不锈钢基底上层状组装氧化石墨烯增强聚乙烯醇/聚氨酯复合涂层作为高效氢阻隔材料

本文创新性地采用层层组装技术，在不锈钢基底上构建氧化石墨烯(GO)增强的聚乙烯醇(PVA)/聚氨酯(PU)复合涂层。研究表明，2.0 wt% GO掺杂的PVA/PU涂层展现出0.72 cm3/(m2·d·0.1 MPa)的超低氢渗透率，较裸基底降低56.81%，同时涂层韧性提升98.05%，接触角达42.8°。该研究为解决传统聚合物涂层易剥离、耐湿性差等问题提供了新方案。

　　

Highlight

通过层层组装技术制备的GO-PVA/PU复合涂层，各组分发挥协同效应：PVA作为主阻隔基质，GO片层构筑曲折氢扩散路径，PU层则三重功能——阻隔腐蚀物、减少GO团聚、增强基底附着力。

材料与方法

采用分析纯单层GO（苏州碳丰科技）与PVA（≥93.5%，北京英诺克）溶液共混，与PU乳液（深圳吉田化工）交替涂覆于316L不锈钢基板。通过FT-IR验证了组分间氢键交联网络的形成。

结论

1. 1.

   当GO含量为2.0 wt%时，涂层氢渗透率仅0.72 cm³/(m²·d·0.1 MPa)，较纯PVA涂层降低33.7%

2. 2.

   PU的引入使涂层韧性提升近1倍，接触角增至42.8°，显著改善湿热环境稳定性

3. 3.

   该设计为天然气管道改造为输氢管道提供了可靠的涂层保护方案

Conclusion

GO-PVA/PU复合涂层通过分子级设计实现了三大突破：

1. 1.

   氢键交联网络有效抑制GO团聚，形成致密阻隔层

2. 2.

   PU界面层像"分子胶水"般增强涂层与不锈钢的附着力

3. 3.

   三明治结构使涂层兼具机械强度与阻隔性能，为氢能基础设施防护提供新范式