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石墨片改性环氧树脂船用防腐材料的研究开题报告

 2022-01-06 09:01  

全文总字数:6321字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来,全世界每年新造船舶量约3000万载重吨,修船量约1亿载重吨,制造每万吨新船需耗防腐涂料 50吨,旧船维修需30吨。我国从2001年起每年用于造船用船舶涂料 2~2.5 万吨(世界总需求量12~15万吨),需求量将近 30 万吨。据统计,在军事上未来十年是舰船和舰船涂料发展的黄金时期。舰船的大型化和高性能要求对舰船涂料的开发和创新注入新的活力。其中,大于6 000吨的大吨位导弹驱逐舰、护卫舰、巡洋舰、两栖登陆舰、2万吨以上的补给舰,直至航母战斗群等水面舰艇,以及先进的常规动力和核潜艇等近几年呈井喷式的发展。舰船涂料是为军工配套的特种涂层材料中用量最大、品种最多的领域,它包括新造舰船和维修两大产品系列,2002年我国已制定舰船涂料整体配套体系标准和涂装标准,并不断修订。从使用量来看,维修用涂料远大于新造船,但后者对高性能新产品要求更高。舰船涂料的市场容量约6 000~8 000 吨/年,并呈上升趋势。舰船涂料以高性能、特殊功能和高可靠性为主要特点。由于军船在航期短、巡航速度快(30海里/时),民用船防腐涂料不适用。开发环境友好、有效期大于8 年的防腐涂层体系,尽快缩小与美军差距是十分艰巨的任务。

然而,我国的涂料产量和质量远远赶不上需求,很多产品需要大量进口(进口量位居世界第二位),尤其是高性能涂料,比如军舰用防腐涂料和海洋石油平台、管道用重防腐涂料。然而,目前船体防腐涂料绝大多数是国外大涂料公司(hempel、jotun、ip、sigma、nippon等)的产品,这些涂料公司占据着中国涂料市场80%以上的份额,这对发展我国的民族工业和自主品牌是非常大的冲击。因此,我国只有大力发展新型海洋防腐涂料及技术方可缩短与欧美等发达国家在海洋船舶工业在防腐技术水平的差距。

传统的防腐涂料多以含大量有机溶剂的防腐涂料为主,但是该类涂料释放的有害物质给海洋环境和人类健康造成了严重危害。环氧树脂涂层作为传统应用于该领域的材料,具有优异的金属腐蚀防护性能,现有的防腐涂料主要采用环氧树脂为主要基体,一般采用活性稀释剂或非活性稀释剂进行稀释,但活性稀释剂存在价格高、挥发性大、毒性大等缺点,非活性稀释剂voc排放高或会发生迁移等弊病。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格,开发无溶剂型,即不含挥发性有机物(voc)或不含有害的空气污染物(hap) 的重防腐环氧涂料体系成为新的研究方向,该涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点,可替代目前广泛使用的溶剂型涂料,具有很大的经济效益和社会效益。

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2. 研究的基本内容

1. 石墨片及其纳米复合改性处理
采用改进的hummers方法制备的氧化石墨烯,再通过水热反应添加zro2、tio2等制备石墨烯包覆纳米氧化物的复合体系。

通过xrd、sem、tem等测试手段对石墨烯复合纳米体系的微结构进行分析。

2. 石墨片的表面修饰及其在有机溶剂中分散特性的优化
分别通过共价键法和非共价键法对石墨烯表面进行修饰,研究修饰前后石墨烯的表面基团、形貌与性能的差异,获得最优的表面修饰方法,实现石墨烯在有机溶剂中地均匀分散。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.实验方案:
利用石墨片对无溶剂型环氧树脂涂料进行改性,采用喷涂装置将涂料喷涂在钢片上制备出试验样品。

分析制成样品涂层的厚度测量,附着力测量,形貌,粘度,吸水率,表干时间,实干时间,固含量,摩擦及腐蚀(静态和动态)等。

2.进度安排:
第一阶段:二月,查阅相关文献,对文献已有方案进行调研和改进,制定实施方案,同时进行可行性分析。

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4. 参考文献

[1]yu z,di h,ma y,fabrication of graphene oxide alumina hybrids to reinforce the anti-corrosion performance of composite epoxy coatings[j]applied surface science,2015,351:986- 996.

[2]djouani f, zahra y, fayolle b, kuntz m, verdu j. degradation of epoxy coatings under gamma irradiation. radiat. phys. chem. 2013; 82: 54-62.

[3]huang, j,wong, c.h.hydrogen transportation properties in carbon nano-scroll investigated by using molecular dynamics simulations[j].in computational materials science may 2015 102:7-13

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