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海洋环境中,金属的腐蚀对其中运行的船舶、海洋平台等设备具有极大的威胁,有机涂层防护是最简单也是最经济的防腐蚀技术。然而,普通有机涂层均具有各自的缺陷,这些缺陷限制了涂料的应用范围。因此需要对其进行改性以提高涂层的性能。石墨烯和氧化石墨烯具有诸多优异的性能,如比表面积极高、表面吸附力强、表面能大等,与树脂混合后有利于提高树脂的综合性能。 本文以氟碳树脂、环氧树脂和水性聚氨酯为树脂基体,以石墨烯和氧化石墨烯为填料,采用旋涂的方式,在低碳钢表面制备了一系列不同填料含量的复合涂层。采用红外光谱和场发射扫描电子显微镜对石墨烯和氧化石墨烯形貌进行了表征分析;采用静接触角测试仪、拉拔法测试仪和显微硬度测试仪对复合涂层的疏水性、结合强度及显微硬度进行了研究;通过盐雾试验和电化学阻抗谱对复合涂层的耐蚀性能进行了研究。实验发现,石墨烯和氧化石墨烯表面含有羟基、羧基、羰基和环氧基等基团,扫描电镜发现两者均以复杂的褶皱形态存在。通过对复合涂层的物理性能和防腐蚀性能的研究发现,石墨烯能在一定程度上提高涂层的接触角,而氧化石墨烯则会降低涂层接触角,两者均对涂层的结合强度和显微硬度有显著的提升作用。石墨烯对三种涂层结合强度分别提高了44.3%、80.1%和73.5%,氧化石墨烯复合涂层的结合强度则分别提高了57.8%、67.5%和171.2%;由于氟碳涂层本身显微硬度相对较高,因此G和GO的加入,复合涂层的显微硬度分别增大了22.3%和7.4%,而对环氧涂层和水性聚氨酯增强作用明显,显微硬度均提高了提高了40%以上。由盐雾试验和电化学阻抗谱实验研究发现,当G和GO含量较低时,能提高涂层的防腐蚀性能,且对于不同体系树脂,G和GO的最佳含量不一致,对于氟碳涂层和环氧涂层,G和GO的最佳含量均为0.05wt%,这可能是和低含量的G不足以提供良好的物理屏蔽作用,高含量下易发生团聚而增加涂层缺陷有关;而对于水性聚氨酯复合涂层,G的最佳含量为0.15wt%,GO最佳含量为0.01wt%,这可能是由于GO较高的活性,能与活性基团丰富的WPU更好的发生键合作用,提高涂层的防护性能。