Page 113 - 2025年7月防腐蚀专辑
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王  冰等：石墨烯基自修复防腐涂层的研究进展

             需要分散均匀，通常采用机械分散的方式，如搅拌、
             超声等，但这种方式不适用于表面没有活性基团的                             4    结 语
             石墨烯，无法在聚合物基体中分散均匀 。在自修复
                                                [31]
                                                                     在传统涂料中，添加石墨烯可增强涂层的抗渗
             材料中，石墨烯衍生物主要采用共价或非共价作用
                                                                透性、力学性能、导电性等，而对于自修复涂层，基于
             进行改性，促进其在聚合物基体中的相容性，同时实
                                                                石墨烯衍生物优越的物理化学性能，在不同修复机
             现主动修复的效能，而对于GO，采用共价改性可以最
                                                                制中发挥着不同的作用。对于本征型自修复材料，
                                                 [32]
             大程度上保证其力学性能及分散稳定性 。如 Yuan
                                                                石墨烯主要发挥着促进能量转换的作用，并促进聚
             等 通过异氰酸酯对 GO 进行官能化，合成了一种基
               [33]
                                                                合物链之间的流动，通过聚合物链之间相互接触，重
             于二 键的聚氨酯/官能化 GO 材料（PU/NCO-GO），
                                                                建共价键或非共价键，使得涂层性能恢复。对于外
             保证材料自修复性的同时，大大提高了力学强度、断
                                                                 型自修复材料，石墨烯主要充当 带各种修复剂
             裂伸长率，该材料中的二 键在可见光的照射下即
                                                                的介质，当涂层破损时，释放修复剂在破损处形成
             可发生自修复，因此大大提高了自修复的敏感度，同
                                                                化膜或在破损处填补缝隙，修复涂层裂缝。同时石
             时结合GO优异的光热效应，在红外照射60 s条件下，
                                                                墨烯的加入一定程度上改善了自修复涂层的缺陷，
             聚合物的自修复效率最大可达88. 3%，大大提高了自
                                                                如本征型自修复涂料自修复效率低、力学性能差、抗
             修复效率。在红外光照射下，该材料的光热转换能                             断裂能力弱等问题，外 型自修复材料纳米容器负
             力使得温度迅速上升到二 键动态可 所需的条                              载力低及释放延迟等问题，但是单一修复机制的涂
             件，从而修复二 键，恢复涂层性能。Bohra 等 基于                        层仍然存在许多局限性，具有多重修复机制的石墨
                                                      [34]
             4，4'-二氨基二苯二硫特异性修饰的 GO 及二硫键的                        烯基自修复涂层将是未来的发展趋势。随着研究的
             动态可 性合成了玻璃树脂 EP/GO纳米材料。GO表                         深入，学者们也发现石墨烯的独特性能为多功能自
             面添加了胺基，可以成功促进 GO 与 EP 聚合物基体                        修复涂层提供了可能，如利用官能化 GO 的主 体相
             之间的接触，从而增强其在聚合物基体材料中的分                             互作用力合成具备水下自修复能力的涂层，可用于
             散性。同时该材料具有优异的自修复能力，其中官                             水下防腐领域 ；合成了丙烯酸聚苯胺（Ac-
                                                                                [10]
             能化 GO 的加入对增强玻璃体-EP 材料的热性能、力                        PANI）GO 材料，具备紫外光固化能力 。但自修复
                                                                                                   [36]
                                                                      /
             学性能及自修复能力具有正向影响。                                   涂层仍处于理论开发和初步研发阶段，工业应用较
             3. 2  阻隔 用                                         为 乏，还需要考虑以下几个方面问题。

                 石墨烯薄膜对水、空气等腐蚀介质具有阻隔作                               （1）为发挥出最佳的自修复及防腐效果，石墨烯
             用，而阻隔作用是实现涂层腐蚀防护作用的主要途                             衍生物的合成、尺寸及分散性等问题仍需要进行更
             径之一。适量的官能化石墨烯加入到聚合物基体中                             深入研究。
             可以提升涂层的防腐性能，且多层的石墨烯涂层较                                 （2）石墨烯基自修复防腐涂料的实际应用环境
             单层石墨烯涂层具有更好的抗氧化性能。GO边缘羟                            复杂多变。以海洋为例，海底温度、流速、含盐量等
             基及羧基等官能团在氯化钠溶液中因脱质子而带轻                             因素都会影响涂层的修复效果和使用寿命，因此自
             微负电荷可阻止 Cl 及 OH 等的扩散，进一步提高涂                        修复效果和防腐效果需要实地验证。
                              -
                                    -
                                                                    （3）对于多功能自修复防腐涂料，能否在保证自
             层的耐腐蚀性 。Ye 等 利用硅烷化反应合成了一
                                   [28]
                          [35]
                                                                修复效果的前提下展现出材料的多功能性，是未来
             种硅化苯胺三聚体-石墨烯填料（SAT-G），将其混入
                                                                多功能石墨烯基防腐涂料发展的难题。
             EP 基体中，利用石墨烯的阻隔性能与 SAT 的自修复
             性协同作用，使 SAT-G/EP 涂料具有优异的耐腐蚀                                           参考文献
             性，其中苯胺三聚体修饰的石墨烯可与基体材料良
                                                                [ 1 ] 张春辉，宋晶辉，徐兰兰，等 . 石墨烯改性环氧云铁中间
             好分散相容，发挥其阻隔作用，同时苯胺三聚体在腐
                                                                     漆的制备和性能研究[J]. 涂料工业，2024，54（1）：17-23.
             蚀发生时以其电活性 获电子由全氧化式（PB）转变
                                                                     ZHANG  C  H，SONG  J  H，XU  L  L，et  al. Preparation  and
             为全还原式（LEB），并促进表面Fe O 和Fe O 的形成，
                                           2  3   3  4               performance of graphene-modified MIO epoxy intermediate
             此后LEB将进一步被氧化为PB，释放出电子形成氢氧                               coatings[J]. Paint & Coatings Industry，2024，54（1）：17-23.
             化物，进而促进 化膜的形成，减缓金属腐蚀。                              [ 2 ] NECOLAU  M  I，PANDELE  A  M. Recent  advances  in
                                                                                                          110
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