A Graphene / Epoxy Resin Composite Coatings kutatási eredmények (1)

Különböző molekuláris szerkezeteik miatt az epoxi gyanták (EP) különböző tulajdonságokkal rendelkeznek. És mivel könnyű keverni különböző keményítőszerekkel, hígítóanyagokkal, segédanyagokkal stb., Kiváló minőségű mechanikai, mechanikai, hőálló, tapadással, szigeteléssel és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkező epoxigyanta-anyagok előállítására, és széles körben használják a korrózió ellen bevonatok. . Az alkalmazási környezet komplikációjával azonban az egyszerű EP bevonatok bizonyos hiányosságokat mutatnak: Először is, a rossz hővezetőképesség miatt, ami rossz hőállóságot eredményez, a legtöbb EP csak 100 ° C alatti környezetben alkalmazható; Másodszor, a nagy térhálósodás miatt a súrlódási együttható magas, és a kopásállóság és az ütésállóság gyenge. Harmadszor, az ellenállás magas, és az elektrosztatikus hatás könnyen előállítható. A negyedik az, hogy a kikeményedés után könnyen keletkeznek hibák és a korrózióállóság érinti. Az EP előnyeinek kihasználása érdekében a töltőanyagokat gyakran növelik a teljesítmény növelése érdekében.

A grafén nagy potenciállal rendelkezik a gyantaalapú anyagok tulajdonságainak javításában, mivel egyedülálló kristályszerkezete és kiváló fizikai tulajdonságai és származékai képesek a polimerizációs reakciót elindítani. Mivel a grafénnek nagy fajlagos felülete és nagy felületi energiája van, könnyen agglomerálható, ha töltőanyagként adják hozzá epoxigyantához, ezáltal befolyásolva a bevonat teljesítményét. Annak érdekében, hogy a grafént egyenletesen eloszlassák epoxi mátrixokká, a tudósok sok kutatást végeztek. A kezdeti egyszerű keverés során ultrahangos diszperziós technológiát fejlesztettek ki, és szilán kapcsolószert használtak a grafén és az epoxigyanta közötti tapadás és kompatibilitás javítására. Azt tapasztaltuk, hogy a grafén hozzáadása növeli a bevonat teljesítményét, de ha egy bizonyos mennyiséghez hozzáadódik, a grafén felhalmozódása befolyásolja a bevonat teljesítményének további javulását. Az elmúlt években egyes tudósok funkcionális csoportmódosítással grafitokat készítettek a grafén felületén. Azt tapasztaltuk, hogy a grafén alapú tulajdonságok megtartása mellett javíthatja az epoxi mátrixhoz való tapadást, így grafén / epoxigyanta. A gyanta kompozit bevonatokkal kapcsolatos kutatás új előrehaladást ért el.

1. A Graphene / Epoxy Resin Coatings kutatási eredményei

A hőteljesítmény szempontjából a grafén a jelenleg ismert legnagyobb hővezető anyag (egy réteg kb. 5000W / mK), mivel a töltőanyag növelheti az epoxi hőállóságát; a mechanikai és mechanikai tulajdonságok alapján a Graphene sp2 hibrid sík szénatomokból áll. Nagy modulusa, nagy szilárdságú, alacsony nyíróereje és alacsony súrlódási együtthatója van a grafénrétegek között. Ez könnyen átvihető az epoxigyanta felületre, és így transzferfilm keletkezik. Miután epoxigyázzuk, a bevonat kopásállósága és ütésállósága javítható; az elektromos tulajdonságok szempontjából a grafén egyrétegű anyag elméleti ellenállása kb. 10-6 Ω · m, és az alacsony térfogatsűrűség miatt az epoxi Ha kis mennyiségű grafént adnak a gyantához, akkor jó lehet vezetőképesség; A korróziógátlás szempontjából a grafén kis méretű hatása és a kétdimenziós lemezszerkezet miatt az epoxi bevonat hibái javíthatók, így bevonhatók. A rétegben sűrű gátréteg képződik a korrózió csökkentése érdekében.

1.1 Termikus tulajdonságok

Huang Kun et al. használt epoxigyanta, epoxi-módosított szilikon és vinil gyantát három rendszerben használva. A grafén bevonat hőmérsékleti ellenállását és az elektromos öregedési ellenállást sütéses és elektromos öregítési tesztekkel vizsgálták. A nemi hatás. Az eredmények azt mutatják, hogy a grafénhez képest a három hőmérsékleti ellenállás javul, és a villamos energia 500 óra elteltével az epoxi hasonló utókezeléses folyamat, amely a sűrűbb kikeményedés után térhálósítást eredményez, a grafén is zsugorodik. Kompakt, jobb hő ellenállás. Yang et al. (G) / többfalú szén nanocsövek (MWCNTs) / epoxigyanta (EP) kompozitok tanulmányozta és megállapította, hogy szinergikus hatás van G és MWCNT között. Az áthidaló hatás miatt az EP-hez társulnak. Az érintkezési felület nagyobb lesz a töltőanyag agglomerációjának elkerülése érdekében. Az összetétel hővezető képességét 0,321 W / mK-ra mérjük, ami 146,9% -kal magasabb, mint a tiszta EP-érték (0,13 W / mK).

