Průběh výzkumu kompozitních povlaků z graphenu / epoxidové pryskyřice (1)

Vzhledem k různým molekulárním strukturám mají epoxidové pryskyřice (EP) různé vlastnosti. A protože je snadné smíchat s různými vytvrzovacími prostředky, ředidly, pomocnými látkami atd., Připravit materiály z epoxidové pryskyřice s vynikajícími mechanickými, mechanickými, tepelnými, adhezními, izolačními a antikorozními vlastnostmi a široce se používají v antikorozním povlaků. . Nicméně s komplikací aplikačního prostředí mají jednoduché EP povlaky určité nedostatky: Za prvé, kvůli špatné tepelné vodivosti, což vede ke špatné tepelné odolnosti, většina EP je vhodná pouze pro životní prostředí pod 100 ° C; Za druhé, kvůli vysoké hustotě zesítění po vytvrzení, výsledkem je vysoký koeficient tření a odolnost proti opotřebení a rázová houževnatost jsou špatné. Za třetí, odpor je vysoký a elektrostatický efekt je snadno generován. Čtvrtým je to, že po vytvrzení jsou snadno vytvářeny vady a je ovlivněna odolnost proti korozi. Aby se lépe využily výhody EP, často se doplňují plniva, aby se zlepšil výkon.

Grafen má velký potenciál při zlepšování vlastností materiálů na bázi pryskyřice díky své jedinečné krystalové struktuře a vynikajícím fyzikálním vlastnostem a jeho deriváty mohou iniciovat polymerizační reakci. Vzhledem k tomu, že grafen má velký specifický povrch a vysokou povrchovou energii, je snadno aglomerován, když je přidáván jako plnivo do epoxidové pryskyřice, a tím ovlivňuje výkon povlaku. Aby se graphene rovnoměrně rozptýlilo do epoxidové matrice, vědci provedli hodně výzkumu. Od počátečního jednoduchého míchání byla vyvinuta technologie ultrazvukové disperze a pro zlepšení adheze a kompatibility mezi grafenem a epoxidovou pryskyřicí bylo použito silanové vazebné činidlo. Bylo zjištěno, že přidávání grafenu zlepšuje vlastnosti povlaku, ale při přidání do určité míry bude akumulace grafenu ovlivňovat další zlepšení povlaku. V posledních letech někteří učenci připravili funkcionalizovaný grafen modifikací funkční skupiny na povrchu grafenu. Bylo zjištěno, že při zachování vlastností založených na grafenu může zlepšit adhezi k epoxidové matrici, což je grafén / epoxid. Výzkum týkající se povlaků z pryskyřicových kompozitů dosáhl nového pokroku.

1. Průběh výzkumu vrstev grafinu / epoxidových pryskyřic

Z hlediska tepelného výkonu je grafén materiál s nejvyšší známou tepelnou vodivostí (jediná vrstva je asi 5000 W / mK), protože plniva může zvýšit tepelnou odolnost epoxidů; z mechanických a mechanických vlastností, Grafen je složen z sp2 hybridních rovinných atomů uhlíku. Má vysoký modul, vysokou pevnost a nízkou smykovou sílu a nízký koeficient tření mezi grafenovými vrstvami. Je snadné přenést na povrch epoxidové vrstvy, aby se vytvořil přenosový film. Po spojení s epoxidem může být zlepšena odolnost proti opotřebení a nárazu nátěru; z hlediska elektrických vlastností je teoretická měrnost grafénové monovrstvy asi 10-6 Ω.m a vzhledem k nízké objemové hmotnosti je epoxidem. Když je k pryskyřici přidáno malé množství grafenu, může to mít dobré vodivost; z hlediska antikorozního účinku, díky malému rozměru efektu grafenu a dvojrozměrné struktuře plechu, mohou být defekty v epoxidovém povlaku vylepšeny tak, aby mohly být potaženy. V této vrstvě se vytváří hustá bariérová vrstva, která snižuje korozi.

