Výzkumný vývoj grafénových / epoxidových pryskyřicových kompozitních povlaků (2)

2.Problémy, které existují

Protože grafen má velký specifický povrch (teoretická hodnota asi 2630 m2 / g) a vysoká povrchová energie, aglomeráty a splety se vyskytují, když je množství grafenu velké, což vede k špatné disperzi a stabilitě v matrici. . Pro tepelné a elektrické vlastnosti, když je přidáno malé množství grafenu, lze dosáhnout prahu průsaku a obsah grafenu se dále zvýší a velikost dalšího zlepšení tepelné odolnosti a elektrické vodivosti se zmenší. Nicméně pro mechanické a mechanické vlastnosti mohou antikorozní vlastnosti, ačkoli malé množství grafenu může zlepšit výkon díky aglomeraci v epoxidovém povlaku v určitém množství, způsobí praskliny, body koncentrace napětí a závady v povlaku. Způsobí pokles výkonu.

Wu Fang změřil koeficient tření v třech a tření mořských vod různých vrstev G / EP s měřidlem koeficientu tření a zjistil, že když G je 1% (hmotnostní zlomek), koeficient tření a rychlost opotřebení povlaku se zvýší. A zdůraznil, že to je způsobeno tím, že obsah G je příliš vysoký, objeví se v povlaku způsobeném aglomerací trhlin, což má za následek snadné odlupování v třecím procesu, výsledné opotřebení zvyšuje koeficient tření povlaku a míru opotřebení.

Zhi a kol. používala ultrazvukovou disperzní technologii k přípravě kompozitního povlaku G / EP a provedla tříbodovou ohybovou zkoušku po vytvrzení povlaku a poté pozorovala povrch zlomu povlaku pomocí elektronového mikroskopu (FE-ESM). Bylo zjištěno, že pokud je obsah grafenu 1% (hmotnostní frakce), disperze v povlaku je relativně stejnoměrná a pokud je obsah nižší než 1%, houževnatost povlaku se významně zvyšuje. Avšak pokud obsah dosáhne 2%, dochází v aglomeraci k aglomeraci, což způsobí, že vadou vzniknou body koncentrace napětí, což vede ke snížení houževnatosti povlaku.

Liu a kol. aplikoval G jako inhibitor koroze systému E44 z epoxidové pryskyřice pro přípravu kompozitního povlaku G / EP a měřil potenciotodynamickou polarizační křivku po jeho umístění do 3,5% roztoku NaCl po dobu 48 hodin.

Výsledky ukazují, že vlastní korozní potenciál 0,5% (hmotnostní frakce) G / E44 a 1% (hmotnostní frakce) G / E44 je podstatně nižší než povrchová vrstva E44 a hustota korozního proudu 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) je mnohem nižší než 1% G / E44 (0,934 μA / cm2) a E44 (0,121 μA / cm2) povlaků, což naznačuje, že přidání grafenu zlepšuje vodoodpudivost epoxidových povlaků a snižuje pronikání korozivních médií. . Přidání přebytečného grafenu však způsobí aglomeraci na povrchu povlaku a snižuje vodoodpudivé vlastnosti povlaku.

3. Průběh výzkumu funkcionalizovaných grafénových / epoxidových povlaků

3.1 Funkcionalizovaný grafen

Vzhledem k hydrofobnosti a chemické inertnosti velké p-vázané struktury na povrchu vnitřního grafenu je snadné skládat a agregovat v epoxidovém povlaku a je těžké, aby grafen působil plně v epoxidové matrici. Aby tento problém vyřešili, tuzemští i zahraniční vědci tvoří nový typ funkcionalizovaného grafenu přidáním dalších složek a struktur na základě grafenu. Tento grafén, při zachování jeho základních vlastností, přinese také novou vlastnost a může být rovněž zaměřen na optimalizaci grafenu na základě potřeby vlastností povlaku.

Podle chemické struktury je funkcionalizace grafenu rozdělena na kovalentní vazbu a nekovalentní vazbu. Kovalentní vazba ničí p-vázanou strukturu na povrchu grafenu, což činí jeho povrch aktivní. Zničení této stabilní struktury však povede ke snížení elektrické a tepelné vodivosti funkcionalizovaného graphenu než vlastní grafen. Nekovalentní vazba se vztahuje k použití charakteristiky velkého specifického povrchu grafenu, který se mísí s jinými částicemi s vynikajícími vlastnostmi adsorpcí povrchu. Přestože tato metoda nezničí základní strukturu grafenu a zachovává vlastní charakteristiky grafenu, je disperzní efekt poněkud nižší než kovalentní vazba. Obecně je nutné přidat stabilizátor nebo ultrazvukovou disperzi.

I když je výzkum funkcionalizovaného grafenu ještě v předběžné fázi, existuje jen málo studií o jeho aplikaci v antikorozních povlacích z epoxidové pryskyřice. Nicméně někteří učenci modifikovali povrch grafenu pomocí určitých funkčních skupin a přidali epoxidovou pryskyřici a ukázali, že funkcionalizovaný grafen je lepší než čistý grafen.

