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摘 要

氟碳涂料因其良好的耐候性、耐腐蚀性及抗粘污性而被广泛应用于建筑、车辆、桥梁、船舶等多领域。石墨烯因其优异的导电、导热和力学性能，常应用于复合材料以改善其性能。本课题以改性Hummers法制备了出氧化石墨烯，通过XRD、FT-IR、拉曼光谱和SEM等证明氧化石墨烯成功制备。以硅烷偶联剂改性氧化石墨烯得到改性氧化石墨烯FGO，通过FT-IR、XRD、拉曼光谱等表征证实改性成功。将改性氧化石墨烯FGO添加到FEVE氟碳涂层中，制备出新型氟碳树脂-改性氧化石墨烯复合涂层FGO-FEVE，通过交流阻抗测试考察其防腐蚀性能，经ZSimpWin拟合后可知FGO的添加可有效提升涂层的耐腐蚀性能，其中FGO的最优添加量为树脂质量的0.5wt%。

关键词：FEVE 氧化石墨烯 改性 表征

Preparation and properties of graphene/FEVE fluorocarbon coatings

Abstract

Fluorocarbon coatings are widely used in many fields, buildings, vehicles, bridges, naval architecture and etc due to its excellent weather resistance, corrosion resistance and corrosion resistance. The conductivity of graphene have excellent thermal conductivity and mechanical properties, often used in composite materials to improve their performance. In this paper, with the modified Hummers, the successful preparation of graphene oxide were proved by XRD, FT-IR, Raman spectroscopy and SEM. Modified silane coupling agent modified graphene oxide to obtain graphene oxide FGO, finally proved by FT-IR, XRD, Raman spectroscopy to characterize. Add the modified graphene oxide FGO to FEVE fluorocarbon coating to prepare a new type of fluorocarbon resin - modified graphene oxide composite coating FGO-FEVE and study its anti-corrosion by AC impedance measurements. We found adding FGO can significantly improve the corrosion resistance of the coating by fitting after ZSimpWin, which FGO optimal dosage resin is 0.5 percent of the total mass.

Key words: FEVE; graphene; modify; characterization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 综述 3

1.1石墨烯的基本性质与研究 3

1.1.1概述 3

1.1.2石墨烯的制备 4

1.1.3石墨烯的功能化改性 6

1.2氟碳涂料概况 8

1.2.1国内现状 8

1.2.2氟碳树脂的结构与性能 8

1.2.3 FEVE氟碳涂料 9

1.3论文研究内容及意义 11

第二章 实验部分 12

2.1实验药品与仪器 12

2.2氧化石墨烯的制备 13

2.3氧化石墨烯的功能化 13

2.4FEVE复合涂层的制备 14

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 氧化石墨烯的表征 15

3.1.1X射线衍射（XRD） 15

3.1.2傅里叶红外光谱（FT-IR） 16

3.1.3拉曼光谱（Raman） 16

3.1.4扫描电子显微镜（SEM） 17

3.2 改性氧化石墨烯的表征 18

3.2.1傅里叶红外光谱（FT-IR） 18

3.2.2 X射线衍射（XRD） 19

3.2.3拉曼光谱（Raman） 19

3.3 复合涂层的表征 20

3.3.1傅里叶红外光谱（FT-IR） 20

3.3.2电化学交流阻抗 21

第四章 小结与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 综述

1.1石墨烯的基本性质与研究

1.1.1概述

石墨烯是由sp²杂化的碳原子组成的具有共轭电子结构的二维材料^[1-3]，它的厚度只有0.335nm，是目前发现的最薄的片层材料^[4]。石墨烯的晶格结构呈蜂窝状，每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，这些共价键在平行层面有良好的稳定性，使得石墨烯具有优异的刚性，而余下一个可以任意移动的电子则赋予了石墨烯优异的导电性能。同时又因原子和原子之间通过稳定的共价键灵活连接在一起，形成的网络结构在受到外力作用时，会主动弯曲来迎合外力，以保持结构稳定，这种特性赋予了石墨烯的晶格结构高机械强度和柔韧性。

图1-1 石墨烯结构图

如上图所示，石墨烯存在着稳定性极高的芳香共轭结构，且石墨烯片层之间存在较强作用力会导致导致石墨烯发生自聚或堆积，这使得石墨烯很难以单片层溶解在水和其他一些有机溶剂中。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，也被称为功能化的石墨烯，因在氧化过程中其片层间插入了大量的羟基、羧基、环氧基等含氧官能团，从而使得氧化石墨烯可以通过改性获得更多的化学性能 ^[5-6]；因此，石墨烯氧化物常用作前驱物，对其进行改性后再由还原最终制得石墨烯。作为新兴的纳米级材料材料，氧化石墨烯被尝试添加到聚合物材料中以改善其物理及化学性能，得到应用更广的复合材料。

石墨烯是世上最薄最坚硬的纳米材料，几近透明，只吸收2.3%的光^[7]；拥有比碳纳米管和金刚石更高的导热系数；比铜和银更低的电阻率，是目前公认的世界上电阻率最小的材料。石墨烯优异的物理性能决定了其在各领域的用途。石墨烯薄而强度高的特点可用于航天材料领域；优异的导电性，可用于微电子领域；由于较高的电子迁移率，可以取代硅制造超微型晶体管，为未来生产超高速计算机提供思路。石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器^[8]、锂离子电池^[9]方面，由于其高传导性、高比表面积，可适用于作为电极材料助剂。

1.1.2石墨烯的制备

制备石墨烯的方法主要有以下四种：机械剥离法（mechanical exfoliation）、化学气相沉积法（chemical vapor deposition）、外延生长法（epitaxial growth）、还原氧化石墨烯法。

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