Page 65 - 涂层与防护2019-02

张新海，等：石墨烯及衍生物在耐磨涂料中的应用

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物。 比如，Wu 等 将石墨烯及氧化石墨烯分别与环氧 亲水性，能够在水中形成稳定的悬浮液 。
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树脂复合，尽管石墨烯用量在比氧化石墨烯用量低时 Bai 等 报道了一种简单的自组装方法，用硅氧烷
既能达到较好耐磨效果，但由于石墨烯片层之间因范 APTES 修饰硅片， 在修饰好的硅片上沉积氧化石墨
德华力等作用力而存在严重团聚，石墨烯片层本身与 烯，再将二氧化铈前驱体直接在氧化石墨烯片上沉积
基底不存在粘附力，这种团聚往往导致石墨烯片层剥 得到氧化石墨烯/二氧化铈复合涂层，如图 2(a)所示。
落，所得涂层耐磨效果反而较氧化石墨烯/聚合物复合 结果表明，没有保护涂层的硅片表现出最高的静摩擦
涂层的耐磨效果差。 系数(载荷 1 N 时，摩擦系数为 1.128；载荷 2N 时，摩
擦系数为 0.853)和最高的动摩擦系数(载荷 1 N 时，摩
2 氧化石墨烯在耐磨涂料中的应用 擦系数为 0.810；载荷 2N 时，摩擦系数为 0.731)，但由
氧化石墨烯与二氧化铈组成的复合涂层的硅片具有
石墨烯由于存在严重的团聚问题， 在作为有机- 很低的动、静摩擦系数，如图 2 (b)和(c)所示。 这项研究
无机复合材料的无机组分时， 很难在溶剂中很好分 可用于指导制备高耐磨氧化石墨烯复合涂料。 Ou 等 [37]
散，以至于很难实现与聚合物的界面交互作用和协同 使用层层自组装方式， 将氧化石墨烯与聚多巴胺复
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增强作用 。 Hummers 法 制备的氧化石墨烯作为石 合，对涂层摩擦性能进行研究，结果表明，复合有氧化
墨烯最可能工业化的前驱体，不仅具有与石墨烯类似 石墨烯的涂层摩擦系数在高载荷下仍能表现的很低，
的片层结构和硬度， 在结构上富含大量含氧基团，如 如载荷为 1 N 时，摩擦系数为 0.17，无氧化石墨烯的
羟基、羧基等，这些含氧基团赋予氧化石墨烯很好的 涂层摩擦系数则在 0.5 左右。

图 2 (a) 在硅片上组装二氧化铈和氧化石墨烯复合涂膜机理图，(b)和(c) 不同样品在相同频率不同载荷下的静摩擦系数和动
摩擦系数

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Tai 等 将氧化石墨烯和超高相对分子质量的聚 材料的微观硬度提高了 43 %。 随着氧化石墨烯的引
乙烯进行复合，制备具有强微观硬度、高杨氏模量和 入，涂层摩擦系数出现轻微增加。 这是由于超高相对
耐磨的复合材料。 随着氧化石墨烯用量的增加，复合 分子质量聚乙烯本身极低的摩擦系数(0.095)，由于氧

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