Napredak istraživanja kompozitnih premaza grafena / epoksi smola (1)

Zbog različitih molekulskih struktura, epoksidne smole (EP) mogu pokazati različita svojstva. I zato što se lako pomeša sa različitim sredstvima za očvršćavanje, razblaživačima, pomoćnim materijalima i sl., Kako bi se pripremili materijali epoksidnih smola sa izvrsnim mehaničkim, mehaničkim, toplotnim, adhezionim, izolacionim i antikorozivnim svojstvima, i široko se koristi u anti-koroziji premazi. . Međutim, sa komplikovanošću aplikativnog okruženja, jednostavni premazi EP pokazuju neke nedostatke: Prvo, zbog loše toplotne provodljivosti, što rezultira lošom otpornošću na toplotu, većina EP je pogodna samo za okolinu ispod 100 ° C; Drugo, zbog velike gustine unakrsne veze nakon očvršćavanja, kao rezultat, koeficijent trenja je visok, a otpornost na habanje i otpornost na udar su loši. Treće, otpornost je visoka i elektrostatički efekat se lako stvara. Četvrta je činjenica da se nakon očvršćavanja lako mogu generirati defekti i uticati na otpornost na koroziju. Da bi se bolje iskoristile prednosti EP, punila se često dodaju kako bi poboljšali performanse.

Grafen ima veliki potencijal u poboljšanju osobina materijala zasnovanih na smoli zahvaljujući svojoj jedinstvenoj kristalnoj strukturi i odličnim fizičkim svojstvima, a njegovi derivati mogu pokrenuti reakciju polimerizacije. S obzirom da grafen ima veliku specifičnu površinu i visoku površinsku energiju, lako se aglomeriše kada se doda kao punilo u epoksidnu smolu, čime utiče na performanse premaza. Da bi se ravnomerno raspršili grafen u epoksidnu matricu, naučnici su sproveli mnogo istraživanja. Od inicijalnog jednostavnog miješanja razvijena je tehnologija ultrazvučne disperzije, a sredstvo za silažno spajanje korišteno je za poboljšanje adhezije i kompatibilnosti između grafena i epoksidne smole. Utvrđeno je da dodavanje grafena poboljšava performanse prevlake, ali kada se doda do određene količine, akumulacija grafena utiče na dalje poboljšanje performansi premaza. U poslednjih nekoliko godina, neki naučnici su pripremili funkcionalizovani grafen modifikacijom funkcionalnih grupa na površini grafena. Utvrđeno je da, iako zadržavaju karakteristike zasnovane na grafenu, može poboljšati adheziju na epoksidnu matricu, čineći grafen / epoksi. Istraživanje kompozitnih premaza smole napravilo je novi napredak.

1. Napredak istraživanja grafena / epoksidnih smolnih premaza

Sa termičke performanse, grafen je materijal sa najvećom poznatom toplotnom provodnošću (jedan sloj je oko 5000W / mK), jer punilo može povećati toplotnu otpornost epoksida; od mehaničkih i mehaničkih svojstava, Graphene se sastoji od sp2 hibridnih planarnih atoma ugljenika. Ima visok modul, visoku čvrstoću i nisku silu sile i koeficijent niskog trenja između slojeva grafena. Lako je preći na površinu epoksidnog premaza da bi se formirao transfer film. Nakon što se kombinuje sa epoksidom, može se poboljšati otpornost na habanje i otpornost na udarce prevlake; sa aspekta električnih svojstava, teoretska otpornost grafenskog monolayera je oko 10-6 Ω · m, a zbog svoje male gustine gustine epoksid je kada se u smolu dodaje mala količina grafena, može imati dobar provodljivost; s aspekta anti-korozionog učinka, zbog efekta male veličine grafena i dvodimenzionalne strukture lima, defekti u epoksidnom premazu mogu se poboljšati tako da se može prevući. U sloju se formira gusti pregradni sloj koji smanjuje koroziju.

