Výskumný vývoj kompozitných povlakov z epoxidovej živice (2)

2.Problémy, ktoré existujú

Pretože grafén má veľkú špecifickú povrchovú plochu (teoretickú hodnotu asi 2630 m2 / g) a vysokú povrchovú energiu, aglomeráty a spletence sa vyskytujú, keď je množstvo grafenu veľké, čo vedie k zlej disperzii a stabilite v matrici. , Pri tepelných a elektrických vlastnostiach, keď sa pridáva malé množstvo grafenu, je možné dosiahnuť hranicu perkolácie a obsah grafénu sa ďalej zvyšuje a veľkosť ďalšieho zlepšenia tepelnej odolnosti a elektrickej vodivosti sa zmenšuje. Avšak pre mechanické a mechanické vlastnosti, antikorózne vlastnosti, hoci malé množstvo grafenu môže zlepšiť výkonnosť vďaka svojej aglomerácii v epoxidovom povlaku v určitom množstve, spôsobí praskliny, body koncentrácie stresu a poruchy v povlaku. Spôsobuje pokles výkonu.

Wu Fang meral koeficient trenia pri trení za sucha a trenie morskej vody rôznych povlakov G / EP metrom koeficientu trenia a zistil, že keď G je 1% (hmotnostná frakcia), koeficient trenia a rýchlosť opotrebovania povlaku sa zvýši. Poukázal na to, že to je spôsobené tým, že obsah G je príliš vysoký, vyskytuje sa v povlaku spôsobenom aglomeráciou trhlín, čo má za následok ľahké odlupovanie v procese trenia, výsledné opotrebenie zvyšuje koeficient trenia povlaku a mieru opotrebenia.

Zhi a kol. použila technológiu ultrazvukových disperzií na prípravu kompozitného povlaku G / EP a vykonala tribodovú ohybovú skúšku po vytvrdnutí povlaku a potom pozorovala lomový povrch poťahu pomocou poľného emisného skenovacieho elektrónového mikroskopu (FE-ESM). Zistilo sa, že ak je obsah grafenu 1% (hmotnostná frakcia), disperzia v povlaku je relatívne homogénna a ak je obsah menej ako 1%, húževnatosť povlaku sa významne zvyšuje. Avšak ak obsah dosiahne 2%, dôjde k aglomerácii v povlaku, čo spôsobí chyby na vytvorenie bodov koncentrácie stresu, čo vedie k zníženiu húževnatosti povlaku.

Liu a kol. nanášala G ako inhibítor korózie na systém epoxidovej živice E44 na prípravu kompozitného povlaku G / EP a merala potenciotodynamickú polarizačnú krivku po jej umiestnení do 3,5% roztoku chloridu sodného počas 48 hodín.

Výsledky ukazujú, že vlastný korózny potenciál 0,5% (hmotnostná frakcia) G / E44 a 1% (hmotnostná frakcia) G / E44 je podstatne nižší ako povrch náteru E44 a hustota korózneho prúdu 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) je oveľa nižšia ako 1% G / E44 (0,934μA / cm2) a E44 (0,121μA / cm2) povlaky, čo naznačuje, že pridanie grafénu zlepšuje vodoodpudivý účinok epoxidových povlakov a znižuje penetrácia korozívnych médií. , Avšak pridaním prebytočného grafénu dôjde k aglomerácii povrchu povlaku a zníži sa odpudzujúce vlastnosti povlaku.

3. Výskum funkčných grafénových / epoxidových náterov

3.1 Funkcionalizovaný grafén

Vzhľadom na hydrofóbnosť a chemickú inertnosť veľkej p-väzobnej štruktúry na povrchu vnútorného grafenu je ľahké stohovať a zhlukovať v epoxidovej vrstve a je ťažké, aby grafén úplne vyvíjal svoje vlastnosti v epoxidovej matrici. Na vyriešenie tohto problému tuzemskí a zahraniční učenci tvoria nový typ funkcionalizovaného grafénu pridaním ďalších komponentov a štruktúr na základe grafenu. Tento grafén, pri zachovaní svojich základných vlastností, tiež prinesie novú vlastnosť a môže byť tiež zameraný na optimalizáciu grafénu na základe potreby vlastností povlaku.

