環(huán)氧樹脂（EP）因具有不同的分子結(jié)構(gòu)，可以表現(xiàn)出不同的性能。且由于易與不同的固化劑、稀釋劑、助劑、膠粘劑等混合使用，制備出具備優(yōu)異的機(jī)械、力學(xué)、熱學(xué)、粘結(jié)性、絕緣和防腐性能的環(huán)氧樹脂材料，而被廣泛應(yīng)用于防腐涂料。但隨著應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜化，單純的EP涂料表現(xiàn)出一些不足:一是由于熱導(dǎo)率低導(dǎo)致耐熱性差，多數(shù)EP只適用于100℃以下的環(huán)境；二是因固化后交聯(lián)密度大，以致于摩擦系數(shù)高，耐磨性和耐沖擊性差；三是電阻率高易產(chǎn)生靜電效應(yīng)；四是固化后易產(chǎn)生缺陷，影響防腐性能。為更好地利用EP的優(yōu)點(diǎn)，常加入填料以改善性能。石墨烯因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理性能及其衍生物可引發(fā)聚合反應(yīng)等特點(diǎn)，引入柔性鏈段，在改善樹脂基材料性能方面具有巨大的潛力。由于石墨烯的比表面積大、表面能高，作為填料添加到環(huán)氧樹脂中時(shí)易團(tuán)聚，從而影響涂料性能。為將石墨烯均勻分散到環(huán)氧基體中，學(xué)者們進(jìn)行了大量研究。從最初的簡(jiǎn)單混合，發(fā)展到超聲分散技術(shù)，進(jìn)而利用硅烷偶聯(lián)劑改善石墨烯與環(huán)氧樹脂之間的接合性和相容性。研究發(fā)現(xiàn):石墨烯的加入利于提高涂料性能，但當(dāng)添加到一定量時(shí)，由于石墨烯的堆積會(huì)影響涂料性能的進(jìn)一步提升。近幾年，部分學(xué)者通過(guò)對(duì)石墨烯表面進(jìn)行官能團(tuán)修飾，制備出了功能化石墨烯，發(fā)現(xiàn)其在保留石墨烯基本特性的同時(shí)，可改善與環(huán)氧基體的接合性，使得石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂料的研究有了新的進(jìn)展。 

1、石墨烯/環(huán)氧樹脂涂料的研究進(jìn)展

從熱學(xué)性能來(lái)看，石墨烯是目前所知具有最高熱導(dǎo)率的材料（單層約為5000W/mK），作為填料加入可提高環(huán)氧的耐熱性；從機(jī)械性能和力學(xué)性能來(lái)看，石墨烯由sp2雜化的平面碳原子構(gòu)成，具有高模量、高強(qiáng)度，且石墨烯層間具有較低的剪切力和低摩擦系數(shù)，容易轉(zhuǎn)移到環(huán)氧涂層對(duì)偶表面形成轉(zhuǎn)移膜，與環(huán)氧復(fù)合使用后可提高涂層的耐磨性與耐沖擊性；從電學(xué)性能來(lái)看，石墨烯單層理論電阻率約為10-6Ω·m，且由于其堆密度低，在環(huán)氧樹脂中添加少量石墨烯時(shí)就可以擁有良好的導(dǎo)電性；從防腐性能來(lái)看，由于石墨烯的小尺寸效應(yīng)和二維片層結(jié)構(gòu)，可改善環(huán)氧涂層中的缺陷，使其可在涂層中形成致密的隔絕層，從而減輕腐蝕。

