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海洋重防腐涂层界面改性与二维片层结构定向排布调控方面取得新进展
浏览次数:90   信息来源:中科院宁波材料技术与工程研究所发布时间::2020-07-17

   

近日,中科院宁波材料所海洋新材料与应用技术重点实验室所属海洋功能材料团队通过调控石墨烯的排列取向并消除石墨烯电负性的影响,获得了长效耐蚀涂层。团队利用多巴胺氧化自聚合和离子化反应获得一种新型阳离子石墨烯(DRGO+)纳米片。由于石墨烯表面包覆的多巴胺中的-NH3+存在,新型阳离子DRGO+纳米片在水性环氧树脂中具有优异的分散性,且在外加电场作用下能自对齐平行排列在有机涂层内。这种层层排列的纳米片能充分发挥石墨烯的阻隔作用极限,显著延长腐蚀介质扩散路径,从而降低有机涂层的腐蚀速率。此外,新型阳离子DRGO+纳米片表面的-NH3+能吸附电子和Cl-,切断局部电偶腐蚀,在钢表面形成致密钝化层。另外,团队通过多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)和低聚物改性石墨烯,制备了具有强疏水性、优异分散性和低电导率的纳米片,抑制金属基材腐蚀的同时,展现出优异的阻隔性能,从而获得长效耐磨耐蚀复合涂层。

   团队还通过酸化震荡和离子交换法成功设计了一种具有NO2-夹层的MgAl-NO2层状双氢氧化物(LDH)二维纳米片。LDH的主层压板表面包含大量羟基,可以提高纳米填料对有机树脂的亲和力。当将LDH纳米片添加到涂层中时,其薄片结构能显著提升有机涂层的阻隔性能。此外,LDH具有优异的离子交换能力,其层间NO2-通过静电力与主层压体连接,当腐蚀性Cl-到达纳米片表面时可进行离子交换并作为Cl-的储存站,同时,负载的亚硝酸根离子被释放出来,钝化金属表面。结果表明,阻隔性能的提升和金属表面钝化的协同作用显著增强了有机高分子涂层的长效耐蚀性能。