Forskning Fremskridt med Graphene / Epoxy Resin Composite Coatings (1)

På grund af deres forskellige molekylære strukturer kan epoxyharpikser (EP) udvise forskellige egenskaber. Og fordi det er nemt at blande med forskellige hærdningsmidler, fortyndingsmidler, hjælpestoffer mv. Til fremstilling af epoxyharpiksmaterialer med fremragende mekaniske, mekaniske, termiske, adhæsions-, isolerings- og korrosionsegenskaber og er meget udbredt i korrosion belægninger. . Men med komplikationen i applikationsmiljøet viser de simple EP-belægninger nogle mangler: For det første på grund af dårlig termisk ledningsevne, hvilket resulterer i dårlig varmebestandighed, er de fleste EP kun egnede til miljøet under 100 ° C; For det andet på grund af den høje tværbindingsdensitet efter hærdning, som følge heraf er friktionskoefficienten høj, og slidstyrken og slagmodstanden er dårlig. For det tredje er resistiviteten høj, og den elektrostatiske virkning er let genereret. Den fjerde er, at efter hærdning er defekter let genereret og korrosionsbestandigheden påvirkes. For bedre at udnytte fordelene ved EP er fyldstoffer ofte tilføjet for at forbedre ydeevnen.

Grafen har stort potentiale til at forbedre egenskaberne af harpiksbaserede materialer på grund af sin unikke krystalstruktur og fremragende fysiske egenskaber, og dets derivater kan initiere polymerisationsreaktionen. Da grafen har et stort specifikt overfladeareal og en høj overfladeenergi, er den let agglomereret, når den tilsættes som et fyldstof til en epoxyharpiks, hvilket derved påvirker belægningens ydeevne. For at jævnt fordele grafen i epoxymatrix har forskere foretaget en masse forskning. Fra den første enkle blanding blev ultralyddispersionsteknologi udviklet, og et silankoblingsmiddel blev anvendt til at forbedre vedhæftningen og kompatibiliteten mellem grafen og epoxyharpiksen. Det blev fundet, at tilsætningen af grafen forbedrer belægningens ydeevne, men når det tilsættes til en vis mængde vil akkumuleringen af grafen påvirke den yderligere forbedring af belægningsydelsen. I de senere år har nogle forskere lavet funktionaliseret grafen ved funktionel gruppemodifikation på overfladen af grafen. Det blev fundet, at samtidig med at de grafenbaserede egenskaber bibeholdes, kan det forbedre adhæsionen til epoxymatrixen, hvilket gør grafen / epoxy. Forskning på harpiks kompositbelægninger har gjort nye fremskridt.

1. Forskning fremskridt af grafen / epoxyharpiksbelægninger

Fra det termiske præstationssynspunkt er grafen det materiale med den højeste termiske ledningsevne, der for tiden kendes (et enkelt lag er ca. 5000W / mK), da et fyldstof kan forøge epoxyens varmebestandighed. Fra de mekaniske og mekaniske egenskaber er Graphene sammensat af sp2-hybrid-plane carbonatomer. Den har høj modul, høj styrke og lav forskydningskraft og lav friktionskoefficient mellem grafenlag. Det er let at overføre til epoxybelægningsoverfladen for at danne en overføringsfilm. Efter at være blevet kombineret med epoxy, kan slidbestandigheden og slagfastheden af belægningen forbedres; fra den elektriske egenskabs synsvinkel er den teoretiske resistivitet af grafenmonolaget omkring 10-6Ωm, og på grund af dens lave bulkdensitet er epoxyen. Når en lille mængde grafen tilsættes til harpiksen, kan den have god ledningsevne; På grund af den lille størrelse effekt af grafen og den todimensionelle arkstruktur kan defekterne i epoxycoatingen forbedres, så det kan belægges. Et tæt barrierelag er dannet i laget for at reducere korrosion.

