Forskning Fremskridt af Graphene / Epoxy Resin Composite Coatings (2)

2. Problemer der eksisterer

Da grafen har et stort specifikt overfladeareal (en teoretisk værdi på ca. 2630 m2 / g) og en høj overfladeenergi, forekommer agglomerater og tangler, når mængden af grafen er stor, hvilket resulterer i dårlig dispersion og stabilitet i matrixen. . For de termiske og elektriske egenskaber, når en lille mængde grafen tilsættes, kan perkoleringstærsklen nås, og grafenindholdet øges yderligere, og størrelsen af den yderligere forbedring i varmebestandighed og elektrisk ledningsevne bliver mindre. For mekaniske og mekaniske egenskaber kan anti-korrosionsegenskaber, selvom en lille mængde grafen forbedrer ydeevnen på grund af dens agglomerering i epoxycoatingen med en vis mængde, forårsage revner, stresskoncentrationspunkter og defekter i belægningen. Forårsager et fald i ydelsen.

Wu Fang målte friktionskoefficienten i friktion og seawaterfriktion af forskellige G / EP-belægninger med en friktionskoefficientmåler og fandt, at når G er 1% (massefraktion), vil belægningens friktionskoefficient og slidhastighed øges. Og påpeget, at dette skyldes, at G-indholdet er for højt, det vil forekomme i belægningen forårsaget af agglomerering af revner, hvilket resulterer i, at belægningen er let at afskalne i friktionsprocessen, øger det resulterende slidrester coatingens friktionskoefficient og slidhastighed.

Zhi et al. anvendte ultralyddispersionsteknologi til fremstilling af en G / EP-kompositbelægning og udført trepunktsbøjningstest, efter at belægningen blev hærdet, og derefter observeret overtræksfraktens overflade ved anvendelse af et feltemissionsscanningelektronmikroskop (FE-ESM). Det blev konstateret, at når indholdet af grafen er 1% (massefraktion), er dispersionen i belægningen forholdsvis ensartet, og når indholdet er mindre end 1%, øges coatingens sejhed signifikant. Men når indholdet når 2%, vil der forekomme agglomerering i belægningen, hvilket vil medføre fejl i dannelse af spændingskoncentrationer, hvilket resulterer i et fald i coatingens sejhed.

Liu et al. anvendte G som en korrosionsinhibitor til epoxyharpiksen E44-systemet til fremstilling af en G / EP-kompositbelægning og målte den potentiodynamiske polarisationskurve efter anbringelse i 3,5% NaCl-opløsning i 48 timer.

Resultaterne viser, at selvkorrosionspotentialet på 0,5% (massefraktion) G / E44 og 1% (massefraktion) G / E44 belægning er signifikant lavere end E44 belægningen, og korrosionsstrømsdensiteten på 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) er meget lavere end 1% G / E44 (0,934 μA / cm2) og E44 (0,121 μA / cm2) belægninger, hvilket indikerer at tilsætningen af grafen forbedrer den vandafvisende ydeevne af epoxybelægninger og reducerer penetration af ætsende medier. . Tilsætning af overskydende grafen vil imidlertid agglomerere på overfladen af belægningen og reducere belægningens vandafvisende egenskaber.

3. Forskning fremskridt af funktionaliserede grafen / epoxy belægninger

3.1 Funktionaliseret grafen

På grund af hydrofobiciteten og den kemiske inertitet af den store π-bundet struktur på overfladen af det iboende grafen er det let at stable og aggregeres i epoxy-belægningen, og det er svært for grafen at udøve sin ydeevne i epoxymatrixen fuldt ud. For at løse dette problem danner indenlandske og udenlandske lærde en ny type funktionaliseret grafen ved at tilføje andre komponenter og strukturer ud fra grafen. Denne grafen, samtidig med at dens grundlæggende egenskaber opretholdes, vil også give en ny egenskab og kan også målrettes til optimering af grafen baseret på behovet for belægningsegenskaber.

Ifølge den kemiske struktur er funktionaliseringen af grafen opdelt i kovalent bindings- og ikke-kovalent binding. Kovalent binding ødelægger den π-bundet struktur på overfladen af grafen, hvilket gør dens overfladeaktiv. Ødelæggelsen af denne stabile struktur vil imidlertid føre til et fald i den elektriske og termiske ledningsevne af funktionaliseret grafen end internt grafen. Ikke-kovalent binding refererer til brugen af karakteristika for super stort specifikt overfladeareal af grafen, som er forøget med andre partikler med fremragende egenskaber gennem overfladeadsorption. Selv om denne metode ikke ødelægger grafens grundstruktur og bevarer grafens inherente ydeevneegenskaber, er dispersionseffekten lidt ringere end den kovalente binding. Generelt er det nødvendigt at tilføje en stabilisator eller ultralyd dispersion.

Selv om forskningen om funktionaliseret grafen stadig er i indledende fase, er der få undersøgelser af dets anvendelse i epoxyharpiks anti-korrosionsbelægninger. Nogle forskere har dog ændret overfladen af grafen gennem visse funktionelle grupper og tilsat epoxyharpiks, og det har vist sig, at funktionaliseret grafen er overlegen til ren grafen.

