石墨烯的電化學製備及其重防腐塗料

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石墨烯的電化學製備及其重防腐塗料腐蝕是當前零件三大失效原因之一，為了延長嚴峻服役條件下裝備的使用壽命，對工件和裝備表面塗裝上一層具有優異附着力的塗層材料，同時賦予該塗層材料具有良好的防腐和耐磨性能，是當前廣泛採用的有效手段之一。基於石墨烯具有優異的化學穩定性和非凡的防腐性能等優點，石墨烯及石墨烯防腐塗層已成為化工領域高性能防腐塗層的最佳之選。 目前關於石墨烯耐高溫重防腐塗料的相關研究較少，相關基礎科學問題更是缺乏深入和系統的研究。石墨烯在塗料中的均勻分散性、界面構建等問題急需開展相關研究，填補該方面的研究空白。因此，本項目將通過石墨烯表面改性處理與單體聚合方式合成耐高溫樹脂相結合，製備耐高溫重防腐塗料。將對石墨烯在塗料中的分散性和強結合界面的構建進行深入和系統的研究。重點考察石墨烯的阻隔效應和重防腐塗料高溫下的耐蝕機理。為新型耐高溫重防腐塗料的設計與開發提供理論基礎和依據。

目錄

研究發展

綜上所述，利用石墨烯作為二維納米材料特有的阻隔效應，結合界面構建工藝開發一種具有良好耐高溫和耐蝕性的石墨烯重防腐塗料，推動石墨烯在應用領域的發展，有望解決限制耐高溫塗料應用和發展的瓶頸問題。申請人將在前期探索研究的基礎上，繼續探索並優化石墨烯製備工藝及其重防腐塗料的原位聚合技術，研究石墨烯的改性及分散規律及機制，揭示石墨烯重防腐塗層的顯微組織和耐蝕性能的相互關係，重點開展界面控制和耐蝕機制研究，充分 發揮石墨烯的阻隔效應，製備出綜合性能良好的新型耐高溫重防腐塗料，為石墨烯重防腐塗料的設計、製備和組織性能調控提供理論支持，並且有可能取得創新性科研成果。

量化生產

本項目利用電化學溶脹工藝對鱗片石墨（或石墨礦）插層剝離，並藉助微波採用兩段式升溫方式二次剝離，實現了高品質石墨烯的量化生產。石墨烯具有良好的耐腐蝕性能，但是石墨烯在塗料中的均勻分散、界面構建等問題嚴重製約着石墨烯在塗料領域的應用。本研究通過石墨烯表面改性處理與通過單體聚合方式合成耐高溫樹脂相結合，不僅解決了石墨烯在塗料中的分散性問題，還構建了強結合的界面結構。產品具有耐鹽霧腐蝕2000小時無任何變化的優點。產品可應用於：海上設施、海岸構造物、海上石油平台；高速公路護欄、橋樑、船艇、集裝箱；水工設備、石油貯存設備(油管、油罐)；食品化工設備、金屬容器內外壁、化工、鋼鐵、石化廠的管道、貯槽、有腐蝕介質的車間；產品目前已經投產近一年，銷售50餘噸。