Page 53 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 杨建军，等: 改性水性聚氨酯防腐涂料的最新研究进展 ·1983·

是通过层状三元 M n+1 AX n 或 M n+1 X n T x （n=1~3）前 性能得到提高。
驱体选择性去除/蚀刻“A”元素来合成。其中，“M” 1.5.2 可交联石墨烯改性
代表早期过渡金属（如 Sc、Ti、Zr 等），“A”代表 将交联剂接枝到 GO 上，并用作水性聚氨酯复
ⅢA 或ⅣA 族元素，“X”代表碳或氮，T x 是表面末 合涂料的增强剂，使水性聚氨酯具有交联结构，以
端基因（OH、O 或 F） [26-32] 。SHENG 等 [33] 将碳化钛 改善涂层防腐性能。CUI 等 [39] 将交联剂聚碳二亚胺
二维纳米片 Ti 3 C 2 引入到水性聚氨酯中制备复合涂 （PCD）化学接枝到 GO 表面，通过表面接枝的方
法合成了氨基化氧化石墨烯（PG）复合材料，反应
料，反应路线如下所示。剥离的 Ti 3C 2（由 Ti 3 AlC 2
剥离而来）具有良好的亲水性，有利于 Ti 3C 2 在水性 路线如下所示。将 PG 作为增强剂加入到水性聚氨
酯中，改性的水性聚氨酯复合涂料防腐性能增强。
聚氨酯中的分散。与水性聚氨酯相比，WPU/Ti 3 C 2
复合涂层具有更强的耐腐蚀性能。在掺入质量分数 电化学阻抗测试表明，含质量分数为 0.2%交联石墨
为 0.4% Ti 3 C 2 的情况下，WPU/Ti 3 C 2 复合涂层的最 烯的水性聚氨酯复合涂层在浸泡 120 d 后，复合涂
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–6
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低腐蚀电流为 2.143×10 A/cm ，与纯水性聚氨酯 层的最大阻抗模量仍保持在 1×10 Ω·cm 以上，涂层
–5
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（1.599×10 A/cm ）相比降低了一个数量级，并具 优异的防腐性能得益于石墨烯层的良好分散以及石
有出色的防紫外线性能（几乎阻挡了所有紫外线）。 墨烯/WPU 界面的交联结构。
WPU/Ti 3 C 2 复合涂层可以达到增强紫外线阻隔和改
善耐腐蚀性的双重目的。

1.5.3 石墨烯衍生物改性

为了改善石墨烯的一些性能，例如在水性聚氨
1.5 石墨烯及其衍生物改性 酯中的分散性和结合官能团的能力，必须修饰石墨
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石墨烯是一种碳原子以 sp 杂化轨道组成六角 烯以制备其衍生物。制备高质量石墨烯衍生物的关
型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料 [34] ，是目前发现最 键是引入适当的官能团，同时保留石墨烯的原始共
薄的防腐蚀材料，具有超大比表面积、优良的阻隔 轭结构 [40-41] 。WU 等 [42] 采用沉淀法成功制备了磺化
性、高的化学稳定性及良好的导电性 [35] ，在水性聚 石墨烯/磷酸锌（SG-ZP）复合材料，将其作为功能
氨酯中加入石墨烯，不仅可以提高水性聚氨酯的防 性填料加到水性聚氨酯中，作为碳基体 SG 的引入
腐性能，还可以提高其导电能力 [36] 。由于氧化石墨 提高了 ZP 的分散性，有效防止了复合材料在 WPU
烯（GO）在极性材料中的混溶性较好，可直接作为 的团聚，增强了水性聚氨酯涂层的防腐性能。电化
增强填料加入到水性聚氨酯中。 学阻抗谱和电位极化实验表明，SG-ZP 复合材料比
1.5.1 原位聚合 GO 改性 单一填料具有更好的耐腐蚀性能。并且当 SG-ZP 质
通过原位聚合设计了表面具有活性羟基的 GO， 量分数为 0.5%时，水性聚氨酯复合涂层具有最低的
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以改性水性聚氨酯。GO 能增加界面结合力并减少 腐蚀电流密度（0.4252 μA/cm ）和最大的涂层电阻
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相分离，可增强水性聚氨酯的防腐性能 [37] 。BAI （10.937×10 Ω·cm ），防腐性能最好。WEN 等 [43]
等 [38] 通过原位聚合将 IPDI 接枝到 GO 表面，得到改 用 IPDI 和 N,N-二甲基乙醇胺共价接枝 GO，然后再
性氧化石墨烯（MGO），将 MGO 和聚四氟乙烯 用十二烷基苯磺酸钠非共价接枝用 IPDI 和 N,N-二
（PTFE）加入到水性聚氨酯中，得到 MGO-PTFE/ 甲基乙醇胺改性后的 GO，制备了两亲性石墨烯衍生
WPU 复合涂层，电化学实验表明，在 MGO 和 PTFE 物（IP-GO），并将其加到水性聚氨酯中，成功合成
的协同作用下，涂层的耐腐蚀性得到了提高。复合 了 IP-GO/WPU 复合涂料，反应路线如下所示（SDBS
涂层中的 MGO 可以作为腐蚀介质的屏障，可以曲 为十二烷基苯磺酸钠）。通过电化学阻抗谱和盐雾实
折并阻止腐蚀介质从涂层到金属/涂层界面的扩散 验分析了其防腐性能，含有质量分数 0.3% IP-GO 的
路径。继续添加 PTFE 后，PTFE 可以促进 MGO 的 复合涂层的防腐性能得到了显著改善，优异的防腐
分散，并填充 MGO 之间的间隙，进一步延缓了腐 性能归因于 IP-GO 在水性聚氨酯中良好的分散性和
蚀性介质的扩散速率，使水性聚氨酯防腐涂料防腐 相容性。