Forskningsprosess for grafen / epoksyharpiks komposittbelegg (2)

2. Problemer som eksisterer

Siden grafen har et stort spesifikt overflateareal (en teoretisk verdi på ca. 2630 m2 / g) og en høy overflateenergi, oppstår agglomerater og tangles når mengden av grafen er stor, noe som resulterer i dårlig dispersjon og stabilitet i matrisen. . For de termiske og elektriske egenskapene, når en liten mengde grafen er tilsatt, kan perkoleringsgrensen nås, og grafeninnholdet økes ytterligere, og størrelsen på den ytterligere forbedringen i varmebestandighet og elektrisk ledningsevne blir mindre. For mekaniske og mekaniske egenskaper kan imidlertid korrosjonsegenskaper, selv om en liten mengde grafen, forbedre ytelsen på grunn av dens agglomerering i epoksybelegget i en viss mengde, forårsake sprekker, spenningskonsentrasjonspunkter og defekter i belegget. Forårsaker en nedgang i ytelsen.

Wu Fang målt friksjonskoeffisienten i tørrfriksjonen og sjøvannsfriksjonen av forskjellige G / EP-belegg med en friksjonskoeffisientmåler og fant at når G er 1% (massefraksjon), vil friksjonskoeffisienten og slitasjehastigheten til belegget øke. Og påpekt at dette skyldes at G-innholdet er for høyt, vil det forekomme i belegget forårsaket av agglomerering av sprekker, noe som resulterer i at belegget er lett å avskalne i friksjonsprosessen, øker det resulterende slitasjeavfall beleggetes friksjonskoeffisient og slitasje.

Zhi et al. brukt ultralyd dispersjonsteknologi for å forberede et G / EP komposittbelegg, og utførte trepunkts bøyingstest etter at belegget ble herdet og deretter observert frakturoverflaten av belegget ved bruk av et feltemisjons-skanningelektronmikroskop (FE-ESM). Det ble funnet at når innholdet av grafen er 1% (massefraksjon), er dispersjonen i belegget relativt jevn, og når innholdet er mindre enn 1%, øker beleggets seighet betydelig. Når innholdet når 2%, vil det imidlertid forekomme agglomerering i belegget, noe som vil forårsake feil for å danne spenningskonsentrasjonspunkter, noe som resulterer i en reduksjon i beleggets seighet.

Liu et al. påført G som en korrosjonsinhibitor til epoxyharpiks E44-systemet for å fremstille et G / EP-komposittbelegg, og målt den potensiodynamiske polarisasjonskurven etter å ha plassert den i 3,5% NaCl-oppløsning i 48 timer.

Resultatene viser at selvkorrosjonspotensialet på 0,5% (massefraksjon) G / E44 og 1% (massefraksjon) G / E44 belegg er betydelig lavere enn E44-belegget, og korrosjonsstrøm tettheten på 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2)) er mye lavere enn 1% G / E44 (0,934μA / cm2) og E44 (0,121μA / cm2) belegg, hvilket indikerer at tilsetningen av grafen forbedrer vannavvisende ytelse av epoksybelegg og reduserer penetrasjon av korrosive medier. . Tilsetning av overflødig grafen vil imidlertid agglomerere på overflaten av belegget og redusere de vannavvisende egenskapene til belegget.

3. Forskningsprosess av funksjonaliserte grafen / epoksy belegg

3.1 Funksjonalisert grafen

På grunn av hydrofobiciteten og kjemisk inertitet av den store π-bundet strukturen på overflaten av innebygd grafen, er det lett å stable og aggregere i epoksybelegget, og det er vanskelig for grafen å fullt ut utøve ytelsen i epoksymatrisen. For å løse dette problemet danner innenlandske og utenlandske lærde en ny type funksjonalisert grafen ved å legge til andre komponenter og strukturer på grunnlag av grafen. Denne grafen, samtidig som den opprettholder sine grunnleggende egenskaper, vil også gi en ny egenskap, og kan også målrettes for å optimalisere grafen basert på behovet for beleggingsegenskaper.

Ifølge den kjemiske strukturen er funksjonaliseringen av grafen delt inn i kovalent binding og ikke-kovalent binding. Kovalent binding ødelegger den π-bundet strukturen på overflaten av grafen, noe som gjør overflaten aktiv. Ødeleggelsen av denne stabile strukturen vil imidlertid føre til en reduksjon i den elektriske og termiske ledningsevne av funksjonalisert grafen enn inneboende grafen. Ikke-kovalent binding refererer til bruken av karakteristikken til super stort spesifikt overflateareal av grafen, som er sammensatt med andre partikler med gode egenskaper gjennom overflateadsorpsjon. Selv om denne metoden ikke ødelegger grafens grunnstruktur, og beholder de inneboende ytelseegenskapene til grafenet, er dispersjonseffekten litt dårligere enn den kovalente binding. Generelt er det nødvendig å legge til en stabilisator eller ultralyd dispersjon.

Selv om undersøkelsen om funksjonalisert grafen fortsatt er i foreløpig fase, er det få studier på anvendelsen i epoxyharpiks anti-korrosjonsbelegg. Noen forskere har imidlertid endret overflaten av grafen gjennom visse funksjonelle grupper og tilsatt epoksyharpiks, og viste at funksjonalisert grafen er overlegen til ren grafen.

