摘要
石墨烯因其完美的不可渗透性，在防腐涂层领域展现巨大的应用前景。然而，传统的石墨烯制备工艺通常采用氧化还原法或者超声剥离等方法，这些方法不仅耗时，而且制备的石墨烯片存在较多的表面缺陷。这种富含表面缺陷的石墨烯片层会导致石墨烯的不可渗透性大幅度下降，并且石墨烯容易在树脂基体中自发聚集并随机排列形成导电网络，反而加剧电化学腐蚀。因此，需要寻找一种简单、环保安全、经济的石墨烯制备方法以及有序排列的涂层制备方法，以改善石墨烯在涂层中的分散性，降低石墨烯的电导率并提高石墨烯的平行取向程度。本文介绍了一种基于微射流制备石墨烯的方法，并结合旋涂法和紫外光固化技术，研究了取向石墨烯在环氧树脂（EP）防腐涂层的应用。具体研究内容与结果如下： （1）以石墨为原料，钙黄绿素（CA）为助剂，水为介质，在微射流的作用下，实现石墨烯的一步制备和改性，得到非共价键改性石墨烯（CAG），其片层为2-5层。随后采用边旋涂边固化的方式制备了具有极高取向度的CAGx/EP涂层。在3.5wt%的NaCl溶液中浸泡55天后，CAG0.5%/EP涂层的阻抗模量相较于EP涂层高约3个数量级，该涂层展现优异的长效防腐性能。值得注意的是，当CAG含量提高到1%时，阻抗值依旧维持在1.8×1011Ωcm2以上。这种复合涂层的优异防腐性能归因于极高取向度的石墨烯阻止导电通路的形成，并最大程度上发挥了石墨烯的阻隔作用。同时，改性石墨烯减少了石墨烯之间的团聚，并且与环氧树脂之间有着优异的界面结合力，从而避免了涂层中微裂痕的生成。 （2）以氮化硼（BN）和石墨为原料，多巴胺（DA）作为粘结剂，采用微射流技术制备聚多巴胺改性氮化硼/石墨烯（BN@PDA-G）。结果表明，BN@PDA通过π-π相互作用吸附在石墨烯表面，起到了绝缘化石墨烯的作用。在此基础上，将BN@PDA-G作为填料，EP为基体，通过边旋涂边固化的方式制备了BN@PDA-G/EP复合涂层。研究结果表明，BN@PDA-G在涂层中具有良好的分散性和极高的取向程度。在经过75天的3.5wt%NaCl溶液浸泡后，BN@PDA-G/EP涂层阻抗模量高出EP涂层约3个数量级，表现出优异的长效防腐性能。对钢片表面腐蚀产物进行分析，在BN@PDA-G/EP涂层的钢片表面并未出现腐蚀现象。优异的防腐性能归因于取向石墨烯杂化体构建了严密的抗渗透网络，同时绝缘化石墨烯避免了微电偶腐蚀的风险。
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