VER的永恒防护本事较差。对待涂层VER-CDGO(图7(4))来说,其优异的防腐功能是众种防腐机制配合效用的结果,与以下成分相闭:(1)GO具有优异的抗渗性和化学安定性,GO纳米片可正在涂层中酿成“迷宫效应”,通过伸长侵蚀介质的浸透旅途来伸长侵蚀介质来到金属基体的韶华,举办巩固涂层的防护本事;(2)GO被改性后,刷新了GO正在树脂中的散漫性和界面彼此效用,使GO的“迷宫效应”取得了充塞阐扬。其余,GO上接枝的双键可能通过自正在基齐集反响与环氧乙烯基酯树脂酿成共价键,从而巩固涂层的致密性,使侵蚀介质难以浸透到涂层内部,进而提升涂层的耐侵蚀性;(3)GO被绝缘经管后有用避免了涂层电偶侵蚀征象的发作;(4)GO和纳米金刚石的协同防腐效用;(5)GO轮廓电荷效应节制了氢氧化物离子正在涂层-金属界面的扩散和氯离子向金属轮廓的扩散。
本作事采用两步法对GO举办了凯旋改性,正在加热条目下制备了具有长效防腐功能的复合涂料。正在3.5 wt%的盐水中浸泡120天后,纳米填料涂层正在0.01 Hz下的阻抗模量比纯树脂高2-3个数目级,况且涂层VER-CDGO的耐侵蚀性最好,其防护服从高达97.8%,这厉重归因于分歧维度纳米质料之间的协同防腐效用,这为集合零维和二维纳米质料制备长效防腐涂层供给了参考凭据。固然本作事中操纵分歧尺寸的纳米质料制备的涂层阐扬出较好的协同防腐功能,但正在选材时须要商酌纳米质料的出处、相容性、反响活性和防腐机理等成分,这对选拔分歧尺寸的纳米质料制备协同防腐涂层提出了挑衅。
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