1.1 Termička svojstva

Huang Kun i dr. koristio grafen kao punilo za dodavanje epoksida, epoksi-modifikovanog silikona i vinil smole u tri sistema. Otpornost na temperaturu grafenskog premaza i otpornost na električno starenje testirali su testom pečenja i električnog starenja. Uticaj seksa. Rezultati pokazuju da se u poređenju sa grafinom nije poboljšao temperaturni otpor trojice, a posle 500h električne energije, epoksidni sličan proces post-sušenja, čineći unakrsnu vezu nakon očvršćavanja guste, grafen takođe smanjiti kompaktnije, bolje toplotne otpora. Yang et al. proučavali su kompozite grafena (G) / multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) / epoksi smola (EP) i utvrdili da postoji sinergijski efekat između G i MWCNT. Zbog ovog premošćavanja, oni su povezani sa EP-ima. Prostor za kontakt postaje veći da bi se izbeglo aglomeracija punila. Izmerena je toplotna provodnost kompozita od 0,321 W / mK, što je za 146,9% više od one čistog EP (0,13 W / mK).

1.2 Otpornost na habanje i žilavost

Wu Fang je koristio grafen (G) i grafen oksid (GO) za poboljšanje interfejsne strukture između silikon karbida i epoksidne smole. Eksperimentalno je meren koeficijent trenja G / EP kompozitnog premaza u suvom trenju i trenju morske vode. Čist EP premaz smanjen za 14,5% i 33,7%, stopa habanja smanjena za 69,1% i 32,1%; Kompozitni sloj GO / EP smanjuje koeficijent trenja za 15,6% i 35,5% u poređenju sa čistim EP premazom, a stopa habanja smanjena za 79%. I 67,9%. Ren Xiaomeng i drugi su pripremili G, GO / EP kompozicije i istraživali njihove pojačane i ojačavajuće efekte na EP. Rezultati pokazuju da kada je maseni udio G i GO 2%, žilavost preloma kompozita povećava se 102% i 48,5%, respektivno; kada je maseni udio G i GO 1%, jačina kompozita se povećava za 18% i 2%, respektivno.

1.3 Električna svojstva

Wang Guojian i sar. koristili samoproizvedene grafene i ugljenične nanocevke komercijalne kvalitete, fulerene i grafit kao nano-provodne materijale za dodavanje EP za pripremu kompozita i proučavanje njihovih električnih svojstava. Studije su pokazale da je G provodno punilo koje je superiornije od ugljeničnih nanocubica, fulerena i grafita. Kada je volumenski deo G 0,25%, provodljivost kompozitnog materijala podleže percepciji nagle promene, što ukazuje na to da je G u ovom trenutku formiran u EP. Provodni mrežni kanali; kada volumenska frakcija prelazi 0,5%, električna provodljivost ima tendenciju stabilizacije na 2,02 x 10-7 S / m. Serena i sar. upoređivali su električna svojstva ova dva pomoću samobrađenih dijamanta i grafena / epoksi kompozita. Rezultati pokazuju da je prag grafena mnogo niži od sintetičkog dijamanta. Kada je količina dodatka grafena 0,5% (zapreminska frakcija), otpornost kompozita se smanjuje od 7,14 × 10 7 Ω · m do 1,02 × 10 3 Ω · m, što je zbog grafita. Alkene je odličan električni provodnik.

1.4 Antikorozivna zaštita

Zhou Nan i drugi su koristili galijsku kiselinu (GA) i epihlorhidrin (ECP) kao sirovine za sintetizaciju epoksidne smole na bazi gallne kiseline (GEP) kao grafenskog disperzanta za pripremu GEP-G / EP. Kompozitni premaz. Otpornost na koroziju karakteriše upotreba apsorpcije vode za premazivanje, krivulje polarizacije Tafela i neutralnog testa raspršivanja soli. Istraživanje pokazuje da u poređenju sa čistim EP premazom, otpornost na polarizaciju i gustina struje samo-korozivne struje premaza povećavaju za jedan red magnitude, a stopa apsorpcije vode smanjuje se za 0,22%, a otpornost na slani sprej se takođe efikasno poboljša. Wang Yuqiong i drugi su koristili natrijum-poliakrilat kao disperzant, dispergovani u brzoj centrifugi tokom 2 sata, a zatim ultrazvučno dispergirali 30 minuta da bi se dobila vodena grafena disperzija i epoksidna smola G / vodom sa sadržajem G od 0,5% (masovna frakcija). E44 kompozitni premaz. Studije su pokazale da dodavanje grafena poboljšava vodoodbojnost efekta epoksida u vodi, a koeficijent difuzije Fick čistog E44 premaza smanjen je za 2 reda magnitude; gustina samo-korozivne struje čistog E44 premaza je 0.13μA / cm2, a G / Gustina struje samo-korozivne struje kompozitnog premaza E44 je samo 0.038 μA / cm2.