Page 32 - 2025水性涂料虚拟专辑

干思 等：石墨烯/云母氧化铁在水性环氧涂料中的协同屏蔽性能及机理研究

properties of the coating were studied by water absorption and electrochemical impedance
spectroscopy. The interaction mechanism between graphene and micaceous iron oxide fillers in
the coating was discussed by means of scanning electron microscopy（SEM）and X-ray energy

spectrometry（EDS） The results showed that：When 0. 35% graphene was added to the
.
waterborne epoxy MIO coating，the water absorption of the coating increased by 2. 06%
compared with that of the waterborne epoxy MIO coating. The electrochemical impedance
spectroscopy test results showed that the arc radius of the waterborne epoxy G/MIO coating at
high frequency decreased compared with that of the waterborne epoxy MIO coating，and the
impedance mode value of the coating at low frequency decreased. The coating capacitance
increased by 5. 018×10 F/cm ，and the coating resistance decreased by 0. 86×10 Ω ·cm ，
2
-5
4
2
indicating that the shielding effect of the coating became worse when graphene was added to
the waterborne epoxy MIO coating. Through the characterization of the coating cross-section，t
i
was found that when graphene and micaceous iron oxide exist in the waterborne epoxy coating
at the same time，the shielding performance of the final coating was determined by the
superimposed effect of the distribution and dispersion of the two pigments in the coating.
Key words：raphene；micaceous iron oxide；synergistic effect；waterborne epoxy coating；
g
shielding performance；superimposed effect

水性重防腐涂料的中间漆是腐蚀介质与基材之 阻隔性能 [8-9] ，通过石墨烯材料进行改性是新型重防
间的物理屏障，主要起到增加涂层厚度和屏蔽外界 腐涂料领域研究的热点 [10-11] 。Liu 等 在水性环氧涂
[12]
腐蚀介质的作用 。与溶剂型涂料相比，水性中间漆 料中均匀分散石墨烯后，发现涂层的防腐性能有显著
[1]
对水分子、氧气等腐蚀性介质的屏蔽性能不佳，其防 提升，分析认为二维片层结构的石墨烯可以填充树脂
护效果不及溶剂型涂料。因此，屏蔽性能优劣是评 的空隙，阻隔水和其他腐蚀介质在涂层中的扩散。
价水性中间漆的重要指标。 石墨烯在涂料中的加入量通常在 0. 1%~2%，过
目前的中间漆涂层在干缩硬化时易收缩形成孔 多的石墨烯容易团聚且成本增加，通常会加入其他
，造成 Cl 、H O、O 等腐蚀介质穿过涂层孔 到达 填料以起到屏蔽、防锈等功效。云母氧化铁是常见
-
2
2
钢材基底而形成锈蚀层 。在涂层中加入颜填料是 的片层屏蔽填料 ，但石墨烯与传统阻隔填料的协同
[2]
[13]
使涂层形成物理屏蔽层的常用方法。常见的传统屏 作用研究较少且协同机制尚不明确。
蔽填料有云母氧化铁（MIO）和玻璃磷片 。云母氧 本研究通过向水性环氧涂料中加入石墨烯/云母
[3]
化铁与玻璃 片一样，可以有效地改善涂层的屏蔽 氧化铁，制备了水性环氧 G/MIO 涂层，通过涂层的吸
性能 。片层状的云母氧化铁在涂层中定向平行排 水率和电化学阻抗谱测试，探究了石墨烯/云母氧化
[4]
列，可以使涂层具有“迷宫效应”，进而减缓腐蚀介质 铁在水性环氧涂层中的协同作用，并研究了石墨
在涂层中的腐蚀速率 。此外，颜料的形状和尺寸 烯/云母氧化铁的协同作用机理。
[5]
也是影响涂层防腐性能的重要参数。Nikravesh 等 [6]
研究了不同体积比的 MIO/Al 颜料对环氧聚酰胺涂 1 实验部分
层耐腐蚀性的影响，结果表明在涂料中加入 90% 的
铝粉和 10% 的云母氧化铁，制得的涂层防腐效果 1. 1 实验原料与仪器
最好。 水性环氧树脂 DB4253：工业级，湖北双键精细化
石墨烯（G）是由碳原子以 sp 杂化轨道形成的一 工有限公司；水性环氧乳液 Banco 2094：工业级，联固
2
种 状二维平面的碳纳米晶体材料，其具有化学 新材料科技（广州）有限公司；固化剂 3951：工业级，
稳定性、热稳定性、高导电性 、高比表面积及优异的 斯迈公司；分散剂 BYK-190：工业级，毕克助剂有
[7]
0