Forskningsprosess for grafen / epoksyharpiks komposittbelegg (1)

På grunn av deres forskjellige molekylære strukturer kan epoksyharpikser (EP) utvise forskjellige egenskaper. Og fordi det er lett å blandes med forskjellige herdemidler, fortynningsmidler, hjelpestoffer, etc. for å fremstille epoksyharpiksmaterialer med gode mekaniske, mekaniske, termiske, adhesjons-, isolasjons- og korrosjonsegenskaper, og er mye brukt i anti-korrosjon belegg. . Men med komplikasjonen av applikasjonsmiljøet viser de enkle EP-beleggene noen mangler: For det første, på grunn av dårlig termisk ledningsevne, som resulterer i dårlig varmebestandighet, er de fleste EP bare egnet for miljøet under 100 ° C; For det andre, på grunn av den høye tverrbunden tetthet etter herding, er friksjonskoeffisienten derfor høy, og slitestyrken og slagfastheten er dårlig. For det tredje er resistiviteten høy og den elektrostatiske effekten blir lett generert. Den fjerde er at etter herding, er det lett å generere defekter og korrosjonsmotstanden påvirkes. For bedre å utnytte fordelene ved EP, fylles ofte fyllstoffer for å forbedre ytelsen.

Grafene har stort potensial for å forbedre egenskapene til harpiksbaserte materialer på grunn av sin unike krystallstruktur og gode fysiske egenskaper, og dets derivater kan initiere polymerisasjonsreaksjonen. Siden grafen har et stort spesifikt overflateareal og en høy overflateenergi, blir den lett agglomerert når den tilsettes som fyllstoff til en epoksyharpiks, og på denne måte påvirker ytelsen av belegget. For å jevnt fordele grafen i epoksymatrise har forskere gjennomført mye forskning. Fra den første enkle blanding ble ultralyds dispersjonsteknologi utviklet, og et silankoblingsmiddel ble brukt for å forbedre adhesjonen og kompatibiliteten mellom grafen og epoksyharpiks. Det ble funnet at tilsetningen av grafen forbedrer ytelsen til belegget, men når det tilsettes til en viss mengde, vil akkumuleringen av grafen påvirke ytterligere forbedring av belegningsytelsen. I de senere år har noen forskere laget funksjonell grafen ved funksjonell gruppemodifisering på overflaten av grafen. Det ble funnet at mens man beholdt de grafenbaserte egenskapene, kan det forbedre adhesjonen til epoksymatriksen, noe som gjør grafen / epoksy. Forskning på harpiks komposittbelegg har gjort nye fremskritt.

1. Forskningsprosess for grafen / epoksyharpiksbelegg

Fra det termiske ytelsessynspunktet er grafen materialet med den høyeste termiske ledningsevne som er kjent for tiden (et enkeltlag er omtrent 5000W / mK), som et fyllstoff kan øke epoksydets varmebestandighet. Fra de mekaniske og mekaniske egenskapene er Graphene sammensatt av sp2-hybridplaste karbonatomer. Den har høy modul, høy styrke og lav skjærkraft og lav friksjonskoeffisient mellom grafenlag. Det er enkelt å overføre til epoxybelegget overflaten for å danne en overføringsfilm. Etter å ha blitt kombinert med epoksy, kan slitasjebestandigheten og slagfastheten i belegget forbedres; Fra utsikten over elektriske egenskaper er den teoretiske resistiviteten til grafenmonolaget ca. 10-6 Ω · m, og på grunn av sin lave bulkdensitet er epoksyet. Når en liten mengde grafen blir tilsatt harpiksen, kan den ha god ledningsevne; Fra utsikten mot korrosjonsytelse, på grunn av den lille størrelsen av grafen og den todimensjonale arkkonstruksjonen, kan manglene i epoksybelegget forbedres slik at den kan belegges. Et tett barrierelag dannes i laget for å redusere korrosjon.

