A Graphene / Epoxy Resin Composite Coatings kutatási eredmények (2)

2. Problémák, amelyek léteznek

Mivel a grafénnek nagy fajlagos felülete van (elméleti értéke körülbelül 2630 m2 / g) és nagy felületi energia, agglomerátumok és gömbalakok fordulnak elő, ha a grafén mennyisége nagy, ami a mátrixban rossz diszperziót és stabilitást eredményez. . A termikus és elektromos tulajdonságok esetén, amikor kis mennyiségű grafént adnak hozzá, elérheti a perkolációs küszöböt, és tovább növeli a grafén tartalmat, és kisebb lesz a hőállóság és az elektromos vezetőképesség további javulása. Mechanikai és mechanikai tulajdonságaik ellenére a korrózió elleni tulajdonságok - jóllehet kis mennyiségű grafén javíthatja a teljesítményt - az epoxid bevonat bizonyos mennyiségű agglomerációja miatt a repedések, a feszültség koncentráció pontjai és a bevonat hibái okozhatnak. A teljesítmény csökkenését okozza.

A Wu Fang súrlódási tényezővel mért súrlódási együtthatót a különböző G / EP bevonatok száraz súrlódásánál és tengervíz súrlódásánál, és megállapította, hogy ha G 1% (tömegtörés), a súrlódási tényező és a bevonat kopási sebessége növekedni fog. És rámutatott arra, hogy ez azért van, mert a G-tartalom túl magas, a repedés agglomerációjával járó bevonaton fog bekövetkezni, ami azt eredményezi, hogy a bevonat könnyen lehúzható a súrlódási folyamatban, az így keletkező kopási törmelék növeli a bevonat súrlódási együtthatóját és a kopási sebesség.

Zhi et al. ultrahangos diszperziós technológiát alkalmaztak a G / EP kompozit bevonat készítéséhez, és a bevonat kikeményedését követően hárompontos hajlítóvizsgálatot hajtottak végre, majd megfigyelték a bevonat törési felületét egy mezőnyomás-pásztázó elektronmikroszkóppal (FE-ESM). Azt tapasztaltuk, hogy ha a grafén tartalma 1% (tömegfrakció), akkor a bevonatban lévő diszperzió viszonylag egyenletes, és ha a tartalom kisebb, mint 1%, a bevonat szívóssága jelentősen megnő. Azonban, ha a tartalom eléri a 2% -ot, az agglomeráció bekövetkezik a bevonatban, ami hibákat okozhat a stressz-koncentrációs pontok kialakításában, ami a bevonat szívósságának csökkenését eredményezi.

Liu et al. az epoxigyantát E44 rendszer korróziógátlójaként alkalmaztuk a G / EP kompozit bevonatot, és a potenciodinamikus polarizációs görbét mértük 3,5% -os nátrium-klorid-oldat 48 óra alatt történő elhelyezése után.

Az eredmények azt mutatják, hogy a 0,5% -os (tömegtömeg) G / E44 és 1% -os (tömegfrakció) G / E44 bevonat önkorróziós potenciálja lényegesen kisebb, mint az E44 bevonaté, és a korróziós áramlási sűrűség 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2) sokkal kisebb, mint 1% G / E44 (0,934μA / cm2) és E44 (0,121μA / cm2) bevonatok, ami azt jelzi, hogy a grafén hozzáadása növeli az epoxi bevonat vízlepergető teljesítményét és csökkenti a a korrozív közegek behatolása. . A feleslegben lévő grafén hozzáadása azonban agglomerációt jelent a bevonat felületén, és csökkenti a bevonat víztaszító tulajdonságait.

