雙酚A型環(huán)氧樹脂是環(huán)氧樹脂中產(chǎn)量最大、使用最廣的一種熱固性樹脂，具有固化收縮率低、成型容易、粘結(jié)能力強(qiáng)、力學(xué)強(qiáng)度高和耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)異的特點(diǎn)，被廣泛用作涂料、粘結(jié)劑和復(fù)合材料等的樹脂基體。環(huán)氧樹脂固化形成的三維孔隙、缺陷等會導(dǎo)致樹脂基體致密性差、阻隔性能低，抗剪切強(qiáng)度低和摩擦磨損性能差，進(jìn)一步限制了其在防腐耐磨等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋功能材料團(tuán)隊(duì)與北京科技大學(xué)腐蝕控制系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)展開合作，在研究員王立平、趙海超及教授李曉剛、張達(dá)威的共同指導(dǎo)下，博士生葉育偉等人設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)克服了石墨烯（氧化石墨烯）在溶劑及基體樹脂中的團(tuán)聚問題，成功制備出具有優(yōu)異防腐耐磨性的石墨烯增強(qiáng)型環(huán)氧復(fù)合涂層。通過插層溶膠-凝膠化反應(yīng)制備出了有機(jī)硅/石墨烯雜化材料。該石墨烯雜化材料可以均勻分散至水性環(huán)氧樹脂中，并具有一定的電活性，可在金屬基底表面誘導(dǎo)鈍化膜的形成，協(xié)同抑制腐蝕的發(fā)生（Carbon, 2019, 142, 164-176）。

與此同時，研究人員采用化學(xué)改性法將多面體低聚倍半氧硅烷（POSS）接枝在氧化石墨烯（GO）表面，制備出了超疏水的POSS-GO納米片，并實(shí)現(xiàn)了其在諸多有機(jī)溶劑（如無水乙醇、四氫呋喃、二甲苯等）中優(yōu)異且穩(wěn)定的分散。研究人員將所制備的POSS-GO添加至環(huán)氧樹脂中，探究其在模擬海水中的腐蝕防護(hù)行為及摩擦學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧涂層在經(jīng)過POSS-GO強(qiáng)化后，硬度、結(jié)合強(qiáng)度、韌性均得到不同程度的提高；在模擬海水中浸泡150天后，添加了0.5wt%POSS-GO的環(huán)氧復(fù)合涂層表現(xiàn)出最高的阻抗模量及最低的吸水率；同時，0.5wt%POSS-GO增強(qiáng)型環(huán)氧復(fù)合涂層在模擬海水中表現(xiàn)出最低的摩擦系數(shù)及磨損率。相關(guān)研究成果于2018年11月發(fā)表在腐蝕專業(yè)期刊Corrosion Science (https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.10.034)上。

圖1 （a）原始石墨烯在基體樹脂中的TEM圖及（b）整體分布，（c）改性石墨烯在基體樹脂中的TEM圖及（d）整體分布，（e）各涂層的氧氣滲透率，（f）各涂層的吸水率

圖2 （a-b）純環(huán)氧涂層，（c-d）含0.5wt%氧化石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層，（e-f）含0.5wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層，（g-h）含1wt%有機(jī)硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層