漆酚基石墨烯的制备及其在环氧树脂涂料中的应用

作     者：杨俊威 

作者单位：福建师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑雪琳

授予年度：2019年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：漆酚 石墨烯 环氧树脂 防腐涂料 

摘      要：本文在综述石墨烯的特性、制备与改性方法、及其在防腐涂料方面应用的基础之上,从分子设计的角度出发,设计合成环氧化漆酚基衍生物,并以其为氧化石墨烯的还原剂和修饰剂,制备与环氧树脂具有较好相溶性的环氧化漆酚基石墨烯;再以之为填料与环氧树脂复合,制备具有优异防腐性能的漆酚基石墨烯/环氧树脂复合涂料。研究内容如下:（1）从漆酚的分子结构出发,分别利用漆酚酚羟基及长侧链上C=C的反应活性设计合成两种不同结构的漆酚缩水甘油醚。其中,利用漆酚长侧链上C=C与脂肪酸的环氧化反应,得到带两个酚羟基的漆酚缩水甘油醚—环氧化漆酚;利用漆酚酚羟基与环氧树脂在碱性条件下的开环反应得到保留有一个酚羟基的漆酚环氧树脂。再分别以上述环氧化漆酚衍生物为氧化石墨烯的还原剂和修饰剂,获得表面含有大量长碳链、环氧基团,在有机溶剂中呈良好分散性的环氧化漆酚改性石墨烯。（2）分别将上述制备的两种环氧化漆酚改性石墨烯作为填料与环氧树脂复合,制备环氧化漆酚基石墨烯/环氧树脂防腐涂料。研究环氧化漆酚改性石墨烯添加量对复合涂料固化动力学、热稳定性、抗腐蚀性、涂层润湿性、附着力、硬度的影响。结果表明:表面修饰有含环氧基的长烷基链的石墨烯在环氧树脂基体中能够形成良好分散,通过界面作用,传递热量,有利促进固化反应;掺杂少量改性石墨烯可有效提高涂层硬度和热稳定性,有利发挥石墨烯片的阻隔作用,有效降低涂层吸水率及提高抗腐蚀性能。（3）利用漆酚环氧树脂改性的石墨烯（UE44-GO）加入富锌底漆中,部分取代锌粉,制备低锌含量的防腐涂料,探究漆酚基改性石墨烯对环氧富锌涂层性能的影响。研究发现添加0.075wt.%UE44-GO至20%低含锌量的环氧底漆中,涂层硬度、抗吸水率以及抗腐蚀性能得以明显提高,与70%较高含锌量的涂层性能接近。研究结果表明添加少量UE44-GO,可取代富锌涂料中部分锌粉,不仅有利于提高涂料的防腐性能,而且有助于降低防腐涂料中锌粉的使用。这对于节约资源、保护环境具有重要意义。