随着工业的快速发展，对金属资源的需求日益增长。在各种金属中，Q235钢在工业生产中占有重要地位。然而，Q235钢的使用正面临着严峻的环境腐蚀问题，这极大地影响了金属工业的可持续发展。为了尽量减少腐蚀造成的损害，研究人员开发了多种防护措施，包括阴极保护、保护涂层、缓蚀剂等，其中，防止金属腐蚀最有效、应用最广泛的的方法是涂层技术。近年来，有机涂层已成为最常用的防腐方法之一。而传统的有机涂层需要底漆、面漆和中间层的完美结合，不仅要考虑底漆与中间层的结合，还要考虑底漆与基材的粘附。多道工序的结合不仅耗时耗力，还可能导致涂层与基材之间的附着力差，从而大大缩短了有机涂层的使用寿命。针对这些挑战，一种新型的底漆-面漆合成涂层可以通过提供耐腐蚀性和耐候性来有效解决这些问题。
丙烯酸树脂因其优异的耐候性、机械性能、光学透明性和化学稳定性，受到了研究人员的广泛关注。然而，丙烯酸涂层主要用于室外环境，容易受到外界环境因素的影响。这种环境引起的降解可能导致丙烯酸涂层防腐性能的下降。
为了提高有机涂层的整体性能，纳米填料因其固有功能、微小尺寸、高比表面积和经济可行的制造方法而成为重要的选择。随着石墨烯的发现，二维（2D）纳米材料的独特结构、电导率、热力学性质、机械性能和阻隔性能逐渐得到认可和利用。通过将具有“纳米屏障效应”的二维纳米材料引入有机涂层，可以在涂层内诱导“迷宫效应”，从而延长腐蚀介质渗透到基材的路径，形成复合涂层，实现对基材的有效保护。然而，其高导电性必然会加速金属腐蚀。一旦涂层出现轻微的损伤，就会加速钢基材的局部电化学腐蚀，导致受损区域的腐蚀速率急剧增加。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的衍生物，不仅继承了石墨烯优异的机械性能，而且导电性较弱，因此对钢基材具有显著的防腐作用。
由于层状纳米填料之间范德华力的影响，在聚合物基体中容易聚集。因此，实现纳米填料良好分散是提高复合涂层防腐性能的关键。为了增加GO的分散性，可以通过纳米颗粒修饰扩大层间间距，从而赋予GO多种功能。近年来，纳米氧化铝在各个领域的应用和发展引起了人们的极大关注。由于Al2O3高硬度、高强度、优异的热稳定性和耐化学性，它们在涂层保护中的应用获得了引起了极大的兴趣。此外，各种研究探索了氧化石墨烯与其他纳米颗粒接枝到环氧树脂中的方法。然而，目前关于不同丙烯酸底漆面漆复合涂层在同一条件下的比较研究相对较少。
近期，内蒙古大学与清华大学通过两步法成功制备了一种具有优异耐腐蚀性和耐候性的纳米复合涂层。
首先利用Al2O3纳米颗粒对氧化石墨烯（GO）进行改性，然后将其分散在丙烯酸树脂中，制得新型丙烯酸底漆面漆复合涂层。
该复合涂层在3.5%NaCl溶液浸泡350h后，低频阻抗模量为5.677×1010Ω·cm2，比纯丙烯酸涂层（1.746 × 107Ω·cm2）高出约3个数量级，表现出优异的耐腐蚀性。此外，经过350小时的紫外线加速老化测试，该复合涂层还表现出优异的耐候性能。因此，本研究不仅为纳米复合材料在底漆面漆领域的应用提供了重要的理论支持，也为开发新型高效防腐涂层指明了方向。
纳米颗粒改性
Al2O3-GO纳米颗粒的制备。
数据来源与出处
相关研究成果以“Al2O3 modified graphene oxide for enhancement protective performance of acrylic primer topcoat syncretic coatings”为标题发表在《Surface & Coatings Technology》上。
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