Výskumný vývoj kompozitných náterov s vrstvou epoxidovej živice (1)

Vzhľadom na ich odlišné molekulové štruktúry môžu mať epoxidové živice (EP) rôzne vlastnosti. A pretože je ľahké miešať s rôznymi vytvrdzovacími činidlami, riedidlami, pomocnými látkami atď., Pripraviť materiály s epoxidovou živicou s vynikajúcimi mechanickými, mechanickými, tepelnými, adhéznymi, izolačnými a antikoróznymi vlastnosťami a široko sa používa v antikoróznych nátery. , Avšak s komplikáciou aplikačného prostredia jednoduché EP nátery vykazujú určité nedostatky: Po prvé, z dôvodu zlej tepelnej vodivosti, čo vedie k zlej tepelnej odolnosti, väčšina EP je vhodná len pre životné prostredie pod 100 ° C; Po druhé, vzhľadom na vysokú hustotu krížového spoja po vytvrdnutí, je koeficient trenia vysoký a odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti nárazu je nízka. Po tretie, odpor je vysoký a elektrostatický efekt sa ľahko generuje. Štvrtý je, že po vytvrdnutí sa ľahko generujú chyby a je ovplyvnená odolnosť voči korózii. Na lepšie využitie výhod EP sa často pridávajú plnivá na zlepšenie výkonu.

Grafen má veľký potenciál na zlepšenie vlastností živicových materiálov vďaka jedinečnej kryštalickej štruktúre a vynikajúcim fyzikálnym vlastnostiam a jej deriváty môžu iniciovať polymerizačnú reakciu. Pretože grafén má veľký špecifický povrch a vysokú povrchovú energiu, je ľahko aglomerovaný, keď sa pridá ako plnivo do epoxidovej živice, čím ovplyvňuje účinnosť povlaku. Aby sa grafén rovnomerne rozptýlil do epoxidovej matrice, vedci vykonali veľa výskumov. Z počiatočného jednoduchého miešania sa vyvinula ultrazvuková disperzná technológia a na zlepšenie adhézie a kompatibility medzi grafénom a epoxidovou živicou sa použilo silánové väzobné činidlo. Bolo zistené, že pridanie grafenu zlepšuje vlastnosti povlaku, ale ak sa pridáva do určitej miery, hromadenie grafénu ovplyvní ďalšie zlepšenie účinku povlaku. V posledných rokoch niektorí vedci pripravili funkcionalizovaný grafén úpravou funkčnej skupiny na povrchu grafénu. Zistilo sa, že pri zachovaní vlastností založených na grafene môže zlepšiť priľnavosť k epoxidovej matrici, čím sa vytvorí grafén / epoxid. Výskum v oblasti povlakov z kompozitných živíc priniesol nový pokrok.

1. Výskumný vývoj grafénových / epoxidových živíc

Z hľadiska tepelného výkonu je grafén materiálom s najvyššou tepelnou vodivosťou, ktorá je v súčasnosti známa (jediná vrstva je asi 5000W / mK), pretože plnivo môže zvýšiť tepelnú odolnosť epoxidov; z mechanických a mechanických vlastností, Grafen je zložený z sp2 hybridných rovinných atómov uhlíka. Má vysoký modul, vysokú pevnosť, nízku šmykovú silu a nízky koeficient trenia medzi grafenovými vrstvami. Je ľahké preniesť na povrch epoxidovej povrchovej úpravy, aby sa vytvoril prenosový film. Po spojení s epoxidom sa môže zlepšiť odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti nárazu; z hľadiska elektrických vlastností je teoretický odpor galvanickej monovrstvy asi 10-6 Ω.m a kvôli svojej nízkej sypnej hustote je epoxidom. Keď sa k živici pridáva malé množstvo grafenu, môže to mať dobrý vodivosť; z hľadiska antikorózneho účinku, kvôli malému rozmerovému účinku grafénu a dvojrozmernej štruktúre plechu, môžu byť poškodenia epoxidového povlaku vylepšené tak, že môžu byť potiahnuté. Pri vrstve sa vytvorí hustá bariérová vrstva na zníženie korózie.