1.1 Termiske egenskaber

Huang Kun et al. Anvendt grafen som fyldstof for at tilføje epoxy, epoxy-modificeret silikone og vinylharpiks i tre systemer. Grafenbelægningstemperaturmodstanden og den elektriske aldringsbestandighed blev testet ved bagning og elektrisk aldringstest. Virkningen af sex. Resultaterne viser, at sammenlignet med ingen grafen forbedres de tre temperaturer modstand, og efter 500 h elektricitet, epoxy lignende efterhærdningsproces, hvilket gør krydsbinding efter hærdning mere tæt, krympes også mere kompakt, bedre varme modstand. Yang et al. studerede grafenark (G) / multi-walled carbon nanorør (MWCNT) / epoxyharpiks (EP) kompositter og fandt ud af, at der er en synergistisk effekt mellem G og MWCNT. På grund af denne brodannende effekt er de forbundet med EP's. Kontaktområdet bliver større for at undgå fyldstofagglomerering. Kompositets termiske ledningsevne blev målt til 0,3121 W / mK, hvilket er 146,9% højere end det rene EP (0,13 W / mK).

1.2 Slidstyrke og sejhed

Wu Fang anvendte grafen (G) og grafenoxid (GO) for at forbedre grænsefladen mellem siliciumcarbid og epoxyharpiks. Eksperimentelt blev friktionskoefficienten for G / EP kompositbelægning i tør friktion og havvand friktion målt. Ren EP-belægning reduceret med 14,5% og 33,7%, slidhastigheden faldt med 69,1% og 32,1%; GO / EP kompositbelægning reduceret friktionskoefficient med 15,6% og 35,5% sammenlignet med ren EP-belægning, og slidhastigheden faldt med 79%. Og 67,9%. Ren Xiaomeng og andre forberedte G, GO / EP kompositter og undersøgte deres hårdførende og forstærkende virkninger på EP. Resultaterne viser, at når massefraktionen af G og GO er 2%, stiger sammensætningenes brudshærhed henholdsvis 102% og 48,5%; når massefraktionen af G og GO er 1%, stiger kompositens styrke med henholdsvis 18% og 2%.

1.3 Elektriske egenskaber

Wang Guojian et al. anvendte selvfremstillede grafen og kommercielle carbon nanorør, fullerener og grafit som nanokledende materialer for at tilføje EP til fremstilling af kompositter og undersøgelse af deres elektriske egenskaber. Undersøgelser har vist, at G er et ledende fyldstof, der er bedre end carbon nanorør, fullerener og grafit. Når volumenfraktionen af G er 0,25% undergår ledningsevnen af kompositmaterialet en perkolation pludselig ændring, hvilket indikerer, at G er blevet dannet i EP på dette tidspunkt. Ledende netværkskanaler; Når volumenfraktionen overstiger 0,5%, har den elektriske ledningsevne tendens til at stabilisere sig til 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. sammenlignet de to elektriske egenskaber ved hjælp af selvfremstillede diamant- og grafen / epoxy kompositter. Resultaterne viser, at tærsklen for grafen er meget lavere end for syntetisk diamant. Når additionsmængden af grafen er 0,5% (volumenfraktion), nedsættes kompleksets resistivitet fra 7.14 × 10 7 Ω · m til 1.02 × 10 3 Ω · m, hvilket skyldes grafit. Alken er en fremragende elektrisk leder.

1.4 Anti-korrosion

Zhou Nan og andre anvendte gallinsyre (GA) og epichlorhydrin (ECP) som råmaterialer til syntetisering af gallinsyrebaseret epoxyharpiks (GEP) som et grafendispergeringsmiddel til fremstilling af GEP-G / EP. Kompositbelægning. Korrosionsbestandigheden blev karakteriseret ved anvendelse af belægningsvandabsorptionen, Tafel polarisationskurven og neutral saltsprøjtest. Undersøgelsen viser, at sammenlignet med den rene EP-belægning øges polariseringsmodstanden og selvkorrosionsstrømtætheden af belægningen med en størrelsesorden, og vandabsorptionshastigheden falder med 0,22%, og saltsprayresistensen forbedres også effektivt. Wang Yuqiong og andre anvendte natriumpolyacrylat som et dispergeringsmiddel dispergeret i en højhastighedsscentrifuge i 2 timer og derefter dispergeret ultralyd i 30 minutter for at opnå en vandig grafendispersion og en G / vandbåret epoxyharpiks med et G-indhold på 0,5% (massefraktion) blev fremstillet. E44 kompositbelægning. Undersøgelser har vist, at tilsætningen af grafen forbedrer den vandafvisende effekt af vandbåret epoxy, og Fick diffusionskoefficienten af ren E44 belægning reduceres med 2 størrelsesordener; Selvkorrosionsstrømtætheden af ren E44 belægning er 0,13 μA / cm2, og G / Selvkorrosionsstrømtætheden af E44 kompositbelægningen er kun 0,038 μA / cm2.