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引言

涂料是目前金属腐蚀防护及其他装饰领域应用最为广泛的技术。随着新材料、新技术的不断涌现，人们对涂料的需求已不再仅满足于简单的装饰、保护等。因此，多种防护涂料如防腐涂料、防火涂料、防污涂料，以及多种功能涂料如绝缘涂料、导电涂料、隐身涂料等得到迅速发展。近十年来，随着具有独特的物理化学性质的新型碳材料的研究热点的不断出现，新型碳材料作为功能涂料助剂因能制备不同的功能涂层而引起了广泛关注。

近年来，各类新型碳材料如碳纳米管、石墨烯由于其优异的性能得到全世界的关注。其实其他各类碳材料如碳纤维、碳分子筛、中间相碳微球、碳合金以及多种碳基复合材料也同样具备多种特殊功能，在不同领域得到广泛应用。归根结底，由于碳材料具备多样的电子轨道特性，虽然各类碳材料具有相同的主要成分，其功能及性质却随着材料类型千变万化，如绝缘体/半导体/超导体、绝热/导热、吸光/全透光等。目前，在功能涂料领域研究比较多的是石墨烯、碳纳米管、碳纤维、膨胀石墨及其复合物等。本文主要对近年来在功能涂料中使用新型碳材料的研究进行介绍。

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防腐涂料

涂料作为最有效最直接的防腐方法，在腐蚀防护行业应用最为广泛。石墨因其独特的结构以及优异的化学稳定性而被广泛作为防腐涂料填料之一。石墨是片层状结构，各层之间相邻碳原子之间通过共用电子对形成相对较为稳定的共价键，因此石墨材料表现出优异的化学稳定性，在防腐领域具有广阔的应用前景。房亚楠等制备了氟化石墨/氟碳涂层以及石墨/氟碳涂层，通过研究对比这两种不同涂层在腐蚀工况下的耐蚀性及其腐蚀失效过程，发现少量掺入的氟化石墨和石墨均可在一定程度上提高氟碳涂层对Q235钢的防护作用，且当二者含量为0.4%时该涂层的耐蚀性最好。此外，就氟化石墨及石墨这两种材料而言，由于氟化石墨很难得到均匀分散，相同含量的石墨比氟化石墨对于高氟碳涂层防护性能的提高作用更为明显。

众所周知，碳纳米管涂料的防腐机理可分为两方面。一方面，由于碳纳米管材料具有特殊管状形貌，当其分散在涂层材料中时，极易形成内部交织的致密的网络结构，因此该涂层可以较大程度上阻止腐蚀介质穿过涂层进而腐蚀基体金属材料；另一方面，由于碳纳米管材料的标准电位比金属材料的电位更正，因此当在金属镀层中添加碳纳米管材料之后，在该电位差的作用下，镀层金属会发生阳极极化进而被钝化。因此从电化学的角度分析，镀层中均匀分散的碳纳米管材料可有效减缓镀层的腐蚀速率，以发挥保护基体金属材料的作用。此外，前期报道也表明碳纳米管作为填料用于水性无机富锌涂料、水性丙烯酸涂料中，亦可明显提高其耐腐蚀性能。冯拉俊等以碳纳米管氟碳复合涂层为研究对象，通过分析其电化学阻抗谱的变化，研究该涂层耐腐蚀性能。其结果结果表明多壁碳纳米管通过形成化学性质稳定的C—F键来显著提高该材料的耐腐蚀性能。同时，作者通过对比交流阻抗

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值，发现在紫外加速老化试验后，多壁碳纳米管/氟碳复合涂层的

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值明显高于纯氟碳涂料说明其耐老化性能也得到提升。

石墨烯具有良好的化学及热稳定性、阻挡性能和较低的气液渗透性能，近年来开始在金属腐蚀与防护领域得到大量应用，目前研究主要围绕石墨烯作为薄膜涂层和增强改性涂层的两方面应用展开。研究表明，石墨烯薄膜本身的内在缺陷严重影响了石墨烯薄膜在金属长效防护领域的应用，因此，以石墨烯类材料作为传统防护涂料的添加剂，进而提高涂料的防护性能得到了人们更多的关注。目前报导的被石墨烯改性的涂层体系有环氧、聚氨酯、聚苯胺等。石墨烯表面修饰改性是一种提高石墨烯与金属基体匹配性的常用方法，付红丽等提出了一种以石墨烯材料为基础的新型缓蚀剂纳米存储器的“主动防护”概念，以期实现腐蚀区域的“智能修复”。

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导电涂料

导电涂料目前已被广泛应用于电子、建筑、航空等领域的导电、防静电等方面。它是通过在涂膜内均匀分散导电填料并利用导电填料接触形成连续导电网络，当填料含量超过其渗流阈值时，载流子可在导电网络上传输，从而使涂层具有导电功能。常用的碳基导电填料有石墨、碳纤维等，近年来碳纳米管、石墨烯等新型碳材料亦成为使用量较大的导电填料。

石墨优异的导电特性是其特定的片层结构所决定的。由于石墨与石墨层间具有大量未成键的自由电子，该自由电子可在层间形成通路使石墨具有导电性。汪桃生等以高分子树脂作为基料，通过添加不同量的纳米石墨片，制备了多种复合导电涂料。采用机械研磨以及超声分散经表面活性剂处理的纳米石墨，改善了导电填料在丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂中的分散性及匹配性。

与石墨相比，碳纳米管（CNTs）具有高长径比，分散在基体中更易形成导电网络。以碳纳米管作为填料制备的导电涂料渗流阈值常低于5%，在某些涂料体....