在尺寸为150 mm×75 mm×5 mm的碳钢板表面涂刷三种隔热涂层，完全固化后进行高低温循环冷热试验。将样板在温度为250℃的环境中放置1 h后再将其在0℃的环境中放置2 h，记为一个循环。试验中共进行30个循环，观察涂层在高低温循环冷热试验后的开裂破损和表面颜色的变化，以评价涂层承受循环高低温情况下的热老化性能。

2 结果和讨论

2.1 氧化石墨烯的形貌和分散状态
图2给出了氧化石墨烯和氧化石墨烯浓缩浆的TEM形貌。可以看出，氧化石墨烯（GO）有大比表面积、薄而透明的层状结构以及边缘有褶皱等典型特点（图2a）。GO在氧化石墨烯浓缩浆中的分散良好，没有出现明显的团聚（图2b）。

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2.2 50℃盐水中隔热涂层的电化学性能

图3、图4分别给出了不同涂层在3.5% NaCl溶液（50℃）中浸泡24 h和432 h后的EIS图，并使用等效电路图Rs（Qcoat（Rcoat（QdlRct）））（图5）拟合EIS结果。其中Rs为溶液电阻，Qcoat为涂层的常相位角元件（CPE），Rcoat为涂层电阻，Qdl为双电层的常相位角元件，Rct为电荷转移电阻。
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由图3b可见各涂层阻抗模值和相位角随频率的变化趋势，其中|Z|0.01 Hz表征涂层的耐蚀性能[13]。No.1、No.2和No.3隔热涂层的|Z|0.01 Hz分别为6.61×105、2.37×106和1.21×106 Ω·cm2，与Nyquist图（图3a）中弧的大小排序相同。相比于No.1涂层，No.2和No.3涂层相同的高频相角出现在更低频率。这些结果表明，含有氧化石墨烯的No.2和No.3涂层的耐蚀性优于No.1涂层[14]。

由图4a可见，从No.1涂层到No.3涂层其容抗弧半径先增大后减小，涂层的电阻依次为4.22×103、1.15×105、7.47×104 Ω·cm2。涂层的电容随着吸水率的增加而增加，反映了涂层的介电性能。因电极的表面不均匀，用有效电容

替代纯电容。

由表1可见，有效电容大小的排序为No.1>No.3>No.2。可见No.2涂层的抗腐蚀介质渗透能力最强，No.1涂层最差。图4b表明，浸泡432 h后No.2涂层的低频阻抗仍然最高，No.1涂层的阻抗降低的幅度最大且高频（105 Hz）相位角较小，约为66°，说明未经氧化石墨烯改性的No.1涂层屏蔽耐蚀作用的下降最为明显[15]。1.0%氧化石墨烯在聚合物涂层中含量过高，分散稳定性下降，使其耐蚀性能比含有0.5%氧化石墨烯的改性涂层有所降低[16,17,18]。

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2.3 涂层的形貌

图6给出了三种涂层在50℃盐水环境中浸泡432 h后的宏观形貌。可以看出，No.1涂层的表面出现了明显的锈点和锈迹，而No.2、No.3涂层均无肉眼可见的腐蚀迹象。这表明，氧化石墨烯浓缩浆改性环氧隔热涂层具有良好的耐蚀性。
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图7给出了涂层在50℃盐水环境中浸泡432 h后的表面形貌SEM照片。由图7a可见，在No.1涂层表面出现一些较大的孔洞和降解，说明涂层发生了较为严重的腐蚀介质渗透。虽然No.2、No.3涂层的表面也出现了针孔，但是数量和尺度明显小于No.1涂层，是在涂层干燥成膜过程中少量溶剂挥发所致。0.5%氧化石墨烯浓缩浆改性的环氧隔热涂层的表面状态最好，因为氧化石墨烯在涂层中均匀稳定分散，提高了涂层的耐腐蚀性能。
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图8给出了浸泡432 h后涂层的截面SEM照片。图8表明，在No.1涂层与金属基体的界面发生了明显的破坏，腐蚀产物层的厚度较大，表明腐蚀介质已穿过涂层渗透到基体造成腐蚀。相比之下，No.2、No.3涂层/基体界面处的腐蚀产物较少。其原因是，生成的片状氧化石墨烯网络延长了扩散路径，阻碍了腐蚀介质与基体接触，抑制了腐蚀的发生[19]。No.2涂层的界面状态最为完好，与对涂层表面形貌的分析结果一致。
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2.4 粘结强度

将未腐蚀和在50℃盐水浸泡过程中涂层的粘结强度进行对比，结果如图9所示。在热盐水浸泡过程中三种隔热涂层的粘结强度都降低了，但是No.2涂层的粘结强度始终比较高（大于6.5 MPa）。浸泡24 h后三种涂层的粘结强度降低较小，No.1、No.2、No.3隔热涂层只分别降低了为0.8、0.2、0.6 MPa；浸泡240 h后降低较大，分别为2.8、0.9、2.1 MPa；浸泡432h后分别降低3.9、1.0、2.3 MPa。0.5%氧化石墨烯浓缩浆改性的环氧隔热涂层在浸泡过程中粘结强度降低最少，可归因于其优异的耐蚀性能。
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2.5 腐蚀对涂层隔热性能的影响

图10给出了腐蚀试验前涂层的温差-时间隔热曲线，可见三种隔热涂层的隔热降温性能相近。进行60 min隔热试验后，三种涂层样板将内部250℃热源的温度降低83~90℃；而进行420 min的隔热试验后，三种涂层的隔热降温程度达到125~129℃。这说明，在非腐蚀环境中氧化石墨烯没有提高环氧隔热涂层的降温隔热性能。
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图11给出了50℃、3.5% NaCl溶液中浸泡432 h后三种隔热涂层的温差-时间隔热曲线。可以看出，在250℃热源放置420 h后No1、No2、No3隔热涂层分别降温98℃、123℃、115℃。这表明，含有0.5%氧化石墨烯的环氧隔热涂层的隔热性能最好，含有1.0%氧化石墨烯的涂层隔热性能次之，无氧化石墨烯改性的涂层隔热性能最差。这些结果与EIS电化学分析、SEM形貌和粘结强度等分析结果一致，表明0.5%氧化石墨烯能显著提高环氧隔热涂层在腐蚀环境中的耐蚀与隔热性能。

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2.6 高低温冷热循环试验

冷热循环实验前后的样板表面变化，如图12所示。可以看出，No.1、No.2、No.3隔热涂层样板经过30个高低温循环冷热试验后都没有开裂破损，只是颜色略有变化。这表明，涂层具有较好的抗冷热冲击和热老化性能。
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3 结论

（1） 用氧化石墨烯浓缩浆改性显著提高了环氧隔热涂层在50℃、3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗。腐蚀432 h后0.5% GO改性涂层表面没有明显的降解，涂层/基体界面也没有腐蚀和裂纹。

（2） 在50℃、3.5%NaCl溶液中浸泡432 h后0.5% GO改性环氧隔热涂层的粘结强度只降低了1.0 MPa，明显优于无GO和1.0% GO改性的涂层。

（3） 对于250℃热源，0.5% GO改性环氧隔热涂层降温123℃，降温程度高于无GO及含1.0% GO的隔热涂层。在环氧隔热涂层中添加稳定分散的0.5% GO浓缩浆，可显著提高腐蚀环境中的隔热性能。

（4） 在30个高低温冷热循环试验后环氧隔热涂层的表面没有明显开裂，具有良好的抗热冲击和热老化性能。

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