Page 91 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 谭永松，等: 石墨烯复合环氧树脂涂层的制备及其性能 ·81·

知，加入石墨烯制备的涂层的表干时间为 0.5~1.0 h， 性能并未因为石墨烯的加入而发生变化，且与基材
实干时间为 1.0~2.0 h，与未加入石墨烯涂层表干和 的附着力强、柔韧性好、牢度高。
实干时间一致，并且石墨烯的加入也未使涂层的硬
度、抗冲击性、附着力、光泽度等发生变化。为了 表 4 石墨烯含量对涂层性能的影响
Table 4 Effect of graphene content on coating properties
观察加入石墨烯涂层的柔韧性能，分别将二乙烯三
性能 石墨烯含量/%
胺、腰果酚改性酚醛胺及加入含量为 6%石墨烯后制
备的涂层弯曲 120°，用胶带反复撕扯折叠处，结果 0 2 4 6 8
如图 1 所示。从图 1 可以看出，加入石墨烯后的涂 表干/h 0.5~1.0 0.5~1.0 0.5~1.0 0.5~1.0 0.5~1.0
层表面光滑均匀，说明石墨烯均匀分布并未发生团 实干/h 1.0~2.0 1.0~2.0 1.0~2.0 1.0~2.0 1.0~2.0
聚，形成了一层均匀致密的防护涂层，有效地隔绝 光泽度 91.8 102.1 93.8 93.6 108.3
了基材与外界的接触，用胶带反复撕扯后，折叠处 附着力/级 0 0 0 0 0
的涂层与未加石墨烯的涂层一样并未发生脱落，未 硬度 2H 2H 2H 2H 2H
发现有裂纹等现象产生。由此可以说明涂层的力学 抗冲击性/cm 100 100 100 100 100

a—二乙烯三胺为固化剂复合涂层；b—腰果酚改性酚醛胺为固化剂复合涂层；c—含石墨烯的腰果酚改性酚醛胺为固化剂复合涂层
图 1 弯曲 120°后涂层表面的照片
Fig. 1 Coating surface after 120° bending

2.2.2 石墨烯对涂层防腐性能的影响 的复合涂层的极化曲线，表 5 是各曲线的拟合参数。
当防腐材料暴露在自然环境下，Fe 与空气中的
–
H 2 O 与 O 2 会发生反应，其中，在阴极生成 OH ，使
3+
Fe 表面带负电荷，同时 Fe 发生反应生成 Fe ，使
3+
其阳极带正电荷，电子向阳极移动导致了 Fe 快速
大量形成，造成了 Fe 的腐蚀，见图 2。在加入石墨
烯的防腐涂层中，石墨烯优良的导电性可以将 Fe
失去的电子传输到涂层表面，从而降低了 Fe 的腐蚀
速率，同时，石墨烯优良的疏水性能够有效地隔离
基材与空气的接触，形成了良好的物理防护隔离层，
有效地降低了 Fe 的腐蚀速率。
图 3 不同石墨烯含量涂层的 Tafel 曲线
Fig. 3 Tafel curves of coatings with different graphene
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由表 5 可知，随着石墨烯含量的增加，涂层的

腐蚀电流密度逐渐减小。当石墨烯含量为 2%时，涂
图 2 铁片腐蚀原理图 层的腐蚀电流密度为 2.274×10 A/cm ；含量为 4%
2
–5
Fig. 2 Schematic diagram of iron sheet corrosion –6 2
时，涂层的腐蚀电流密度为 9.693×10 A/cm ，下降
Tafel 极化曲线反映了电极电位与极化电流之 了一个数量级。并且随着石墨烯含量的增加，腐蚀
间的关系，由其可以推算出涂层的腐蚀速率等，可 速率逐渐减小。石墨烯的加入能改善涂层的防腐效
以分析涂层的防腐性能。图 3 为不同石墨烯含量下 果，当石墨烯含量大于 6%，变化已经不是特别明显。