Forskningsframsteg av grafen / epoxiharts kompositbeläggningar (2)

2. Problem som finns

Eftersom grafen har en stor specifik yta (ett teoretiskt värde av ca 2630 m2 / g) och en hög ytenergi uppträder agglomerat och tangles när mängden grafen är stor, vilket resulterar i dålig dispersion och stabilitet i matrisen. . För de termiska och elektriska egenskaperna, när en liten mängd grafen tillsättes, kan perkoleringströskeln nås och grafenhalten ökas ytterligare och storleken på den ytterligare förbättringen i värmebeständighet och elektrisk ledningsförmåga blir mindre. För mekaniska och mekaniska egenskaper kan anti-korrosionsegenskaper, även om en liten mängd grafen förbättrar prestanda, på grund av dess agglomerering i epoxibeläggningen vid viss mängd, orsaka sprickor, spänningskoncentrationspunkter och defekter i beläggningen. Orsakar en minskning av prestanda.

Wu Fang mätt friktionskoefficienten i torrfriktion och havsvattenfriktion av olika G / EP-beläggningar med en friktionskoefficientmätare och fann att när G är 1% (massfraktion) ökar friktionskoefficienten och slitstyrkan hos beläggningen. Och påpekade att detta beror på att G-innehållet är för högt, det kommer att uppstå i beläggningen som orsakas av agglomerering av sprickor, vilket resulterar i att beläggningen är lätt att avta i friktionsprocessen, ökar det resulterande slitavfallet beläggningens friktionskoefficient och slitstyrka.

Zhi et al. använd ultraljudsdispersionsteknologi för att framställa en G / EP-kompositbeläggning och utförde trepunkts böjningstest efter det att beläggningen härdades och därefter observerades frakturytan hos beläggningen med användning av ett fältemissionssökningselektronmikroskop (FE-ESM). Det visade sig att när innehållet av grafen är 1% (massfraktion) är dispersionen i beläggningen relativt likformig och när innehållet är mindre än 1% ökar beläggningens seghet signifikant. När innehållet når 2% kommer emellertid agglomerering att förekomma i beläggningen, vilket medför att defekter bildar spänningskoncentrationspunkter, vilket resulterar i en minskning av beläggningens seghet.

Liu et al. applicerade G som en korrosionshämmare till epoxihartset E44-systemet för att framställa en G / EP-kompositbeläggning och uppmätta den potentiodynamiska polarisationskurvan efter att ha placerats i 3,5% NaCl-lösning i 48 timmar.

Resultaten visar att självkorrosionspotentialen med 0,5% (massfraktion) G / E44 och 1% (massfraktion) G / E44-beläggning är signifikant lägre än för E44-beläggningen och korrosionsströmdensiteten på 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) är mycket lägre än 1% G / E44 (0,934μA / cm2) och E44 (0,121 ^ A / cm2) beläggningar, vilket indikerar att tillsatsen av grafen förbättrar vattenavvisande prestanda hos epoxibeläggningar och reducerar penetration av frätande medier. . Men tillsats av överskott av grafen kommer agglomerering på ytan av beläggningen och reducerar beläggningens vattenavvisande egenskaper.

3. Forskningsutveckling av funktionaliserade grafen / epoxibeläggningar

3.1 Funktionaliserad grafen

På grund av hydrofobiciteten och kemisk inertitet hos den stora π-bundna strukturen på ytan av den inneboende grafen är det lätt att stapla och aggregera i epoxibeläggningen, och det är svårt för grafen att fullt ut utöva sin prestanda i epoximatrisen. För att lösa detta problem bildar inhemska och utländska forskare en ny typ av funktionaliserad grafen genom att lägga till andra komponenter och strukturer på basis av grafen. Denna grafen, samtidigt som den behåller sina grundläggande egenskaper, kommer också att ge en ny egenskap och kan också riktas för att optimera grafen baserat på behovet av beläggningsegenskaper.

Enligt den kemiska strukturen uppdelas funktionaliseringen av grafen i kovalent bindning och icke-kovalent bindning. Kovalent bindning förstör den π-bundna strukturen på ytan av grafen, vilket gör dess yta aktiv. Destruktionen av denna stabila struktur leder emellertid till en minskning av den elektriska och termiska ledningsförmågan hos funktionaliserad grafen än inneboende grafen. Icke-kovalent bindning hänför sig till användningen av karaktäristiken hos super-stor specifik ytarea av grafen, vilken är förening med andra partiklar med utmärkta egenskaper genom ytadsorption. Fastän denna metod inte förstör grafens grundläggande struktur och bibehåller grafens inneboende egenskaper, är dispersionseffekten något sämre än den kovalenta bindningen. Generellt är det nödvändigt att tillsätta en stabiliserande eller ultraljudsdispersion.

Trots att forskningen om funktionaliserad grafen fortfarande finns i det preliminära skedet, finns det få studier om dess tillämpning i epoxiharts anti-korrosionsbeläggningar. Vissa forskare har emellertid ändrat ytan av grafen genom vissa funktionella grupper och tillsatt epoxiharts och visat att funktionaliserad grafen överstiger ren grafen.