Podľa chemickej štruktúry je funkcionalizácia grafenu rozdelená na kovalentnú väzbu a nekovalentnú väzbu. Kovalentné spojenie ničí štruktúru viazanú na povrchu grafénu, čím je povrch aktívny. Zničenie tejto stabilnej štruktúry však povedie k zníženiu elektrickej a tepelnej vodivosti funkcionalizovaného grafenu ako vnútorného grafénu. Nekovalentné viazanie sa vzťahuje na použitie charakteristiky veľmi veľkého špecifického povrchu grafénu, ktorý sa spája s inými časticami s vynikajúcimi vlastnosťami prostredníctvom povrchovej adsorpcie. Hoci táto metóda nerozrušuje základnú štruktúru grafénu a zachováva vlastné výkonnostné charakteristiky grafénu, disperzný účinok je mierne nižší ako kovalentná väzba. Všeobecne je potrebné pridať stabilizátor alebo ultrazvukovú disperziu.

Hoci výskum funkcionalizovaného grafénu je stále v predbežnom štádiu, existuje len málo štúdií o jeho použití v antikoróznych povlakoch z epoxidovej živice. Niektorí vedci však modifikovali povrch grafénu cez určité funkčné skupiny a pridali epoxidovú živicu a dokázali, že funkcionalizovaný grafén je lepší ako čistý grafén.

3.2 Aplikácia funkcionalizovaného grafenu v epoxidových náteroch

Ghaleb a kol. analyzovala sa teplota skleného prechodu Tg povlakov G / EP a povlakov ch-G / EP (grafén / epoxidová živica funkcionalizovaná chloroformom) pomocou diferenčnej skenovacej kalorimetrie. Bolo zistené, že G / EP má len grafén. Tg s objemovým obsahom 0,1% je vyššia ako obsah čistého EP, zatiaľ čo všetky vzorky v ch-G / EP sú vyššie ako Tg čistého EP. Je to preto, lebo čistý grafén vytvorí aglomeráty v povlaku, keď sa pridá do určitého množstva, čo ovplyvňuje vlastnosti potiahnutia a grafén funkcionalizovaný s chloroformom môže byť dobre rozptýlený v povlaku.

Chemická redukcia Au3 + od Martin-GALLEGO a spol. funkčne modifikoval povrch grafénu nanočasticami zlata vytvorenými autodepozíciou na povrchu častíc zlata a dispergoval Au / G vo svetlo vytvrdenom epoxidovom povlaku ultrazvukovou disperziou. Zistilo sa, že elektrická vodivosť Au-G / EP je asi o 4 rády vyššia ako elektrická vodivosť G / EP pri rovnakom množstve. Chen Yu použil hydrotermálnu metódu s použitím resolovej fenolovej živice a grafénového oxidu ako suroviny, pripravil upravený grafénový aerogel na báze fenolovej živice (p-GA) a použil ho ako vodivé plnivo na vytvorenie kompozitného materiálu s EP. Štúdia zistila, že kvôli pridaniu resolovej fenolovej živice, aby bola trojrozmerná sieťová štruktúra p-GA dokonalejšia, malé množstvo p-GA môže získať vynikajúcu vodivosť a výkon elektromagnetického tienenia. Ak je obsah plniva 0,33% (hmotnostný podiel), elektrická vodivosť je 73 S / m a výkonnosť elektromagnetického tienenia dosahuje 35 dB.

