摘要
石墨烯基防腐颜料具有出色机械性能和长径比，能够提升涂层的机械性能和屏蔽性。然而石墨烯或氧化石墨烯缺乏电化学保护功能，在涂层出现渗水或微观破损时无法继续提供有效防护。聚苯胺-石墨烯复合材料不仅继承了石墨烯材料的机械性能和聚苯胺的电化学保护功能，还可以增强二者的分散性，降低石墨烯基材料和聚苯胺在防腐涂层中的团聚现象。本文采用原位聚合法制备了聚苯胺-氧化石墨烯复合材料，并对其制备过程中的工艺参数进行优化，使聚苯胺能够在氧化石墨烯表面形成均匀连续网络状结构，从而获得电化学活性较高的 PGO 材料。在此基础上，采用重掺杂法制备了苯磷酸根和樟脑磺酸根掺杂的 PGO-PPA 和 PGO-CSA 材料，并将其作为颜料加入环氧涂层以提升涂层防腐性能，并研究各颜料在防腐涂层中的电化学行为，得到各颜料的最优添加量。本文研究内容及成果有以下两大部分： （1）采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，采用原位聚合法在氧化石墨烯片材上合成聚苯胺，并对合成工艺进行参数优化，取得电阻率最低的聚苯胺-氧化石墨烯材料。此时聚苯胺呈均匀网络状排布在氧化石墨烯表面，材料具备最高的电化学活性和电导率。分别采用苯磷酸和樟脑磺酸对聚苯胺-氧化石墨烯材料进行重掺杂，制得不同酸掺杂的聚苯胺-氧化石墨烯颜料，并通过 X 射线能谱证明苯磷酸和樟脑磺酸成功取代了聚苯胺中的氯离子。 （2）将上述颜料对双酚A型环氧涂层及水性环氧涂层进行改性，采用电化学测试、盐雾实验、附着力等手段对比不同酸掺杂的 PGO 涂层的防腐性能和防腐机理。实验证明PGO和PGO-CSA能够在金属表面形成黑色四氧化三铁钝化膜，而PGO-PPA能够形成金属磷化膜从而增大涂层-金属界面电阻。EIS 电化学分析和塔菲尔曲线表明，PGO-PPA具有最优防腐效果，且PGO-PPA最优添加量为1%，PGO-CSA最优添加量为0.25%。此外 PGO、PGO-PPA 和 PGO-CSA 在水性环氧涂层中与在环氧涂层中具备相似的防腐行为，可以提升涂层电荷转移电阻，增强涂层防腐性能。
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