避免由于恶劣环境影响而造成金属氧化的有效方法之一是在表面涂覆涂层。在过去几十年里，人们对制备复杂的生态友好型防腐涂层，如二氧化硅、二氧化钛、生物聚合物、有机保护层等取代毒性大的铬酸盐处理高度关注。其中，环氧树脂具有良好的物理阻隔作用，是一种广泛应用于保护金属表面的聚合物。虽然它耐腐蚀性好、附着力和耐热性好，但其机械性能较差，如刚性高、脆性大，容易产生裂纹、吸湿性差，这使其应用黯然失色。腐蚀剂可穿透涂层的孔隙和缺陷，造成涂层的长期保护性能失效。为了改善上述缺点，文献报道了在环氧树脂中加入各种添加剂。其主要目的包括：增强环氧树脂的机械性能、阻止电解质扩散。
由于环氧树脂与二氧化硅改性的氧化石墨烯（GO）杂化物、双酚A功能化石墨烯的二缩水甘油醚或超支化聚合物之间的键合作用，复合材料的断裂韧性、强度和拉伸模量等力学性能显著增强。通过对金属基质进行预处理，可提高涂层的附着力。在铝合金上，通过硅烷薄膜沉积来增强附着力，在低碳钢上，使用硅烷或功能化GO增强附着力，在铜上涂覆石墨烯（G）增强复合材料以增强附着力。通过添加二维纳米填料，如六方氮化硼、G、或GO等作为腐蚀剂可降低渗透率。虽然其屏障性能来源于高比表面积，但同时，高表面能以及GO片之间的相互作用导致形成大粒径聚集体。GO薄片的团聚会阻碍其与环氧树脂的相互作用能力，降低分散度，增加脆性。避免该缺陷的一种方法是通过纳米粒子的功能化。GO的几个含氧官能团（-OH，基面上的环氧基团，边缘的-COOH）可作为反应位点，与不同的试剂偶联并成键，适合于表面修饰。接枝在GO表面的纳米颗粒、纳米杂化体和聚合物链可起到间隔剂的作用，产生松散的薄片结构而阻止它们组装。此外，通过功能化还可改善纳米填料与聚合物之间的相互作用。文献报道了GO功能化的几种可能性，其中氨端基化合物的有效性得到了证明。
APTES可形成两种共价键，其氨基与GO上的环氧基反应，而水解生成的羟基与GO边缘的羧基反应。即使APTES功能化的GO与环氧树脂的相容性比未修饰的GO更好，但复合涂层的附着力和耐腐蚀性在很大程度上取决于纳米填料/环氧树脂的摩尔比。采用PAMAM对GO进行功能化，GO的官能团（主要在边缘）与树枝状分子的胺基反应形成共价键。GO-PAMAM的基团或与树脂的环氧基团相互作用，增加复合物材料的交联，增强其屏障性能，或与基材表面的金属氧化物相互作用，从而获得更好的附着力。
从不同的角度来看，GO和以不同方法功能化的GO还表现出光催化活性。亚甲基蓝（MB）、偶氮染料媒介蓝B（PB）、结晶紫（CV）或罗丹明B（RB）等的分解证明了这一特性。值得提出的是，在大多数情况下，GO的用途是作为复合纳米粒子、GO包覆的纳米棒、复合量子点或静电纺纳米纤维。将它们作为自由悬浮颗粒或接枝于膜，或在某些情况下，将上述物质加入TiO2和ZnO薄涂层中，其主要用途是去除废水中的污染物，如有机污染物。
罗马尼亚Babes-Bolyai大学的Gabriel Katona等创建了一种基于锌和含改性GO的环氧树脂涂层系统，该系统具有两个关键特性：有效的耐腐蚀性和利用光催化性能的能力。采用浸涂法将加入0.1wt%氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）、3-氨丙基-三乙氧基硅烷（APTES）或PAMAM树枝状大分子改性GO的环氧树脂（EP）层涂在锌（Zn）衬底上。通过电化学阻抗谱（EIS）测试研究了镀锌样品的防腐性能。结果表明，含有官能化GO的EP的防腐效果更为突出，其中GO-PAMAM的防腐效果最好。将样品暴露于亚甲基蓝（MB）溶液中，然后通过UV-Vis测量监测模型染料的降解，研究了涂层的光催化性能。为了确定由于光催化作用导致的抗防腐性能的变化，对涂覆的锌样品进行了额外的EIS测量。研究发现，同样的涂层用于玻璃基板缺乏光催化性能，表明锌板对MB具有降解作用。此外，在涂层中掺入GO或功能化GO会放大这种效应。从EIS光谱中可以确定，3天后观察到的保护性能损失是由于暴露在MB溶液中涂层的分层造成的。EP-GO-APTES保留了涂层的最佳附着力，交叉网格测试后，98%的附着力仍保留在Zn上。通过检测涂层和改性GO颗粒的形态和结构进一步测量了防腐性能。综合考虑，Zn/EP-GO-APTES体系表现出最好的分解有机污染物的能力，保持了良好的防腐性能和附着力。
文献来源：
Tamara-Rita Ovari, Boglárka Truf án, Gabriel Katona, Gabriella Szabó* and Liana Maria Muresan. Correlations between the anti-corrosion properties and the photocatalytic behavior of epoxy coatings incorporating modified graphene oxide deposited on a zinc substrate. RSC Adv., 2024, 14, 10826-10841.
威海晨源分子新材料有限公司成立于2011年，是一家国家级高新技术企业。公司先后获批山东省工程技术研究中心、山东省品牌国际科技合作基地、山东省院士工作站、山东省知名品牌、山东省隐形冠军等技术创新平台及荣誉。创始人李武松博士毕业于北京大学，是中国树枝状聚合物产业化的创始人，先后获得山东省组织部颁发的山东省泰山产业领军人才，山东省人社厅颁发的山东省有突出贡献的中青年专家，山东青年五四奖章、山东省优秀科技工作者、2018年度威海市市长质量奖、威海市科学技术一等奖、威海市十大杰出青年、2020“大国之材”年度人物，荣获共青团中央和人社部颁发的第十一届中国青年创业奖等荣誉称号。
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