3. A funkcionalizált grafén / epoxigyanta bevonatok kutatási előrehaladása

3.1 Funkcionális grafén

A nagy π-kötésű struktúra hidrofób jellegének és kémiai inertségének köszönhetően az intrinsic grafén felületén könnyű felhalmozódni és aggregálódni az epoxigyanta bevonatban, és nehéz a grafén számára teljes mértékben kifejteni teljesítményét az epoxi mátrixban. Ennek a problémának a megoldása érdekében a hazai és külföldi tudósok újfajta funkcionalizált grafént alkotnak más komponensek és struktúrák grafén alapján történő hozzáadásával. Ez a grafén, miközben megőrzi az alap tulajdonságait, új tulajdonságot is ad, és célul szolgál a grafén optimalizálására a bevonási tulajdonságok szükségessége alapján.

A kémiai szerkezet szerint a grafén funkcionalizációja kovalens kötés és nem kovalens kötés. A kovalens kötés elpusztítja a π-kötésű struktúrát a grafén felületén, így a felület aktív. Azonban ennek a stabil szerkezetnek a megsemmisülése a funkcionális grafén elektromos és hővezető képességének csökkenését eredményezi, mint a belső grafén. A nem-kovalens kötés a grafén szuper-nagy fajlagos felületének jellemzőjére vonatkozik, amelyet más adszorpciós tulajdonságokkal rendelkező részecskékkel kevernek össze. Bár ez a módszer nem pusztítja el a grafén alapszerkezetét, és megőrzi a grafén inherens teljesítményjellemzőit, a diszperziós hatás kissé alacsonyabb a kovalens kötéssel szemben. Általában stabilizálószert vagy ultrahangos diszperziót kell adni.

Bár a funkcionalizált grafénre vonatkozó kutatás még mindig az előzetes szakaszban van, kevés tanulmány készült epoxigyanta korrózióálló bevonatokban. Néhány tudós azonban módosította a grafén felületét bizonyos funkciós csoportok és hozzáadott epoxigyanta segítségével, és bebizonyította, hogy a funkcionalizált grafén jobb a tiszta grafénnél.

3.2 A funkcionális grafén alkalmazása epoxi bevonatokban

Ghaleb és mtsai. elemezte a G / EP bevonatok Tg és a ch-G / EP (kloroform-funkcionalizált grafén / epoxigyanta) bevonatok üvegesedési hőmérsékletét differenciális pásztázó kalorimetriával. Azt találták, hogy a G / EP csak grafén. A Tg térfogat-tartalma 0,1% -kal magasabb, mint a tiszta EP-értéké, míg a CH-G / EP összes mintája magasabb, mint a tiszta EP Tg. Ez azért van, mert a tiszta grafén agglomerátumokat képez a bevonatban, amikor egy bizonyos mennyiséghez adódik, ami befolyásolja a bevonat teljesítményét, és a kloroformmal funkcionalizált grafén jól eloszlatható a bevonatban.

Az Au3 + kémiai redukciója Martin-GALLEGO et al. funkcionálisan módosította a grafén felülete arany nanorészecskékkel, amelyeket az aranyszemcsék felületén önadagolt, és ultrahangos diszperzióval diszpergálta az Au / G-ot a fénykeményedéses epoxi bevonatba. Azt találtuk, hogy az Au-G / EP elektromos vezetőképessége körülbelül 4 nagyságrenddel nagyobb, mint a G / EPé, ugyanazon a mennyiségben. Chen Yu hidrotermális eljárást használt fenolgyantát és grafén-oxidot nyersanyagként tartalmazó fenolgyanta-módosított grafén-levegőmembrán (p-GA) felhasználásával, és vezetőképes töltőanyagként felhasználta összetett anyagot EP-mel. A tanulmány megállapította, hogy a p-GA háromdimenziós hálózatszerkezetének tökéletesebbé tétele érdekében a resol fenolgyanta hozzáadásával kis mennyiségű p-GA kiváló vezetőképességet és elektromágneses árnyékolást eredményezhet. Ha a töltőanyag tartalom 0,33% (tömegtörés), az elektromos vezetőképesség 73 S / m, az elektromágneses árnyékolás pedig 35 dB.

