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石墨烯是一种具有蜂巢晶格状平面薄膜结构的新型防腐纳米材料,是世上最薄的防腐蚀材料,可用于金属防护,其良好的阻隔性能和屏蔽性能,有“新材料之王”的美誉,有关石墨烯在防腐领域的研究吸引了世界各国研究者的关注。
石墨烯涂料主要有纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料,石墨烯涂料主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料。
1)单纯使用石墨烯防腐蚀涂层具有很多局限性:对石墨烯品质要求高,石墨烯具有优异的导电性,所以一旦薄膜有轻微的缺陷便会加剧金属腐蚀,只能提供短时间的抗氧化腐蚀效能;对金属基底可选择的不多;难以大规模、大面积制备,难以产业化。
2)石墨烯复合涂料主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合内,然后以复合材料制备功能涂料,石墨烯与附着力强、成膜性好的树脂结合可制备防腐性能优异的石墨烯复合涂料,可显著提升聚合物的性能。不同的石墨烯加入量及树脂种类,都会影响复合涂料的性能,特别是其电学性能和防腐性能,石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。
石墨烯超大的比表面积、优良的阻隔性、高的化学稳定性及良好的导电性等性能,其独特的晶体结构和优异的物理性能及其衍生物可引发聚合反应等特点,引入柔性链段,在改善树脂基材料性能方面具有巨大的潜力,对于防腐涂料综合性能具有较强的提升作用。目前,石墨烯复合防腐涂料的研究主要以溶剂型复合材料为主。溶剂型涂料中含有大量的有毒重金属和高VOCs,随着人们环保意识的不断提高,涂料的发展向着水性方向快速转变,开发低成本、高性能、绿色环保的新型石墨烯水性复合防腐涂料已成为重防腐蚀涂料的重要发展方向。
石墨烯具有的独特性能, 为改善水性涂料的致密性、阻隔性、机械性能以及防腐性能带来新的改进途径。