摘 要

金属是日常生活中广泛运用的结构材料，然而其腐蚀现象尤其突出。如何做到金属防腐蚀一直是科学家们的热点问题。当前，表面涂层保护是金属防腐蚀的常用方法。环氧乙烯基酯树脂具备优异的物理机械性能和耐腐蚀性，聚硅氧烷具有很好的柔顺性和疏水性，将二者进行共混，将会有效改善其综合性能。此外，石墨烯的导电性和耐腐蚀性等诸多性能优良，将其加入上述体系中，将能制备出一种力学性能优良且兼具导电性的防腐材料。

本文首先对石墨烯进行了改性实验，通过红外表征来判断改性成果。其次，针对聚硅氧烷/环氧乙烯基酯树脂共混体系进行了研究，并进行了共混状态观察、力学性能、耐酸性和导电性等一系列实验，确定了综合性能最佳的共混体系配比。

经过一系列实验研究发现：当环氧乙烯基酯树脂与羟基硅油配比为3:7时，共混固化物的综合性能最佳，此时的拉伸、粘结强度分别为0.37MPa和0.69MPa，泡酸吸水率、失重率分别为0.21%和1.06%，电阻率为9.52Ω·CM。

关键词：聚硅氧烷；环氧乙烯基酯树脂；石墨烯；共混体系；防腐涂料

Abstract

Metal is widely used in daily life of the structural materials, but its corrosion is particularly prominent. How to do metal corrosion protection has been a hot issue for scientists. Currently, surface coating protection is a common method of metal corrosion protection. Epoxy vinyl ester resin has good mechanical properties and corrosion resistance, polysiloxane has a good flexibility and hydrophobicity. The blending of epoxy vinyl ester resin and polysiloxane will effectively improve the overall performance of the system. In addition, graphene has the conductivity and corrosion resistance and many other excellent performance, which is added to the system, will be able to prepare a mechanical properties and excellent conductivity of the anti-corrosion materials.

In this paper, the modification experiment of graphene was carried out, and the modified results were judged by infrared characterization. Secondly, the blending of polysiloxane and epoxy vinyl ester resin were studied, and a series of experiments were carried out, such as observation of blending state, mechanical properties, acid resistance and conductivity. The best mixed system ratio was determined.

After a series of experimental studies, it was found that when the ratio of epoxy vinyl ester resin and hydroxyl silicone was 3:7, the comprehensive properties of blended solid were the best.Both the tensile and shear strength were 0.37MPa and 0.69MPa , water absorption rate and weight loss rate were 0.21% and 1.06%, the resistivity was 9.52Ω·CM.

Keywords: polysiloxane; epoxy vinyl ester resin; graphene; blending; anticorrosive coatings

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 聚硅氧烷概述 1

1.2 环氧乙烯基酯树脂概述 1

1.3 石墨烯概述 2

1.4 聚硅氧烷/环氧乙烯基酯树脂聚合体系的共混研究 3

1.5 本研究课题的意义及内容 3

1.5.1 研究的意义 3

1.5.2 研究的内容 4

第2章 石墨烯的制备及改性 5

2.1 实验原料及仪器 5

2.1.1 主要的实验原料 5

2.1.2 主要的实验仪器 5

2.2 实验部分 6

2.2.1 氧化石墨烯的制备 6

2.2.2 石墨烯改性方法 6

2.3 傅里叶红外光谱测试 6

2.4 红外光谱结果分析 7

2.5 本章小结 8

第3章 聚硅氧烷/环氧乙烯基酯树脂共混体系聚合反应研究 9

3.1 引言 9

3.2 实验原料及仪器 9

3.2.1 主要的实验原料 9

3.2.2 主要的实验仪器 10

3.3 实验部分 11

3.3.1 环氧乙烯基酯树脂聚合原理 11

3.3.2 聚硅氧烷聚合原理 12

3.3.3 聚合体系固化物的制备 13

3.3.4 测试试样的制备 13

3.4 实验测试 14

3.4.1 共混体系混合状态测试 14

3.4.2 拉伸性能测试 14

3.4.3 粘结性能测试 14

3.4.4 耐酸性测试 14

3.4.5 电性能测试 14

3.5 实验结果与分析 15

3.5.1 共混体系混合状态分析 15

3.5.2 拉伸性能测试结果分析 17

3.5.3 粘结性能测试结果分析 18

3.5.4 耐酸性能测试结果分析 19

3.5.5 导电性能测试结果分析 21

3.6 本章小结 22

第4章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 25

致谢 27

第1章 绪论

1.1 聚硅氧烷概述

聚硅氧烷是一类主链为连续Si-O键，有机基团直接连接在Si原子上的高分子聚合物^[1]，主要包括硅油、硅橡胶和硅树脂三大类。其主要是由不同官能度的硅烷，经过水解缩合等一系列反应生成硅氧烷，并对硅氧烷进行催化重排或稠化而得。聚硅氧烷兼具有机物功能及无机物的特性，是由其特殊的分子结构决定的。其主链上硅氧键的离解能约为460kJ/mol，较碳碳键的键能304kJ/mol强得多，硅碳键的离解能为318.2kJ/mol，因而一般的热运动很难使硅键断裂^[2]。聚硅氧烷分子具备高柔顺态和较低的分子间作用力，导致其玻璃化转变温度、表面张力及表面能较低，溶度参数及介电常数均较小^[1,3]。聚硅氧烷具备优良的耐臭氧、电晕放电及抗氧原子等特性，而且上述性能受温度影响较小，除此以外，其成膜性、耐高低温、表面活性、憎水性、化学及生理惰性等性能也十分优异，目前广泛用于化工、航空航天、医用材料和涂料等诸多领域。

硅油是在常温下以液态存在的线型聚硅氧烷，较硅橡胶和硅树脂应用广泛，一般可分为甲基硅油和改性硅油两大类。二甲基硅油是产量最多和应用最广的一种硅油，它具备聚硅氧烷的普遍特征，其他硅油可当做是为提升或改进二甲基硅油的某些性能而研发的种类^[1]。硅油具备优异的疏水性能，将其加入某固体表面，能较好地降低该物的透水性和吸水性，同时并不影响该物其他特性。硅油之所以具备如此突出的疏水性，这与分子中的羟基以σ键和主链上的硅原子相结合的分子结构密不可分^[4]。硅油在具备诸多优异性能的同时，也存在一些问题，例如其交联密度低等，从而导致其物理机械性能较差。虽然其制品力学强度较低，但其制品所具备的较好韧性，同样是其他材料所无法比拟的，因而其在涂料等领域颇受重视。

1.2 环氧乙烯基酯树脂概述

环氧乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸等不饱和酸进行反应，并在体系中加入苯乙烯单体而合成的一种新式热固性树脂^[5,6]，其特征是分子中具备端基或侧基不饱和碳碳双键。环氧乙烯基酯树脂兼具不饱和聚酯树脂与环氧树脂两者的优异性能，其固化性能与不饱和聚酯树脂类似，物理机械性能同环氧树脂相近。因其具备优良的耐热、耐腐蚀以及耐疲劳性等特征，目前已被广泛用于防腐烟囱、管道、废弃脱硫等高要求复合材料领域，在工农业、建筑、交通、国防等领域有着不可替代的地位^[7]。