含有苯胺四聚体改性生物质衍生碳和氧化石墨烯的环氧复合涂层的防腐性能

《Surfaces and Interfaces》：Corrosion Protection Performance of Epoxy Composite Coatings Incorporating Aniline Tetramer-Modified Biomass-derived Carbon and Graphene Oxide

　　

Narri Begum|Ying-Lung Chao|Karen S. Santiago|Hsin-Yu Chang|Ssu-Chiao Huang|Chen-Hua Chang|Yen Wei|Yun-Xiang Lan|Jui-Ming Yeh

摘要

本研究系统地研究并比较了含有源自农业荸荠壳废弃物（WCS）的生物质碳（BC）和氧化石墨烯（GO）的环氧复合涂层的防腐性能。生物质碳通过300°C碳化处理后，在600°C下用ZnCl?活化制得活化生物质碳（A-BC），而氧化石墨烯则采用常规氧化方法制备。苯胺四聚体（AT）通过氧化偶联反应合成，随后用于改性A-BC和GO，分别得到AT-A-BC和AT-GO。

A-BC、AT-A-BC、GO和AT-GO的比表面积分别为2018、1933、22和162 m2/g。将每种填料按0.5 wt.%的比例加入环氧树脂中，制备出碳基环氧复合涂层（CEC），分别命名为E-A-BC、E-AT-A-BC、E-GO和E-AT-GO。采用电化学技术（包括塔菲尔极化和电化学阻抗谱（EIS）评估其防腐性能。在所有样品中，E-AT-A-BC表现出最佳的防腐效果，其腐蚀电流密度为5.06×10^-3 μA cm^-2，相比纯环氧树脂降低了约97.3%，相比裸露的CRS降低了99.9%。此外，E-AT-A-BC还具有最高的低频阻抗响应（约1331 kΩ）和最低的氧气渗透率（1.125 Barrer），表明其具有优异的阻隔性能。通过ASTM B盐雾测试（B）进一步验证了其长期防腐性能：在336小时的盐雾暴露后，E-AT-A-BC几乎未受影响，而纯环氧树脂则出现严重腐蚀。这些结果表明，由农业废弃物改性的生物质碳是一种可持续且具有前景的替代品，可用于制备高性能的防腐环氧涂层。