3.2 Anvendelse av funksjonalisert grafen i epoksybelegg

Ghaleb et al. analysert glassovergangstemperaturen Tg av G / EP belegg og ch-G / EP (kloroform-funksjonalisert grafen / epoksyharpiks) belegg ved differensiell skanningskalorimetri. Det ble funnet at G / EP kun har grafen. Tg ved et voluminnhold på 0,1% er høyere enn det for ren EP, mens alle prøver i ch-G / EP er høyere enn Tg av ren EP. Dette skyldes at ren grafen vil danne agglomerater i belegget når den blir tilsatt til en viss mengde, noe som påvirker belegningsytelsen, og grafen funksjonalisert med kloroform kan være godt dispergert i belegget.

Den kjemiske reduksjonen av Au3 + av Martin-Gallego et al. funksjonelt modifiserte overflaten av grafen med gull nanopartikler dannet ved autodeposisjon på overflaten av gullpartiklene, og dispergerte Au / G i det lysherdede epoksybelegget ved ultralyddispersjon. Det ble funnet at den elektriske ledningsevnen til Au-G / EP er omtrent 4 størrelsesordener høyere enn G / EP ved samme tilsetningsbeløp. Chen Yu brukte hydrothermal metode, ved bruk av resol-fenolharpiks og grafenoksid som råmaterialer, fremstilt fenolharpiks modifisert grafen-airgel (p-GA), og brukte det som ledende fyllstoff for å danne et komposittmateriale med EP. Studien fant at: På grunn av tilsetningen av resolens fenolharpiks for å gjøre den tredimensjonale nettverksstrukturen til p-GA mer perfekt, kan en liten mengde p-GA få god ledningsevne og elektromagnetisk skjerming. Når fyllstoffinnholdet er 0,33% (massefraksjon), er elektrisk ledningsevne 73 S / m, og den elektromagnetiske skjermingsytelsen når 35 dB.

Qi et al. podet silan på overflaten av grafenoksyd for å oppnå silan-funksjonalisert grafen (g-GO) og tilsatt den til epoksymatriksen med flytende krystall-epoksy (LCE) som et blandet fyllstoff for å fremstille et epoxyharpiks komposittbelegg. . Studien viser at når blandet fyllstoff er 3% [2% (massefraksjon) g-GO og 1% LCE], sammenlignet med det rene epoksybelegget, øker støtmotstanden av komposittbelegget med 132,6% og strekkfastheten Og bøyestyrken økte med henholdsvis 27,6% og 37,5%. Utførelsen av ikke-funksjonalisert grafen har blitt ytterligere forbedret.

Ramezanzadeh et al. modifisert grafenoksyd ved gelbasert silan, fremstilt silanfunksjonalisert grafenoksyd / epoksyharpiksbelegg, og studerte silanfunksjonalisert grafenoksyd ved elektrokjemisk impedansspektroskopi, saltsprøytemetode og katodisk disbondment-test. Effekt på maling ytelse. Resultatene viste at det silanmodifiserte grafenoksydet ble jevnt dispergert i epoksymatriksen, og beleggets korrosjonsbestandighet ble effektivt forbedret og katodisk disbondment ble redusert.

Selv om studiet av funksjonaliserte grafen epoksyharpikser har oppnådd varierende grad av fremgang, fordi reaksjonsbetingelsene ikke er enkle å kontrollere, er formuleringsdesignet av komposittbelegg ubeleilig, og det er ikke egnet for storskala produksjon. Det er fortsatt nødvendig å ytterligere søke enkle og effektive forberedelsesruter.

4. Outlook

Med utviklingen av moderne vitenskap og teknologi krever folk stadig mer ytelse av epoksybaserte komposittbelegg. På grunn av det faktum at teknologien for fremstilling av grafen / epoxyharpiks komposittbelegg ennå ikke er moden, må den utvikles på følgende områder. studien.

(1) Det er ikke begrenset til å vurdere total ytelse av grafen / epoksy belegg. Målrettede funksjonelle modifikasjoner av grafen bør målrettes for bestemte miljøer eller målrettede høyeffektiv dispergeringsmidler bør brukes til å forbedre en bestemt egenskap av belegget.

(2) Innholdet og arten av oksygenholdige funksjonelle grupper i grafen er grunnlaget for å velge egnede modifiserte molekyler og modifikasjonsmetoder. Makroforberedelse av funksjonalisert grafen med kontrollerbar struktur og egenskaper bør være fokus for fremtidig forskning.

(3) Ved forbedring av miljøvernkravene er prosessen med vannbaserte anti-korrosjonsbelegg accelererende. Vannbaserte grafen epoksy belegg har brede utsikter. Problemet som skal løses er dispersjonen av grafen i vandige epoksyharpikser og garanti for god ledende og termisk ledningsevne av beleggene.

(4) Ytelsestesting og anvendelse av funksjonaliserte komposittbelegninger av grafen og epoxyharpikser må undersøkes nærmere. Som tverrfaglig, er grafenbasert komposittbelegg involvert på mange felt, som flammehemmende og motstand av grafenbaserte epoksybelegg. Kontinuitet, etc., må studeres videre og utforskes av forskere.

(5) Innføring av kvantitativ kontroll og ytelse karakterisering av funksjonaliserte funksjonelle grupper på overflaten av grafen, samt nøyaktig utvalg av funksjonaliserte sider på grafenoverflaten og utforming av grafen / epoksyharpiks for forfining av kjemiske strukturer for å imøtekomme forskjellige anvendelser av maling trenger videre studier.