3.2 Aplikace funkcionalizovaného graphenu v epoxidových nátěrech

Ghaleb a kol. analyzovala teplotu skelného přechodu Tg povlaků G / EP a povlaků ch-G / EP (grafén / epoxidová pryskyřice funkcionalizovaná chloroformem) diferenciální skenovací kalorimetrií. Bylo zjištěno, že G / EP má pouze grafen. Tg v objemovém obsahu 0,1% je vyšší než u čistého EP, zatímco všechny vzorky v ch-G / EP jsou vyšší než Tg čistého EP. Je to proto, že čistý grafen vytvoří aglomeráty v povlaku, když je přidáván do určitého množství, což ovlivňuje účinnost potahování a grafen funkcionalizovaný chloroformem může být dobře rozptýlen v povlaku.

Chemická redukce Au3 + od Martin-GALLEGO a kol. funkčně modifikoval povrch grafenu se zlatými nanočásticemi generovanými autodepozicí na povrchu zlatých částic a dispergoval Au / G ve světlem vytvrzeném epoxidovém povlaku pomocí ultrazvukové disperze. Bylo zjištěno, že elektrická vodivost Au-G / EP je přibližně o 4 řády vyšší než u G / EP při stejném přidaném množství. Chen Yu použil hydrotermální metodu s použitím resolové fenolové pryskyřice a grafenového oxidu jako suroviny, připravil upravený grafénový aerogel na bázi fenolové pryskyřice (p-GA) a použil ho jako vodivé plnivo pro vytvoření kompozitního materiálu s EP. Studie zjistila, že kvůli přidání resolové fenolové pryskyřice, aby se trojrozměrná síťová struktura p-GA stala perfektnějším, může malé množství p-GA získat vynikající vodivost a výkon elektromagnetického stínění. Pokud je obsah plniva 0,33% (hmotnostní zlomek), elektrická vodivost je 73 S / m a výkon elektromagnetického stínění dosahuje 35 dB.

Qi a kol. nagrafovaný silan na povrchu grafénového oxidu, aby se získal grafen funkcionalizovaný silanem (g-GO) a přidal se do epoxidové matrice s epoxidem z tekutých krystalů (LCE) jako směsné plnivo pro přípravu kompozitního povlaku z epoxidové pryskyřice. . Studie ukazuje, že jestliže směsné plnivo je 3% (hmotnostní frakce g-GO a 1% LCE) ve srovnání s čistým epoxidovým povlakem, nárazová odolnost kompozitního povlaku se zvyšuje o 132,6% a pevnost v tahu A ohybová síla se zvýšila o 27,6% a 37,5%. Výkon nefunkcionalizovaného grafenu se dále zlepšil.

Ramezanzadeh a kol. modifikovaný grafenový oxid na bázi silanu na bázi gelu, připravený silanem funkcionalizovaný povlak na bázi grafénového oxidu a epoxidové pryskyřice a studoval silanem funkcionalizovaný grafenový oxid elektrochemickou impedanční spektroskopií, metodou rozprašování solí a katodickým disbondenčním testem. Vliv na barvu. Výsledky ukázaly, že grafenový oxid modifikovaný silanem byl rovnoměrně dispergován v epoxidové matrici a odolnost vůči povětrnostním vlivům povlaku byla účinně zlepšena a katodická disbondencia byla snížena.

Ačkoli studie funkcionalizovaných povlaků z grafénové epoxidové pryskyřice dosáhla různého stupně pokroku, protože reakční podmínky nejsou snadné kontrolovat, návrh formulace kompozitních povlaků je nepohodlný a není vhodný pro výrobu ve velkém měřítku. Je třeba dále hledat jednoduché a efektivní způsoby přípravy.

4. Outlook

Díky rozvoji moderní vědy a techniky lidé stále více vyžadují výkon složených povlaků na bázi epoxidů. Nicméně vzhledem k tomu, že technologie pro přípravu kompozitních povlaků z graphenu a epoxidové pryskyřice není dosud vyzrálá, je třeba ji rozvíjet v následujících oblastech. studie.

(1) Není omezeno na uvážení celkové účinnosti graphenu / epoxidových povlaků. Cílené funkční modifikace grafenu by měly být zaměřeny na specifická prostředí nebo měly by být použity cílené vysoce účinné disperzanty pro zlepšení určité vlastnosti povlaku.

(2) Obsah a druh funkčních skupin obsahujících kyslík v grafenu jsou základem pro výběr vhodných modifikovaných molekul a modifikačních metod. Makro-příprava funkcionalizovaného grafenu s kontrolovatelnou strukturou a vlastnostmi by měla být předmětem budoucího výzkumu.

(3) Při zlepšování požadavků na ochranu životního prostředí se proces antikorozních povlaků na bázi vody zrychluje. Epoxidové nátěry na bázi vody na bázi vody mají široké možnosti. Problémem, který je třeba řešit, je disperze grafenu ve vodných epoxidových pryskyřicích a záruka dobré vodivosti a tepelné vodivosti povlaků.

(4) Je třeba dále zkoumat výkonnostní zkoušky a použití funkcionalizovaných povlaků z kompozitních grafenů a epoxidových pryskyřic. Jako interdisciplinární kompozitní povlaky na bázi grafinu se podílejí na mnoha oborech, jako je zpomalování hoření a odolnost epoxidových povlaků na bázi grafinu. Kontinuita atd. Je třeba dále studovat a zkoumat vědci.

(5) Zavedení kvantitativního řízení a charakterizace funkcionalizovaných funkčních skupin na povrchu grafenu, jakož i přesný výběr funkcionalizovaných míst na povrchu grafenu a návrh grafénové / epoxidové pryskyřice pro zdokonalení chemických struktur pro přizpůsobení různým aplikacím barvy potřebují další studium.