Qi a kol. nagrafovaný silán na povrchu grafénového oxidu, aby sa získal grafén s funkciou silánu (g-GO) a pridal sa do epoxidovej matrice s epoxidom z tekutých kryštálov (LCE) ako zmesné plnivo na prípravu povlaku z kompozitu z epoxidovej živice. , Štúdia ukazuje, že ak je zmiešané plnivo 3% (hmotnosť frakcie g-GO a 1% LCE) v porovnaní s čistým epoxidovým povlakom, nárazová odolnosť kompozitného povlaku sa zvyšuje o 132,6% a pevnosť v ťahu A ohybová sila sa zvýšila o 27,6% a 37,5%. Účinnosť nefunkcionalizovaného grafenu sa ďalej zlepšila.

Ramezanzadeh a kol. modifikovaný grafénový oxid silánom na báze gélu, pripravený silánom funkcionalizovaný povlak na báze grafénového oxidu a epoxidovej živice a študoval silánom funkcionalizovaný grafénový oxid elektrochemickou impedančnou spektroskopiou, soľným postrekovacím metódou a katódovým disbondenčným testom. Účinok na farbu. Výsledky ukázali, že silánom modifikovaný grafénový oxid bol rovnomerne dispergovaný v epoxidovej matrici a odolnosť proti korózii povlaku bola účinne zlepšená a katodická disbondencia bola znížená.

Hoci štúdia funkcionalizovaných povlakov z epoxidovej živice s grafénom dosiahla rôzny stupeň pokroku, pretože reakčné podmienky nie sú ľahko kontrolovateľné, formulácia kompozitných povlakov je nepohodlná a nie je vhodná na výrobu vo veľkom meradle. Je stále potrebné ďalej hľadať jednoduché a efektívne spôsoby prípravy.

4. Outlook

Vďaka rozvoju modernej vedy a technológie ľudia čoraz viac vyžadujú výkon kompozitných povlakov na báze epoxidov. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že technológia na prípravu kompozitných povlakov grafén / epoxidová živica ešte nie je zrelá, je potrebné ju rozvíjať v nasledujúcich oblastiach. štúdium.

(1) Nie je obmedzené na posúdenie celkovej účinnosti náterov s grafénom a epoxidom. Cielené funkčné modifikácie grafénu by mali byť zamerané na špecifické prostredie alebo by sa mali použiť cielené vysokoúčinné disperzanty na zvýšenie konkrétnej vlastnosti povlaku.

(2) Obsah a druh funkčných skupín obsahujúcich kyslík v grafene sú základom pre výber vhodných modifikovaných molekúl a modifikačných metód. Makro-príprava funkcionalizovaného grafénu s kontrolovateľnou štruktúrou a vlastnosťami by mala byť predmetom budúceho výskumu.

(3) Pri zlepšovaní požiadaviek na ochranu životného prostredia sa proces antikoróznych povlakov na báze vody urýchľuje. Epoxidové nátery na báze vody na báze vody majú široké možnosti. Problémom, ktorý je potrebné riešiť, je disperzia grafénu vo vodných epoxidových živiciach a záruka dobrej vodivosti a tepelnej vodivosti povlakov.

(4) Je potrebné ďalej skúmať funkčnosť skúšok a nanášania funkcionalizovaných povlakov z kompozitov na báze grafénu a epoxidovej živice. Ako multidisciplinárne kompozitné povlaky na báze grafénov sa podieľajú na mnohých oblastiach, ako je spomaľovanie horenia a odolnosť epoxidových povlakov na báze grafénu. Kontinuitu atď. Je potrebné ďalej preskúmať a preskúmať vedci.

(5) Zavedenie kvantitatívneho riadenia a charakterizácie funkcionalizovaných funkčných skupín na povrchu grafénu, ako aj presný výber funkcionalizovaných miest na povrchu grafény a návrh grafenu / epoxidovej živice na zjemnenie chemických štruktúr na prispôsobenie sa rôznym aplikáciám farby potrebujú ďalšie štúdium.