1.1 Termiske egenskaper

Huang Kun et al. Brukt grafen som fyllstoff for å legge til epoksy, epoksymodifisert silikon og vinylharpiks i tre systemer. Grafenbeleggetemperaturmotstanden og den elektriske aldringsmotstanden ble testet ved baking og elektrisk aldringstest. Virkningen av sex. Resultatene viser at sammenlignet med ingen grafen, forbedres temperaturmotstanden til de tre, og etter 500 timers elektrisitet, epoksy-lignende etterherdingsprosess, noe som gjør tverrbindingen etter herding mer tett, krymper grafen også mer Kompakt, bedre varme motstand. Yang et al. studerte grafenark (G) / multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) / epoxy resin (EP) kompositter og fant ut at det er en synergistisk effekt mellom G og MWCNT. På grunn av denne brodannende effekten er de forbundet med EPs. Kontaktområdet blir større for å unngå filleragglomerering. Den termiske konduktiviteten til kompositten ble målt til 0,321 W / mK, som er 146,9% høyere enn den for den rene EP (0,13 W / mK).

1.2 Bruk motstand og seighet

Wu Fang brukte grafen (G) og grafenoksid (GO) for å forbedre grensestrukturen mellom silisiumkarbid og epoksyharpiks. Eksperimentelt ble friksjonskoeffisienten for G / EP komposittbelegg i tørr friksjon og sjøvann friksjon målt. Rent EP-belegg redusert med 14,5% og 33,7%, slitasje redusert med 69,1% og 32,1%; GO / EP komposittbelegg redusert friksjonskoeffisient med 15,6% og 35,5% sammenlignet med rent EP-belegg, og slitasje redusert med 79%. Og 67,9%. Ren Xiaomeng og andre forberedte G, GO / EP kompositter, og undersøkte deres herdende og forsterkende effekter på EP. Resultatene viser at når massefraksjonen av G og GO er 2%, øker sammensetningens bruddhøyhet henholdsvis 102% og 48,5%; når massefraksjonen av G og GO er 1%, øker komposittets styrke med henholdsvis 18% og 2%.

1.3 Elektriske egenskaper

Wang Guojian et al. Brukt selvtillit grafen og karbon nanorør, fullerener og grafitt som nano-ledende materialer for å legge til EP for å lage kompositter og studere deres elektriske egenskaper. Studier har vist at G er et ledende fyllstoff som er overlegent med karbonnanorør, fullerener og grafitt. Når volumfraksjonen av G er 0,25%, gjennomgår ledningsevnen til komposittmaterialet en plutselig forandring av perkolasjon, hvilket indikerer at G har blitt dannet i EP på dette tidspunkt. Ledende nettverkskanaler; Når volumfraksjonen overstiger 0,5%, har den elektriske ledningsevnen en tendens til å stabilisere seg til 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. sammenlignet de elektriske egenskapene til de to ved hjelp av selvfremstilt diamant og grafen / epoksy kompositter. Resultatene viser at terskelen til grafen er mye lavere enn for syntetisk diamant. Når tilsetningsmengden av grafen er 0,5% (volumfraksjon), reduseres komposittets resistivitet fra 7.14 × 10 7 Ω · m til 1.02 × 10 3 Ω · m, som skyldes grafitt. Alken er en utmerket elektrisk leder.

1.4 Anti-korrosjon

Zhou Nan og andre brukte gallinsyre (GA) og epiklorhydrin (ECP) som råmaterialer for å syntetisere gallinsyrebasert epoksyharpiks (GEP) som et grafendispersant for å forberede GEP-G / EP. Komposittbelegg. Korrosjonsmotstanden ble karakterisert ved bruk av belegningsvannabsorpsjon, Tafelpolarisasjonskurve og nøytral saltsprøytestest. Forskningen viser at sammenlignet med det rene EP-belegg, øker polariseringsmotstanden og selvkorrosjonsstrømstrøttheten i belegget med en størrelsesorden, og vannabsorpsjonshastigheten minker med 0,22%, og saltsprayresistensen forbedres også effektivt. Wang Yuqiong og andre brukte natriumpolyakrylat som et dispergeringsmiddel dispergert i en høyhastighets sentrifuge i 2 timer og deretter dispergeres ultralyd i 30 minutter for å oppnå en vandig grafendispersjon og en G / vannbåret epoksyharpiks med et G-innhold på 0,5% (massefraksjon) ble fremstilt. E44 komposittbelegg. Studier har vist at tilsetningen av grafen forbedrer den vannavvisende effekten av vannburet epoxy, og Fick-diffusjonskoeffisienten i det rene E44-belegget reduseres med 2 størrelsesordener; Selvkorrosjonsstrømtettheten av rent E44-belegg er 0,13μA / cm2, og G / Selvkorrosjonsstrømsdensiteten til E44-komposittbelegget er bare 0,038 μA / cm2.