1.1 Tepelné vlastnosti

Huang Kun a spol. použitý grafén ako plnivo na pridanie epoxidového, epoxidom modifikovaného silikónu a vinylovej živice v troch systémoch. Teplotná odolnosť grafénového povlaku a elektrická odolnosť proti starnutiu boli testované pomocou testov pečenia a elektrického starnutia. Vplyv pohlavia. Výsledky ukazujú, že v porovnaní s žiadnym grafénom sa teplotná odolnosť týchto troch zlepší a po 500 hodinách elektrickej energie, podobný epoxidový proces dodatočného vytvrdzovania, ktorý spôsobí zosieťovanie po vytvrdnutí, grafén tiež zmenší kompaktnejšie, lepšie teplo odolnosť. Yang a kol. skúmali kompozitné vrstvy grafénovej vrstvy (G) / viacvrstvové uhlíkové nanotrubičky (MWCNTs) / epoxidové živice (EP) a zistili, že existuje synergický účinok medzi G a MWCNT. V dôsledku tohto premosťovacieho efektu sú spojené s EP. Kontaktná plocha je väčšia, aby sa zabránilo aglomerácii plniča. Tepelná vodivosť kompozitu bola meraná na 0,321 W / mK, čo je o 146,9% vyššia ako tepelná vodivosť čistého EP (0,13 W / mK).

1.2 Odolnosť proti opotrebeniu a húževnatosť

Wu Fang používa grapén (G) a oxid grafén (GO) na zlepšenie medzifázovej štruktúry medzi karbidom kremíka a epoxidovou živicou. Experimentálne sa meral koeficient trenia G / EP kompozitného povlaku v trení za sucha a trenia morskej vody. Čistý EP povlak sa znížil o 14,5% a 33,7%, miera opotrebenia klesla o 69,1% a 32,1%; Kompozitný povlak GO / EP znížil koeficient trenia o 15,6% a 35,5% v porovnaní s čistým EP povlakom a miera opotrebenia poklesla o 79%. A 67,9%. Ren Xiaomeng a ďalší pripravili kompozity G, GO / EP a preskúmali ich tvrdenie a posilňovanie na EP. Výsledky ukazujú, že ak hmotnostný podiel G a GO je 2%, lomová húževnatosť kompozitu sa zvyšuje o 102% a 48,5%; keď hmotnostný podiel G a GO je 1%, pevnosť kompozitu sa zvyšuje o 18% a 2%.

1.3 Elektrické vlastnosti

Wang Guojian a spol. použitý vlastný grafén a komerčné uhlíkové nanotrubičky, fullerény a grafit ako nano-vodivé materiály na pridávanie EP na prípravu kompozitov a štúdium ich elektrických vlastností. Štúdie ukázali, že G je vodivé plnidlo, ktoré je lepšie ako uhlíkové nanotrubice, fullerény a grafit. Keď je objemová frakcia G 0,25%, vodivosť kompozitného materiálu prechádza náhlou zmenou, čo naznačuje, že G sa vtedy vytvoril v EP. Vodivé sieťové kanály; keď objemová frakcia presahuje 0,5%, má elektrická vodivosť tendenciu stabilizovať na 2,02 x 10-7 S / m. Serena a kol. porovnávali elektrické vlastnosti týchto dvoch vlastných diamantových a grafénových / epoxidových kompozitov. Výsledky ukazujú, že prah grafénu je oveľa nižší ako prah syntetického diamantu. Ak je pridané množstvo grafenu 0,5% (objemová frakcia), rezistivita kompozitu klesá z 7,14 × 10 7 Ω · m na 1,02 × 10 3 Ω · m, čo je spôsobené grafitom. Alkén je vynikajúci elektrický vodič.

1.4 Antikorózna ochrana

Zhou Nan a ďalší používali ako suroviny materiály kyseliny galovej (GA) a epichlórhydrín (ECP) na syntetizáciu epoxidovej živice na báze kyseliny gallovej (GEP) ako grafénového dispergačného činidla na prípravu GEP-G / EP. Kompozitný náter. Odolnosť proti korózii bola charakterizovaná použitím absorpcie poťahovej vody, krivky polarizácie Tafel a testu neutrálneho rozprašovania soľou. Výskum ukazuje, že v porovnaní s čistým EP povlakom sa polarizačná odolnosť a vlastná korózia prúdovej hustoty povlaku zvyšujú o jeden rád a rýchlosť absorpcie vody klesá o 0,22% a tiež sa účinne zlepšuje odolnosť voči rozprašovaniu soľou. Wang Yuqiong a ďalší použili ako dispergátor sodný polyakrylát, dispergovali vo vysokorýchlostnej odstredivke 2 hodiny a potom sa ultrazvukovo dispergovali 30 minút na získanie vodnej disperzie grafénu a G / vodná epoxidová živica s obsahom G 0,5% (hmotnostná frakcia). E44 kompozitný náter. Štúdie ukázali, že pridanie grafénu zlepšuje vodoodpudivý účinok vodou riediteľného epoxidu a difúzny koeficient Fick čistého E44 povlaku je znížený o 2 rády; hustota vlastného korózneho prúdu čistého povlaku E44 je 0,13 μA / cm2 a G / Hustota samokorózneho prúdu kompozitného povlaku E44 je iba 0,038 μA / cm2.