1.2 Viseljen ellenállást és szívósságot

A Wu Fang grafén (G) és grafénoxid (GO) alkalmazásával javította a szilícium-karbid és az epoxigyanta közötti határfelületet. Kísérletileg a száraz súrlódás és a tengervíz súrlódása során a G / EP kompozit bevonat súrlódási együtthatóját mértük. A tiszta EP bevonat 14,5% -kal és 33,7% -kal csökkent, a kopás 69,1% -kal és 32,1% -kal csökkent; A GO / EP kompozit bevonat 15,6% -kal és 35,5% -kal csökkentette a súrlódási együtthatót a tiszta EP bevonattal szemben, és a kopási arány 79% -kal csökkent. És 67,9%. Ren Xiaomeng és mások előkészítették a G, GO / EP kompozitokat, és megvizsgálták az EP-re gyakorolt keményítő és erősítő hatásukat. Az eredmények azt mutatják, hogy ha a G és GO tömegtömege 2%, akkor a kompozit összetapadási szilárdsága 102% -kal, illetve 48,5% -kal nő; amikor a G és GO tömegtömeg 1%, az összetétel szilárdsága 18% -kal, illetve 2% -kal nő.

1.3 Elektromos tulajdonságok

Wang Guojian et al. az önmagukban készített grafén és kereskedelmi minőségű szén nanocsövek, fullerének és grafit nano-vezető anyagként használták fel, hogy EP-t készítsenek a kompozitok előállítására és elektromos tulajdonságaik tanulmányozására. Tanulmányok kimutatták, hogy G egy vezetőképes töltőanyag, amely jobb a szén nanocsöveknél, fulleréneknél és grafitnál. Ha a G térfogati frakciója 0,25%, akkor az összetett anyag vezetőképessége perkolációs hirtelen változáson megy keresztül, jelezve, hogy a G ebben az időben alakult ki EP-ben. Vezetőképes hálózati csatornák; ha a térfogati hányad meghaladja a 0,5% -ot, az elektromos vezetőképesség 2,02 x 10-7 S / m értékre stabilizálódik. Serena és mtsai. összehasonlították a kettő elektromos tulajdonságait saját készítésű gyémánt és grafén / epoxi kompozitok alkalmazásával. Az eredmények azt mutatják, hogy a grafén küszöbe sokkal alacsonyabb, mint a szintetikus gyémánt. Ha a grafén addíciós mennyisége 0,5% (térfogat-frakció), akkor a kompozit rezisztenciája 7,14 × 10 7 · · m-ről 1,02 × 10 3 · m · m-re csökken, ami a grafit miatt következik be. Az alkén kiváló elektromos vezető.

1.4 Korrózióvédelem

Zhou Nan és mások galluszsav (GA) és epiklórhidrin (ECP) mint nyersanyagot használtak a GEP-G / EP előkészítéséhez grafikus diszpergálószerként a galluszsav-alapú epoxigyantát (GEP) szintetizálására. Kompozit bevonat. A korrózióállóságot a bevonó víz abszorpció, a Tafel polarizációs görbe és a semleges sószórás vizsgálata jellemezte. A kutatások azt mutatják, hogy a tiszta EP bevonattal összehasonlítva a bevonat polarizációs rezisztenciája és önkorróziós áramsűrűsége egy nagyságrenddel megnövekszik, a vízabszorpciós ráta pedig 0,22% -kal csökken, és a sótartalom ellenállása is hatékonyan javul. Wang Yuqiong és mások diszpergálószerként nátrium-poliakrilátot használtunk, nagysebességű centrifugában 2 óra hosszat diszpergáltuk, majd ultraszionikusan 30 percen át diszpergáltuk, hogy vizes grafén diszperziót kapjunk, és G / vízbázisú epoxigyanta gyantatartalma 0,5% (tömegfrakció). E44 kompozit bevonat. Tanulmányok kimutatták, hogy a grafén hozzáadása növeli a víztaszító epoxigyanta víztaszító hatását, és a tiszta E44 bevonat Fick diffúziós együtthatója 2 nagyságrenddel csökken; a tiszta E44 bevonat önkorróziós áramsűrűsége 0,13μA / cm2, és G / Az E44 kompozit bevonat önkorróziós áramsűrűsége csak 0,038 μA / cm2.