Qi et al. a grafén-oxid felületén oltott szilánt kapunk, hogy sziián-funkcionalizált grafént kapjunk (g-GO), és epoxigyantátumból adjuk hozzá epoxi mátrixhoz folyékony kristály epoxiddal (LCE) kevert töltőanyaggal epoxigyanta-kompozit bevonat készítéséhez. . A vizsgálat azt mutatja, hogy ha a kevert töltőanyag 3% [2% (tömegrész) g-GO és 1% LCE), a tiszta epoxigyanta bevonattal összehasonlítva az összetett bevonat ütésállósága 132,6% -kal nő és a szakítószilárdság A hajlítószilárdság pedig 27,6% -kal, illetve 37,5% -kal nőtt. Az unfunctionalized grafén teljesítményét tovább javították.

Ramezanzadeh et al. módosított grafénoxid gél alapú szilánnal, előkészített szilán funkcionalizált grafén-oxid / epoxigyanta bevonattal és tanulmányozta a szilán funkcionalizált grafénoxidot elektrokémiai impedancia spektroszkópiával, sószórásos módszerrel és katódos diszpenziós teszttel. A festékteljesítményre gyakorolt hatás. Az eredmények azt mutatták, hogy a szilánnal módosított grafén-oxid egyenletesen diszpergálódott az epoxi mátrixban, és a bevonat korrózióállósága hatékonyan javult, és a katódos lecsökkentés csökkent.

Bár a funkcionalizált grafén epoxigyanta bevonatok vizsgálata különböző mértékű előrehaladást ért el, mivel a reakciókörülmények nem könnyűek, az összetett bevonatok összetételének kialakítása nem megfelelő, és nem alkalmas nagyüzemi termelésre. Továbbra is egyszerű és hatékony előkészítési útvonalakra van szükség.

4. Outlook

A modern tudomány és technológia fejlesztésével az emberek egyre inkább igénylik az epoxi alapú kompozit bevonatok teljesítményét. Annak ellenére, hogy a grafén / epoxigyanta kompozit bevonatok előállítására szolgáló technológia még nem érett, ezért a következő területeken kell fejleszteni. a tanulmány.

(1) Nem korlátozódik a grafén / epoxigyanta bevonatok általános teljesítményére. A grafén célzott funkcionális módosításait célzó célokra kell kitűzni, vagy célzott, nagy hatékonyságú diszpergálószereket kell alkalmazni a bevonat bizonyos tulajdonságainak fokozására.

(2) A grafénben lévő oxigéntartalmú funkcionális csoportok tartalma és faja a megfelelő módosított molekulák és módosító módszerek kiválasztásának alapja. A jövőbeli kutatások középpontjában a funkcionalizált grafén makro-előkészítése irányítható struktúrával és tulajdonságokkal kell, hogy történjen.

(3) A környezetvédelmi követelmények javításával a vízbázisú korrózióvédő bevonatok folyamata felgyorsul. A vízbázisú grafén epoxi bevonatok széles kilátásokkal rendelkeznek. A megoldandó probléma a grafén vizes epoxigyantákban való diszpergálása és a bevonatok jó vezetőképességének és hővezető képességének garantálása.

(4) A funkcionalizált grafén és epoxigyanta kompozit bevonatok teljesítményvizsgálatát és alkalmazását tovább kell vizsgálni. Keresztirányú, grafén alapú kompozit bevonatok sok területen bevonódnak, mint pl. A gyulladásgátlás és a grafénalapú epoxi bevonat rezisztenciája. A folytonosságot, stb., A tudósok tovább tanulmányozzák és feltárják.

(5) Grafén felületén funkcionális funkcionális csoportok mennyiségi kontrollja és teljesítményének jellemzése, valamint a funkcionális helyek pontos kiválasztása a grafénfelületen, valamint grafit / epoxigyanta kialakítása a kémiai struktúrák finomítására. a festékek további vizsgálatot igényelnek.