Onderzoeksvoortgang van grafeen / epoxyhars composietcoatings (1)

Door hun verschillende moleculaire structuren kunnen epoxyharsen (EP) verschillende eigenschappen vertonen. En omdat het gemakkelijk is om te worden gemengd met verschillende uithardingsmiddelen, verdunningsmiddelen, hulpstoffen, enz., Om epoxyhars materialen te maken met uitstekende mechanische, mechanische, thermische, hechting, isolatie en anticorrosie-eigenschappen, en wordt veel gebruikt in anti-corrosie bekledingen. . Echter, met de complicatie van de toepassingsomgeving, vertonen de eenvoudige EP-coatings enkele tekortkomingen: ten eerste, als gevolg van slechte thermische geleidbaarheid, resulterend in slechte hittebestendigheid, is de meeste EP alleen geschikt voor het milieu onder 100 ° C; Ten tweede, als gevolg van de hoge verknopingsdichtheid na uitharding, als resultaat, is de wrijvingscoëfficiënt hoog en zijn de slijtageweerstand en slagvastheid slecht. Ten derde is de resistiviteit hoog en wordt het elektrostatische effect gemakkelijk gegenereerd. De vierde is dat na het uitharden, defecten gemakkelijk worden gegenereerd en de corrosieweerstand wordt beïnvloed. Om de voordelen van EP beter te benutten, worden vaak fillers toegevoegd om de prestaties te verbeteren.

Grafeen heeft een groot potentieel in het verbeteren van de eigenschappen van op hars gebaseerde materialen vanwege de unieke kristalstructuur en uitstekende fysische eigenschappen en de derivaten ervan kunnen de polymerisatiereactie initiëren. Omdat grafeen een groot specifiek oppervlak en een hoge oppervlakte-energie heeft, wordt het gemakkelijk geagglomereerd wanneer het als een vulmiddel aan een epoxyhars wordt toegevoegd, waardoor de prestatie van de coating wordt beïnvloed. Om grafeen gelijkmatig in epoxymatrix te verspreiden, hebben wetenschappers veel onderzoek verricht. Uit de initiële eenvoudige menging, werd ultrasone dispersietechnologie ontwikkeld, en een silaankoppelingsmiddel werd gebruikt om de hechting en compatibiliteit tussen grafeen en epoxyhars te verbeteren. Er werd gevonden dat de toevoeging van grafeen de prestatie van de coating verbetert, maar wanneer deze wordt toegevoegd tot een bepaalde hoeveelheid, zal de accumulatie van grafeen de verdere verbetering van de coatingprestaties beïnvloeden. In de afgelopen jaren hebben sommige wetenschappers gefunctionaliseerd grafeen bereid door functionele groepsmodificatie op het oppervlak van grafeen. Er is gevonden dat met behoud van de op grafeen gebaseerde eigenschappen, het de hechting aan de epoxymatrix kan verbeteren, waardoor grafeen / epoxy ontstaat. Onderzoek naar harscomposietcoatings heeft nieuwe vooruitgang geboekt.

1. Onderzoeksvooruitgang van grafeen / epoxyharscoatings

Vanuit het oogpunt van thermische prestaties is grafeen het materiaal met de hoogste thermische geleidbaarheid dat momenteel bekend is (een enkele laag is ongeveer 5000 W / mK), omdat een vulmiddel de hittebestendigheid van epoxy kan verhogen; van de mechanische en mechanische eigenschappen, is Graphene samengesteld uit sp2 hybride vlakke koolstofatomen. Het heeft hoge modulus, hoge sterkte en lage schuifkracht en lage wrijvingscoëfficiënt tussen grafeenlagen. Het is gemakkelijk over te brengen naar het oppervlak van de epoxybekleding om een overdrachtsfilm te vormen. Na te zijn gecombineerd met epoxy, kunnen de slijtvastheid en slagvastheid van de coating worden verbeterd; vanuit het oogpunt van elektrische eigenschappen is de theoretische soortelijke weerstand van de grafeenmonolaag ongeveer 10 - 6 Q.m, en vanwege zijn lage bulkdichtheid is de epoxy: wanneer een kleine hoeveelheid grafeen aan de hars wordt toegevoegd, kan deze goed zijn geleidbaarheid; vanuit het oogpunt van anticorrosieprestaties kunnen, vanwege het kleine formaateffect van grafeen en de tweedimensionale plaatstructuur, de defecten in de epoxycoating worden verbeterd zodat deze kan worden gecoat. Een dichte barrièrelaag wordt in de laag gevormd om corrosie te verminderen.

