Page 46 - 《精细化工》2020年第12期
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·2408·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                                                                   结果表明，经多层石墨烯涂层覆盖后，低碳钢
                                                               的腐蚀速率从 794.5 nm/d 下降到 8.2 nm/d，比裸钢
                                                               降低了近 2 个数量级，表明石墨烯涂层在低碳钢
                                                               表面起到了不透水的屏障作用，显著降低了其腐蚀
                                                               速率。
                                                                   由此可见，石墨烯在涂层防腐中的研究十分活
                                                               跃，通过对石墨烯进行表面改性、疏水化改性等均
                                                               可很大程度地提高涂层的防腐蚀性能，但石墨烯在

              图 1  PDA-PANI-GO/WAV 制备及涂覆过程示意图          [11]    聚合物中的分散性仍然是一个难题。与疏水化改性
            Fig. 1    Schematic diagram of PDA-PANI-GO/WAV preparation   相比，表面改性可操作性强，成本低且较为环保，
                  and coating process [11]                     更容易提高石墨烯的分散性。另外，石墨烯良好的

                                                               防腐蚀性能主要基于其片层结构所带来的阻隔作
                 另外，为了进一步提升防腐效果，对石墨烯进
                                                               用，当涂层破裂受损时，作为导电材料的石墨烯的
            行疏水化改性后再与涂层复合，或先与涂层复合再对
                                                               导电性能会促进石墨烯与金属之间的电化学反应，
            其进行疏水化改性也是较为常见的做法。UZOMA                            从而加速金属的腐蚀，缩短涂层使用寿命，因此，
            等 [12] 采用氟硅烷对石墨烯纳米片进行改性，然后将
                                                               石墨烯难以实现金属的长期防腐。
            其与疏水性有机硅氧烷-丙烯酸树脂复合。一方面氟
            硅烷改性提高了石墨烯在有机硅氧烷-丙烯酸树脂                             2    六方氮化硼在涂层防腐中的研究进展
            中的分散性，另一方面复合涂层良好的疏水性使腐
            蚀性介质难以对其进行润湿，从而提升了复合涂层                                 六方氮化硼（h-BN）是一种绝缘的二维层状材
            防腐蚀性能。结果表明，当改性石墨烯在复合涂层                             料，是最简单的硼氮高分子。与石墨中的六角碳网
            中的质量分数为 25%时，复合涂层的阻抗模量达                            相似，六方氮化硼中的氮和硼也组成了六角网状片
                  8
                        2
            1.0×10  Ω·cm 以上。ZHU 等    [13] 将石墨烯引入到聚乙            层结构，片层间互相重叠，构成晶体，具有粒径小、
            烯醇缩丁醛（PVB）中，用疏水性聚(甲基氢硅氧烷)                          比表面积大、表面活性高、耐高温以及良好的化学
            对复合材料进行改性，制备了可用于海洋环境中铝                             稳定性、电绝缘性和润滑性等特点，已被广泛应用
            合金基材的防腐涂层。结果表明，复合涂层表面均                             于吸附   [15] 、催化 [16] 等领域。由于其晶体结构和性质
            匀且致密疏水，对金属基底具有较强的黏附性，复                             与石墨烯类似，因此，h-BN 被称为“白色石墨烯”。
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            合涂层的阻抗模量提高了 3 个数量级，高达 1.0×10                       将 h-BN 作为防腐涂层中的填料，不仅可以发挥片
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            Ω·cm ，腐蚀电流密度下降了 3 个数量级，低至                          层结构的阻隔作用，而且其绝缘性不会促进与金属
                  –9
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            7.8×10  A/cm ，可以有效保护铝基材长达 1200 h，                  间的电化学反应，因此防腐蚀性能更加优异                    [17] 。
            成功延长了其在海洋环境中的使用寿命。                                     将 h-BN 通过共混法直接加入到涂层中是最简
                 除了将石墨烯作为纳米填料加入到涂层中提升                          单的一种方法。HUANG 等           [18] 将 h-BN 纳米片通过
            防腐蚀性能外，也有研究者在金属基体表面直接制                             共混法分别引入到半结晶态和非晶态的聚酰亚胺
            备多层石墨烯的防腐涂层。XU 等                [14] 通过真空沉积        中，发现 h-BN 纳米片在非晶态聚酰亚胺中具有更
            法将 Ti 层引入到低碳钢表面，进而采用机械球磨法                          加优异的防腐蚀性能，这表明基体的选择对于 h-BN
            将石墨烯通过 Ti—C 键固定在其表面，制备了厚度                          防腐蚀性能的发挥具有重要影响。同样，HUSAIN
            为 14 nm 的多层石墨烯防腐涂层，如图 2 所示。                        等 [19] 通过共混法将 h-BN 纳米片引入到聚乙烯醇中，
                                                               在不锈钢表面形成涂层。结果表明，聚乙烯醇良好
                                                               的黏结作用提高了 h-BN 纳米片与不锈钢表面的结
                                                               合力，充分发挥了 h-BN 纳米片的高抗渗能力，使
                                                                                                          2
                                                               得复合涂层的腐蚀电流密度低至 5.14×10              –8   A/cm ，
                                                                                   –3
                                                               腐蚀速率仅为 1.19×10 mm/a。
                                                                   与石墨烯相似，h-BN 纳米片与聚合物间的相容
                                                               性也是影响其防腐性能的重要因素。因此，为了提

                                                               高两者间的相容性，常对 h-BN 纳米片进行表面改
               图 2   机械球磨法制备多层石墨烯涂层的示意图               [14]             [20]
            Fig. 2    Schematic diagram of the preparation of multilayer   性。LI 等  利用 NaOH 对 h-BN 纳米片进行处理，
                   graphene coating by mechanical ball milling [14]   以在 h-BN 纳米片的边缘产生羟基，从而提高 h-BN
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