3.2 Anvendelse af funktionaliseret grafen i epoxycoatings

Ghaleb et al. analyserede glasovergangstemperaturen Tg af G / EP-belægninger og ch-G / EP (chloroform-funktionaliseret grafen / epoxyharpiks) belægninger ved differentiel scanningskalorimetri. Det blev fundet, at G / EP kun har grafen. Tg med et volumenindhold på 0,1% er højere end det for ren EP, medens alle prøver i ch-G / EP er højere end Tg af ren EP. Dette skyldes, at ren grafen vil danne agglomerater i belægningen, når den tilsættes til en vis mængde, hvilket påvirker belægningsydelsen, og grafen funktionaliseret med chloroform kan være godt dispergeret i belægningen.

Den kemiske reduktion af Au3 + af Martin-Gallego et al. funktionelt modificerede overfladen af grafen med guld nanopartikler skabt ved autodeposition på overfladen af guldpartiklerne og dispergerede Au / G i den lyshærdede epoxycoating ved ultralyddispersion. Det blev konstateret, at den elektriske ledningsevne af Au-G / EP er ca. 4 størrelsesordener højere end G / EP's ved samme tilsætningsbeløb. Chen Yu anvendte hydrotermisk metode ved anvendelse af resolphenolharpiks og grafenoxid som råmaterialer, fremstillet phenolharpiks modificeret grafen-airgel (p-GA) og anvendt det som ledende fyldstof til dannelse af et kompositmateriale med EP. Undersøgelsen viste, at: På grund af tilsætningen af resolens phenolharpiks for at gøre den tredimensionelle netværksstruktur af p-GA mere perfekt, kan en lille mængde p-GA opnå fremragende ledningsevne og elektromagnetisk afskærmning. Når fyldstofindholdet er 0,33% (massefraktion), er den elektriske ledningsevne 73 S / m, og den elektromagnetiske afskærmningsydelse når 35 dB.

Qi et al. podet silan på overfladen af grafenoxid for at opnå silan-funktionaliseret grafen (g-GO) og tilsat den til epoxymatrixen med flydende krystalepoxy (LCE) som et blandet fyldstof til fremstilling af en epoxyharpiks kompositbelægning. . Undersøgelsen viser, at når blandet fyldstof er 3% [2% (massefraktion) g-GO og 1% LCE] sammenlignet med den rene epoxycoating, stiger støtmotstanden af kompositbelægningen med 132,6% og trækstyrken Og bøjningsstyrken steg henholdsvis 27,6% og 37,5%. Udførelsen af ufunktionaliseret grafen er blevet yderligere forbedret.

Ramezanzadeh et al. modificeret grafenoxid ved hjælp af gelbaseret silan, fremstillet silanfunktionaliseret grafenoxid / epoxyharpiksbelægning og studeret silanfunktionaliseret grafenoxid ved elektrokemisk impedansspektroskopi, saltsprøjtningsmetode og katodisk afbindingstest. Virkning på maling ydeevne. Resultaterne viste, at det silanmodificerede grafenoxid blev ensartet dispergeret i epoxymatrixen, og belægningenes korrosionsbestandighed blev effektivt forbedret, og den katodiske disbondment blev reduceret.

Selv om undersøgelsen af funktionaliserede grafen epoxyharpikssystemer har opnået varierende grader af fremskridt, fordi reaktionsbetingelserne ikke er lette at kontrollere, er formuleringsdesignet af kompositbelægninger ubelejligt, og det er ikke egnet til storskala produktion. Det er stadig nødvendigt at søge enkle og effektive forberedelsesruter yderligere.

4. Outlook

Med udviklingen af moderne videnskab og teknologi kræver folk i stigende grad udførelsen af epoxybaserede kompositbelægninger. På grund af det faktum, at teknologien til fremstilling af grafen / epoxyharpiks kompositbelægninger endnu ikke er moden, skal den udvikles på følgende områder. Studiet.

(1) Det er ikke begrænset til at overveje den samlede ydeevne af grafen / epoxycoating. Målrettede funktionelle modifikationer af grafen bør målrettes for specifikke miljøer, eller målrettede højffektiv dispergeringsmidler bør anvendes til at forbedre en bestemt egenskab af belægningen.

(2) Indholdet og arten af iltholdige funktionelle grupper i grafen er grundlaget for udvælgelse af egnede modificerede molekyler og modifikationsfremgangsmåder. Makroforberedelse af funktionaliseret grafen med styrbar struktur og egenskaber bør være fokus for fremtidig forskning.

(3) Med forbedringen af miljøbeskyttelseskravene accelererer processen med vandbaserede anti-korrosionsbelægninger. Vandbaserede grafen epoxy belægninger har brede udsigter. Det problem, der skal løses, er dispersionen af grafen i vandige epoxyharpikser og garantien for coatingernes gode ledende og termiske ledningsevne.

(4) Prøveafprøvning og anvendelse af funktionaliserede kompositbelægninger af kompleks og epoxyharpiks skal undersøges nærmere. Som tværfaglige, grafenbaserede kompositbelægninger er involveret på mange områder, såsom flammehæmning og modstand af grafenbaserede epoxycoatinger. Kontinuitet osv. Skal undersøges nærmere og udforskes af forskere.

(5) Indførelse af kvantitativ kontrol og ydeevne karakterisering af funktionaliserede funktionelle grupper på overfladen af grafen samt præcis udvælgelse af funktionaliserede steder på grafenoverfladen og udformning af grafen / epoxyharpiks til raffinering af kemiske strukturer for at imødekomme forskellige anvendelser af maling kræver yderligere undersøgelse.