Page 142 - 2025年7月防腐蚀专辑

冷昕阳等：石墨烯包覆空心玻璃微球改性水性环氧富锌防腐涂料

我国的石油化工、交通运输、海洋工程等产业迅 行混合并于100 ℃熔融后，通过滴加去离子水乳化制得。
速发展，对重防腐涂料的性能要求不断提高。重防 1. 2 RGO-HGM 的制备
腐涂料普遍为溶剂型涂料，溶剂的释放会造成环境 首先，将 200 mL NaOH 溶液（0. 5 mol/L）和 10 g
污染，水性化已成为重防腐涂料发展的必要方向。 HGM加入到三口烧瓶中，在 70 ℃下搅拌 1 h。碱洗结
环氧富锌涂料是目前最为重要的重防腐涂料之 束之后，用水洗涤至中性并抽滤，将预处理后的 HGM
一，然而，环氧富锌涂层中锌粉含量要达到80%甚至 在 真空烘箱 70 ℃干燥 12 h，得到 OH-HGM。 配制
更多才能具有好的阴极保护作用。在服役过程中，由 200 mL KH550 的乙醇-水溶液[V（KH550）∶V（水）∶
于环氧树脂、绝缘填料阻隔，锌粉没有得到充分利
V（EtOH）=1∶3∶6]加入到三口烧瓶中，再加入 8 g OH-
用 [1-2] 。为解决上述问题，研究人员发现通过增强锌粉 HGM，在 70 ℃下搅拌 1. 5 h。反应结束后，抽滤并用
之间的电连接，可在提高锌粉利用率的同时降低锌粉 无水乙醇将多余的 KH550 除去，将滤饼放入 70 ℃真
用量 [3-4] 。Ding等 [5-6] 研究了石墨烯对 70% 锌含量环氧 空烘箱内干燥 12 h，得到 KH550-HGM。而后，称取
富锌涂层的影响，结果显示石墨烯能提高涂层中锌与 0. 225 g GO加入到150 mL去离子水中，超声30 min后
锌以及锌与铁之间的导电接触，促进锌对铁的阴极保 加入1 g KH550-HGM，80 ℃搅拌1. 5 h。反应结束后，
护作用，并提高锌粉利用率。 使用分液漏斗静置分离，取上层悬浮的空心玻璃微珠
然而，石墨烯与树脂之间的相容性较差，分散困 悬浮液进行抽滤，用水洗涤，在 70 ℃真空烘箱中干燥
难。对此，常用非共价物理吸附和共价接枝改性来提 12 h，得到GO-HGM。最后，取0. 5 g GO-HGM放入坩
高石墨烯的分散性。非共价物理吸附虽能保留住石 埚中，在管式炉中以10 ℃/min的升温速率将温度提高
墨烯的共轭结构，但分散效果有限。共价接枝改性分 到300 ℃并在N 氛围中保持30 min，得到RGO-HGM。
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散效果好，但过程复杂，也会破坏石墨烯结构 。 1. 3 RGO-HGM 改性水性环氧富锌涂料及
[7]
空心玻璃微球（HGM）是一种微米级中空球体，质
涂层的制备
轻，耐水性、化学稳定性、分散性和流动性均较好，使
将 130 g 水、2 g BYK-105 以及 6 g 气相二氧化硅
用在涂层中时，能够有效提高涂层隔热性能和耐化
加入到容器中，在 1 000 r/min 下分散 1 h，使气相二氧
学腐蚀能力 。 本文选用容易分散的氧化石墨烯
化硅充分分散，然后加入 200 g锌粉，在 1 000 r/min 下
（GO）来替代分散困难的石墨烯，将 GO 先分散在水
分散 1. 5 h，得到锌粉分散液。取 66 g 锌粉分散液和
性介质中，再吸附到 HGM 表面，制备氧化石墨烯包
80 g 水性环氧乳液（固含为 50%）加入到容器中，在
覆空心玻璃微球（GO-HGM），再通过热还原得到具
300 r/min 下进行分散，充分混合得到锌含量 50% 的
有导电能力的还原氧化石墨烯包覆的空心玻璃微球
环氧富锌涂料。按环氧树脂质量的 0、2%、4%、6% 及
（RGO-HGM）粉体。将 RGO-HGM 分散到水性环氧
8% 在环氧富锌涂料中添加 RGO-HGM 得到 RGO-
富锌涂料中，探究其对防腐性能的影响。
HGM改性环氧富锌涂料。
1 实验部分 取制备好的涂料 11 g，加入 0. 75 g 固化剂和 1 g
丙二醇丁醚充分搅拌均匀后，通过线棒辊涂法，将涂

1. 1 原材料 料均匀涂覆在打磨好并清洗干净的 Q235 碳钢板上，
在室温下固化 12 h 后，放入 50 ℃鼓风烘箱中养护
γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）、丙二醇
24 h，最终制得环氧富锌涂层以及 RGO-HGM 改性环
丁醚：江苏晨光；空心玻璃微球（HGM）：牌号 HN15，
氧富锌涂层，其中涂层厚度为70 μm。
粒径为 35~125 μm，平均粒径 50 μm，真实密度为
0. 15 g/cm ，海诺科技；氢氧化钠（NaOH）、无水乙醇 1. 4 测试与表征
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（>99. 9%）：国药集团 ；氧化石墨烯 ：墨睿 ；锌粉 1. 4. 1 RGO-HGM功能粉体
（99. 5%）：江苏申隆锌业；分散剂 BYK-105：毕克化 采用 S4800 型冷场发射扫描电镜（Hitachi）对样
学；气相二氧化硅：宜昌汇富硅材料；固化剂 8538：汉 品表面形貌进行表征。采用 Nicolet 6700型傅立叶变
森涂料。 换红外光谱仪（Thermo Scientific），通过压片法对样品
水性环氧乳液：将环氧树脂（昆山国都化工）与环氧 基团进行分析。采用 Axis Ultra DLD 型 X 射线光电子
乳化剂（上海骁鹏新材料科技）按照质量比100∶12. 5进 能谱仪（Kratos）对样品进行元素分析 。 采用

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