3.2 Tillämpning av funktionaliserad grafen i epoxidbeläggningar

Ghaleb et al. analyserade glasövergångstemperaturen Tg av G / EP-beläggningar och ch-G / EP (kloroform-funktionaliserad grafen / epoxiharts) beläggningar med differentiell avsökningskalorimetri. Man fann att G / EP endast har grafen. Tg vid ett volyminnehåll av 0,1% är högre än det för ren EP, medan alla prover i ch-G / EP är högre än Tg av ren EP. Detta beror på att ren grafen bildar agglomerat i beläggningen när den tillsätts till en viss mängd vilket påverkar beläggningsprestanda och grafen som är funktionaliserad med kloroform kan vara väl dispergerad i beläggningen.

Den kemiska reduktionen av Au3 + av Martin-Gallego et al. funktionellt modifierade ytan av grafen med guld nanopartiklar genererade av autodeposition på guldpartiklarnas yta och dispergerade Au / G i den ljushärdade epoxibeläggningen genom ultraljudsdispersion. Det visade sig att den elektriska ledningsförmågan hos Au-G / EP är omkring 4 storleksordningar högre än den för G / EP vid samma tilläggsmängd. Chen Yu använde hydrotermisk metod, med användning av resolfenolharts och grafenoxid som råmaterial, framställt fenolhartsmodifierat grafen-luftgel (p-GA) och använde det som ledande fyllmedel för att bilda ett kompositmaterial med EP. Studien fann att: På grund av tillsatsen av resolfenolharts för att göra den tredimensionella nätverksstrukturen av p-GA mer perfekt kan en liten mängd p-GA få utmärkt ledningsförmåga och elektromagnetisk avskärmning. När fyllnadshalten är 0,33% (massfraktion) är den elektriska ledningsförmågan 73 S / m och den elektromagnetiska avskärmningsytan når 35 dB.

Qi et al. ympad silan på ytan av grafenoxid för att erhålla silanfunktionaliserad grafen (g-GO) och tillsatt den i epoximatrisen med flytande kristallepoxi (LCE) som ett blandat fyllmedel för framställning av en epoxiharts kompositbeläggning. . Studien visar att när det blandade fyllmedlet är 3% [2% (massfraktion) g-GO och 1% LCE] jämfört med ren epoxibeläggning ökar motståndsbeläggningen på kompositbeläggningen med 132,6% och draghållfastheten Och böjhållfastheten ökade med 27,6% respektive 37,5%. Utförandet av ofunktionaliserad grafen har förbättrats ytterligare.

Ramezanzadeh et al. modifierad grafenoxid genom gelbaserad silan, framställd silanfunktionaliserad grafenoxid / epoxihartsbeläggning och studerad silanfunktionaliserad grafenoxid genom elektrokemisk impedansspektroskopi, saltsprutningsmetod och katodfördelningsprov. Effekt på färgprestanda. Resultaten visade att den silanmodifierade grafenoxiden dispergerades jämnt i epoximatrisen, och beläggningens korrosionsbeständighet förbättrades effektivt och katodfördelningen reducerades.

Även om studien av funktionaliserade grafen-epoxihartsbeläggningar har uppnått olika grad av framsteg, eftersom reaktionsbetingelserna inte är lätta att kontrollera är formuleringsdesignen hos kompositbeläggningar obekväma och den är inte lämplig för storskalig produktion. Det är fortfarande nödvändigt att ytterligare söka enkla och effektiva beredningsvägar.

4. Outlook

Med utvecklingen av modern vetenskap och teknik kräver människor alltmer prestanda av epoxibaserade kompositbeläggningar. På grund av det faktum att tekniken för framställning av kompositbeläggningar av grafen / epoxiharts ännu inte är mogen, behöver den utvecklas på följande områden. studien.

(1) Det är inte begränsat till att överväga den övergripande prestanda av grafen / epoxibeläggningar. Målta funktionella modifieringar av grafen bör riktas mot specifika miljöer eller riktade högeffektiva dispergeringsmedel bör användas för att förbättra en viss egenskap hos beläggningen.

(2) Innehållet och arten av syrehaltiga funktionella grupper i grafen är basen för val av lämpliga modifierade molekyler och modifieringsmetoder. Makroberedning av funktionaliserad grafen med kontrollerbar struktur och egenskaper bör vara fokus för framtida forskning.

(3) Med förbättringen av miljöskyddskraven accelererar processen med vattenbaserade anti-korrosionsbeläggningar. Vattenbaserade grafen epoxibeläggningar har breda utsikter. Problemet som ska lösas är dispersionen av grafen i vattenhaltiga epoxihartser och garantin för beläggningens goda ledande och värmeledningsförmåga.

(4) Prestandatestning och tillämpning av funktionaliserade komplexbeläggningar av grafen och epoxiharts måste studeras ytterligare. Som tvärvetenskapliga, grafenbaserade kompositbeläggningar är inblandade på många områden, såsom flamhämmande och resistans av grafenbaserade epoxibeläggningar. Kontinuitet etc. måste studeras och undersökas av forskare.

(5) Introduktion av kvantitativ kontroll och prestandekarakterisering av funktionaliserade funktionella grupper på ytan av grafen, liksom exakt urval av funktionaliserade ställen på grafenytan och design av grafen / epoxiharts för förfining av kemiska strukturer för att tillgodose olika tillämpningar av färger behöver ytterligare studier.