1.1熱學(xué)性能

黃坤等以石墨烯為填料加入到環(huán)氧、環(huán)氧改性有機(jī)硅、乙烯基樹脂3個(gè)體系中，通過(guò)烘烤實(shí)驗(yàn)和電熱老化實(shí)驗(yàn)測(cè)試了石墨烯對(duì)涂層耐溫性和電熱耐老化性的影響。結(jié)果表明:與不加石墨烯相比，三者的耐溫性都得到了提高，且在通電500h后，環(huán)氧出現(xiàn)類似后固化的過(guò)程，使得固化后交聯(lián)更致密，石墨烯收縮也更緊湊，耐熱性更好。Yang等通過(guò)研究石墨烯片（G）/多壁碳納米管（MWCNTs）/環(huán)氧樹脂（EP）復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)G與MWCNTs之間存在協(xié)同效應(yīng)，由于這種橋接作用，使得其與EP的接觸面積變大，避免填料團(tuán)聚。測(cè)得復(fù)合材料熱導(dǎo)率為0.321W/mK，較純EP（0.13W/mK）提高了146.9%。

1.2耐磨增韌性能

伍方將石墨烯（G）和氧化石墨烯（GO）用于改善碳化硅與環(huán)氧樹脂之間的界面結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得G/EP復(fù)合涂層在干摩擦和海水摩擦中的摩擦系數(shù)較純EP涂層降低了14.5%和33.7%，磨損率降低了69.1%和32.1%；GO/EP復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)較純EP涂層降低了15.6%和35.5%，磨損率降低了79%和67.9%。任小孟等制備了G、GO/EP復(fù)合材料，考察兩者對(duì)EP的增韌增強(qiáng)效果。研究表明:當(dāng)G與GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，復(fù)合材料的斷裂韌性分別增加102%和48.5%；當(dāng)G與GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度分別增加18%和2%。

1.3電學(xué)性能

王國(guó)建等通過(guò)自制的石墨烯與商業(yè)級(jí)碳納米管、富勒烯以及石墨分別作為納米導(dǎo)電材料加入EP中制備復(fù)合材料，研究其電學(xué)性能。研究表明:G是一種優(yōu)于碳納米管、富勒烯和石墨的導(dǎo)電填料，當(dāng)G的體積分?jǐn)?shù)為0.25%時(shí)，復(fù)合材料的電導(dǎo)率發(fā)生滲流突變，說(shuō)明此時(shí)G已經(jīng)在EP中形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道；當(dāng)體積分?jǐn)?shù)超過(guò)0.5%時(shí)，電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定達(dá)到2.02×10-7S/m。Serena等通過(guò)自制的金剛石和石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，對(duì)比了兩者的電學(xué)性能。結(jié)果表明:石墨烯的閾值遠(yuǎn)低于人造金剛石，當(dāng)石墨烯添加量為0.5%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，復(fù)合材料的電阻率從7.14×107Ω·m下降到1.02×103Ω·m，這是由于石墨烯是一種優(yōu)異的電導(dǎo)體。

1.4防腐性能

周楠等以生物基沒食子酸（GA）和環(huán)氧氯丙烷（ECP）為原料，合成了沒食子酸基環(huán)氧樹脂（GEP），并以此作為石墨烯分散劑，制備了GEP-G/EP復(fù)合涂層。通過(guò)利用涂層吸水率、Tafel極化曲線和中性鹽霧測(cè)試對(duì)防腐性能進(jìn)行了表征。研究表明:相比純EP涂層，該涂層極化電阻和自腐蝕電流密度提高了1個(gè)數(shù)量級(jí)，且吸水率下降了0.22%，耐鹽霧性也得到了有效提高。王玉瓊等以聚丙烯酸鈉作為分散劑，通過(guò)高速離心機(jī)分散2h，再超聲分散30min后，得到了石墨烯水性分散液，并制備了G含量為0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的G/水性環(huán)氧樹脂E44復(fù)合涂層。研究表明:石墨烯的加入提高了水性環(huán)氧的隔水效果，且較純E44涂層的Fick擴(kuò)散系數(shù)降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)；純E44涂層自腐蝕電流密度為0.13μA/cm2，而G/E44復(fù)合涂層的自腐蝕電流密度僅為0.038μA/cm2。

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