海洋蕴藏着丰富的自然资源,合理开发和使用海洋首先需要面对海洋腐蚀问题。海洋设施和船舶长期处于干湿交替的富氧盐雾、高紫外线的环境,腐蚀问题十分严重。因此,合理运用海洋防腐蚀技术,对于降低灾害事故的发生,提高船舶及海洋平台设施的安全性,延长其服役寿命具有深刻意义。石墨烯以及石墨纳米片是新兴的二维纳米碳材料,具有层片状的结构,对水、氧气和离子有很好的稳定性和阻隔性,用作传统涂料的填料时,可以起到良好的物理屏蔽作用,从而改善有机涂层的耐腐蚀性能。本文分别以热还原石墨烯和石墨纳米片作填料,以环氧树脂为基体,研究了热还原石墨烯和石墨纳米片的结构特点,以及他们在涂料中的耐腐蚀性能和机理。以石墨纳米片作为填料,研究了石墨纳米片在涂料中的耐腐蚀性能和机理。制备的石墨纳米片表面非常光滑,片层的厚度约为50nm,片层的直径约为2-10μm。直接以石墨纳米片作为填料制备了不同含量的石墨纳米片防腐涂料,电化学和耐中性盐雾试验表明,添加10%石墨纳米片涂层耐蚀性最好,自腐蚀电位为-435m V,自腐蚀电流密度为0.055μA/cm2。通过偶联剂对石墨纳米片进行改性,并制备了改性石墨纳米片涂料,添加10%改性石墨纳米片涂层的耐蚀性最好,自腐蚀电位为-416m V,自腐蚀电流密度为0.032μA/cm2。石墨纳米片在涂料中形成物理屏障,阻碍腐蚀介质的渗透。以热还原石墨烯为填料,研究了石墨纳米片在涂料中的耐腐蚀性能和机理。XRD、Raman、XPS和SEM等分析表明,热还原石墨烯上残留一些含氧基团,片层的厚度约为40nm,片层直径约为2-5μm。直接以热还原石墨烯作为填料制备了不同含量的石墨烯涂料,电化学和耐中性盐雾试验表明,添加1.5%热还原石墨烯涂层耐蚀性较好,自腐蚀电位为-428m V,自腐蚀电流密度为0.058μA/cm2。通过偶联剂对热还原石墨烯进行改性,并制备了改性石墨烯涂料,添加2%改性石墨烯涂层的耐蚀性最好,自腐蚀电位为-360m V,自腐蚀电流密度为0.034μA/cm2。热还原石墨烯在基体中分散均匀,阻碍腐蚀介质的渗透,偶联剂改性后提高了其在涂料中的分散性以及与树脂的界面结合力,自腐蚀电位提高了68m V,自腐蚀电流密度降低了58.6%。本文进一步研究了还原温度对石墨烯涂料耐腐蚀性能的影响。分别在450℃、750℃、1050℃温度下,制备了不同还原温度石墨烯,XPS测试表明其C/O分别为6.2、7.4、8.4;从SEM照片可以看出,随着还原温度的升高,石墨烯的剥离程度越高,形态逐步由中空球状变为片层状。电化学测试表明,1050℃还原的石墨烯涂料防腐性能最好,较低的还原温度下虽然可以保留更多的含氧基团,但是没能剥离成层片状的结构,因此其物理屏障作用降低,防腐性能降低。