基于低晶格缺陷高导电性新型石墨烯纳米片的水性聚氨酯纳米复合涂层的防腐性能研究

本文推荐：该研究通过创新方法制备了具有低晶格缺陷、高导电性（PVP@G）的石墨烯纳米片，将其应用于水性聚氨酯（WPU）防腐涂层。实验表明，仅需0.075%的低掺杂量即可显著提升涂层性能：附着力从4.7 MPa增至8.9 MPa，金属腐蚀速率从1.7×10-2 mm/year降至2.4×10-3 mm/year。该成果为通过调控石墨烯微观结构优化有机防腐涂层提供了新思路。

　　

Highlight

实验材料

鳞片石墨购自南京嘉辉碳材料有限公司，浓硫酸（H₂SO₄）、磷酸（H₃PO₄）、高锰酸钾（KMnO₄）等试剂购自成都科隆化学试剂公司，白色水性聚氨酯涂料购自上海科罗纳精细化工有限公司。

PVP@石墨烯的制备与分散

通过气泡膨胀辅助水相剥离法制备PVP修饰石墨烯（PVP@G）。透射电镜显示其具有超薄片层结构（约2.5微米），表面光滑且褶皱较少，显著优于传统Hummers法制备的还原氧化石墨烯（rGO）。这种小尺寸、低缺陷的特性使其能均匀分散在水性聚氨酯涂料中。

结论

新型PVP@G/WPU涂层展现出卓越性能：添加0.075% PVP@G使聚氨酯涂层附着力提升89%，阻抗半径达220 kΩ/cm²，腐蚀速率降低至2.4×10^-3 mm/year。这归因于石墨烯的高导电性和完整晶格结构，有效增强了涂层的物理屏障作用和电化学防腐能力。