自组装制备纳米TiO2/石墨烯/碳纳米管/超支化聚合物功能涂层及防腐蚀性能研究

The research of the organic-inorganic hybrid coatings with the high anticorrosion properties provides a new path for the environmental- friendly marine anticorrosion coatings. The high solids content and solvent-free still is critically important for realizing the environmental- friendly performance. The self -assembled method for the preparation of TiO2/graphene /CNTs complex in this project is put forward. When TiO2 nanoparticles are loaded uniformly on the graphene/CNTs hybrid, the excellent semiconductor performance of TiO2 nanoparticles can be fully embody. The hyperbranched polymer (HBP) as coupling provides the mobility and film-forming properties for TiO2/graphene /CNTs complex, in order to achieve a uniform coating and anticorrosion on the metal substrate. A reasonable anticorrosion mechanism is given by microstructure analysis and properties characterization of the functional coatings. The idea is expected to provide a new approach for the applications of grapheme, CNTs and TiO2 in the nanocomposite coatings.

开展高耐蚀有机-无机杂化涂层的研究为环境友好海洋防腐涂料的开发提供了新的路径。针对环境友好海洋防腐涂料的研究，高固体份和低溶剂仍是难点问题。本项目提出采用自组装方法制备TiO2/石墨烯/CNTs复合物，旨在纳米TiO2均匀负载在石墨烯/CNTs杂化体上，充分发挥纳米TiO2优异的半导体性能，并以超支化聚合物(HBP)为偶联剂赋予复合物流动性和成膜性，以期达到在金属基体上均匀涂覆和耐腐蚀的目的。通过对功能涂层微观结构和性能测试给出合理的耐腐蚀机理。该构思为开发CNTs、石墨烯和纳米TiO2在纳米复合涂料中的应用提供新思路。

项目开展环境友好海洋防腐蚀复合涂层的研究，以超支化聚酯H20、支化聚氨酯HPU、聚硅氧烷(PDMS)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为有机相，纳米TiO2、CNTs、石墨烯GO、聚苯胺、壳聚糖等为填料，采用旋涂法制备系列复合涂层。通过红外分析、热重分析和TEM讨论了涂层的制备工艺，通过电化学测试分析了涂层防腐蚀性能。分析结果表明，复合涂层防腐蚀性能优于纯有机涂层的性能，复合涂层的瞬时防腐蚀性能区别的不大，但长效性却有很大的差异。有机相的结构、偶联剂结构、填料形貌和涂层疏水性都会影响涂层的耐腐蚀性能，其中涂层表面疏水性对涂层的耐腐蚀性能起到至关重要的作用。当把GO和TiO2进行复合，涂层耐腐蚀性能的改善效果更佳，而且涂层中TiO2的存在可起到光催化和耐腐蚀的双重作用，填料的介入对涂层的力学性能影响不大。鉴于GO、聚苯胺等具有强度高和耐腐蚀的特点，结合GO的功能化方法，二维的导电材料作为涂层填料将会对涂层的耐腐蚀性能有很大的提升。我们将继续围绕二维导电材料在耐海水腐蚀涂层方面进行研究。