1.1 Tepelné vlastnosti

Huang Kun a kol. použitý grafen jako plnivo pro přidání epoxidové, epoxidově modifikované silikonové a vinylové pryskyřice ve třech systémech. Teplotní odolnost grafénového povlaku a elektrická odolnost proti stárnutí byla testována pomocí testů na pečení a elektrických stárnutí. Dopad pohlaví. Výsledky ukazují, že v porovnání s žádným grafenem se tepelná odolnost tří vylepšila a po 500 hodinách elektrické energie, epoxidové post-vytvrzovací proces, čímž se zesítění po vytvrzení hustší, grafén také zmenší kompaktnější, lepší teplo odpor. Yang a kol. studoval kompozity grafénového archu (G) / vícevrstvých uhlíkových nanotrubek (MWCNTs) / epoxidové pryskyřice (EP) a zjistil, že mezi G a MWCNTs existuje synergický efekt. Kvůli tomuto překlenovacímu efektu jsou spojeny s EP. Kontaktní plocha se zvětší, aby se zabránilo aglomeraci plnicího materiálu. Tepelná vodivost kompozitu byla měřena na 0,321 W / mK, což je o 146,9% vyšší než u čistého EP (0,13 W / mK).

1.2 Odolnost proti opotřebení a houževnatost

Wu Fang používal graphene (G) a oxid graphenu (GO) ke zlepšení interfacial struktury mezi karbidem křemíku a epoxidovou pryskyřicí. Experimentálně byl měřen koeficient tření G / EP kompozitního povlaku při suchém tření a tření mořské vody. Pure EP coating se snížil o 14,5% a 33,7%, míra opotřebení se snížila o 69,1% a 32,1%; Kompozitní vrstva GO / EP snížila koeficient tření o 15,6% a 35,5% oproti čistému EP povlaku a míra opotřebení se snížila o 79%. A 67,9%. Ren Xiaomeng a další připravili G, GO / EP kompozity a zkoumali jejich zpevňující a posilující účinky na EP. Výsledky ukazují, že když hmotnostní zlomek G a GO je 2%, lomová houževnatost kompozitu se zvýší o 102% a 48,5%; když hmotnostní zlomek G a GO je 1%, síla kompozitu se zvýší o 18%, respektive o 2%.

1.3 Elektrické vlastnosti

Wang Guojian a kol. použitý vlastní grafén a komerční uhlíkové nanotrubice, fullereny a grafit jako nano-vodivé materiály k přidání EP k přípravě kompozitů a studium jejich elektrických vlastností. Studie ukázaly, že G je vodivé plnidlo, které je lepší než uhlíkové nanotrubice, fullereny a grafity. Když objemová frakce G je 0,25%, vodivost kompozitního materiálu prochází náhlou změnou perkolace, což naznačuje, že v EP bylo v EP vytvořeno G. Vodivé síťové kanály; když objemová frakce přesáhne 0,5%, má elektrická vodivost tendenci stabilizovat na 2,02 x 10-7 S / m. Serena a kol. porovnávaly elektrické vlastnosti těchto dvou vlastních diamantových a grafénových / epoxidových kompozitů. Výsledky ukazují, že prah grafenu je mnohem nižší než práh syntetického diamantu. Pokud je přidané množství grafenu 0,5% (objemová frakce), měří se rezistivita kompozitu z 7,14 × 10 7 Ω · m na 1,02 × 10 3 Ω · m, což je způsobeno grafitem. Alkene je výborný elektrický vodič.

1.4 Anti-koroze

Zhou Nan a jiní používali jako surovinu materiály kyseliny galové (GA) a epichlorhydrinu (ECP) pro syntetizaci epoxidové pryskyřice na bázi kyseliny galové (GEP) jako grapheně dispergátoru pro přípravu GEP-G / EP. Kompozitní povlak. Odolnost proti korozi byla charakterizována použitím absorpce povlaku, Tafelovou polarizační křivkou a neutrálním rozprašováním. Výzkum ukazuje, že ve srovnání s čistým EP povlakem vzrůstá polarizační odpor a hustota vlastního korozního proudu v povlaku o jeden stupeň a rychlost absorpce vody se snižuje o 0,22% a také se účinně zlepšuje odolnost proti rozprašování soli. Wang Yuqiong a další použili jako dispergátor sodný polyakrylát, dispergovali ve vysokorychlostní odstředivce po dobu 2 hodin a poté ultrazvukově dispergovali po dobu 30 minut za získání vodné grafenové disperze a G / vodná epoxidová pryskyřice s obsahem G 0,5% (hmotnostní frakce). E44 kompozitní nátěr. Studie prokázaly, že přidání grafenu zlepšuje vodu odpuzující účinek vodou ředitelného epoxidu a difúzní koeficient Fick čistého povlaku E44 se snižuje o 2 řády; hustota samokorozního proudu čistého povlaku E44 je 0,13 μA / cm2 a G / Hustota samokorozního proudu kompozitního povlaku E44 je pouze 0,038 μA / cm2.