1.1 Thermische eigenschappen

Huang Kun et al. gebruikte grafeen als vulmiddel om epoxy, epoxy-gemodificeerde siliconen en vinylhars in drie systemen toe te voegen. De grafeenbekledingstemperatuurweerstand en elektrische verouderingsbestendigheid werden getest door bak- en elektrische verouderingstesten. De impact van seks. De resultaten laten zien dat vergeleken met geen grafeen, de temperatuurbestendigheid van de drie verbeterd is, en na de 500 uur elektriciteit, epoxy vergelijkbaar nahardingsproces, waardoor de verknoping na uitharding dichter wordt, krimpen grafeen ook meer Compact, betere warmte weerstand. Yang et al. bestudeerde de grafeenplaat (G) / meerwandige koolstofnanobuisjes (MWCNT's) / epoxyhars (EP) -composieten en vond dat er een synergistisch effect is tussen G en MWCNT's. Vanwege dit overbruggende effect worden ze geassocieerd met EP's. Het contactoppervlak wordt groter om vulmiddelagglomeratie te voorkomen. De thermische geleidbaarheid van de composiet werd gemeten op 0,321 W / mK, wat 146,9% hoger is dan die van de zuivere EP (0,13 W / mK).

1.2 Slijtvastheid en taaiheid

Wu Fang gebruikte grafeen (G) en grafeenoxide (GO) om de grensvlakstructuur tussen siliciumcarbide en epoxyhars te verbeteren. Experimenteel werd de wrijvingscoëfficiënt van de G / EP-composietcoating in droge wrijving en zeewrijving gemeten. Pure EP-coating verminderd met 14,5% en 33,7%, slijtagesnelheid daalde met 69,1% en 32,1%; De GO / EP-composietcoating verminderde de wrijvingscoëfficiënt met 15,6% en 35,5% in vergelijking met de pure EP-coating en de slijtsnelheid daalde met 79%. En 67,9%. Ren Xiaomeng en anderen maakten composities van G, GO / EP en onderzochten hun versterkende en versterkende effecten op EP. De resultaten laten zien dat wanneer de massafractie van G en GO 2% is, de breuktaaiheid van het composiet respectievelijk 102% en 48,5% is; wanneer de massafractie van G en GO 1% is, neemt de sterkte van de composiet toe met respectievelijk 18% en 2%.

1.3 Elektrische eigenschappen

Wang Guojian et al. gebruikte zelfgemaakte grafeen en commerciële koolstofnanobuisjes, fullerenen en grafiet als nano-geleidende materialen om EP toe te voegen om composieten te bereiden en hun elektrische eigenschappen te bestuderen. Studies hebben aangetoond dat G een geleidend vulmiddel is dat superieur is aan koolstofnanobuisjes, fullerenen en grafiet. Wanneer de volumefractie van G 0,25% is, ondergaat de geleidbaarheid van het composietmateriaal een percolatie plotselinge verandering, hetgeen aangeeft dat G op dit moment in EP is gevormd. Geleidende netwerkkanalen; wanneer de volumefractie 0,5% overschrijdt, heeft de elektrische geleidbaarheid de neiging om te stabiliseren tot 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. vergeleken de elektrische eigenschappen van de twee met behulp van zelfgemaakte diamanten en grafeen / epoxy-composieten. De resultaten laten zien dat de drempel van grafeen veel lager is dan die van synthetische diamant. Wanneer de toegevoegde hoeveelheid grafeen 0,5% (volumefractie) is, neemt de soortelijke weerstand van het composiet af van 7,14 x 107 Qm tot 1,02 x 103 Qm, wat toe te schrijven is aan grafiet. Alkene is een uitstekende elektrische geleider.

1.4 Anticorrosie

Zhou Nan en anderen gebruikten galluszuur (GA) en epichloorhydrine (ECP) als grondstoffen om op galluszuur gebaseerde epoxyhars (GEP) te synthetiseren als een grafeen-dispergeermiddel om GEP-G / EP te bereiden. Samengestelde coating. De corrosiebestendigheid werd gekenmerkt door het gebruik van de bekledingswaterabsorptie, Tafel-polarisatiecurve en neutrale zoutsproeitest. Het onderzoek toont aan dat in vergelijking met de pure EP-coating, de polarisatieweerstand en zelf-corrosie stroomdichtheid van de coating met één orde van grootte toenemen, en dat de waterabsorptiesnelheid met 0,22% afneemt, en de zoutsproeiweerstand ook effectief wordt verbeterd. Wang Yuqiong en anderen gebruikten natriumpolyacrylaat als dispergeermiddel, gedispergeerd in een hogesnelheidcentrifuge gedurende 2 uur en vervolgens ultrasoon gedispergeerd gedurende 30 minuten om een waterige grafeendispersie te verkrijgen, en een G / watergedragen epoxyhars met een G-gehalte van 0,5% (massafractie) werd bereid. E44 composiet coating. Studies hebben aangetoond dat de toevoeging van grafeen het waterafstotende effect van watergedragen epoxy verbetert, en de Fick-diffusiecoëfficiënt van pure E44-coating wordt verlaagd met 2 ordes van grootte; de zelfcorrosie stroomdichtheid van pure E44-coating is 0,13 μA / cm2 en G / De zelf-corrosie stroomdichtheid van de E44-composietcoating is slechts 0,038 μA / cm2.