Исследование прогресса композитных покрытий графена / эпоксидной смолы (2)

2.Проблемы, которые существуют

Поскольку графен имеет большую удельную площадь поверхности (теоретическое значение около 2630 м2 / г), а высокая поверхностная энергия, агломераты и клубки возникают, когда количество графена велико, что приводит к плохой дисперсии и стабильности в матрице. , Для тепловых и электрических свойств, когда добавляется небольшое количество графена, может быть достигнут порог перколяции, а содержание графена будет еще больше увеличено, а величина дальнейшего улучшения теплостойкости и электропроводности станет меньше. Однако для механических и механических свойств антикоррозионные свойства, хотя небольшое количество графена может повысить производительность, из-за его агломерации в эпоксидном покрытии в определенном количестве это приведет к образованию трещин, точек концентрации напряжений и дефектов в покрытии. Вызывает снижение производительности.

Ву Фанг измерил коэффициент трения при трении трения и трения морской воды разных покрытий G / EP с помощью коэффициента коэффициента трения и обнаружил, что когда G составляет 1% (массовая доля), коэффициент трения и скорость износа покрытия будут увеличиваться. И отметил, что это связано с тем, что содержание G слишком велико, оно будет происходить в покрытии, вызванном агломерацией трещин, в результате чего покрытие легко отслаивается в процессе трения, образующийся износ износа увеличивает коэффициент трения покрытия и скорость износа.

Zhi et al. использовала ультразвуковую дисперсионную технологию для получения композитного покрытия G / EP и выполнила трехточечное испытание на изгиб после отверждения покрытия, а затем наблюдала поверхность разрушения покрытия с использованием сканирующего электронного микроскопа полевого излучения (FE-ESM). Было обнаружено, что когда содержание графена составляет 1% (массовая доля), дисперсия в покрытии является относительно однородной, а когда содержание составляет менее 1%, вязкость покрытия значительно возрастает. Однако, когда содержание достигает 2%, в покрытии будет происходить агломерация, которая будет создавать дефекты для образования точек концентрации напряжений, что приведет к снижению вязкости покрытия.

Liu et al. применяли G в качестве ингибитора коррозии к эпоксидной смоле E44 для получения композитного покрытия G / EP и измеряли потенциодинамическую поляризационную кривую после помещения ее в 3,5% раствор NaCl в течение 48 часов.

Результаты показывают, что потенциал самокоррозийности с покрытием G / E44 толщиной 0,5% (массовая доля) G / E44 значительно ниже, чем у покрытия E44, а плотность тока коррозии 0,5% G / E44 (0,0551 мкА / см2)) значительно ниже, чем 1% G / E44 (0,934 мкА / см2) и E44 (0,121 мкА / см2) покрытий, что указывает на то, что добавление графена улучшает водоотталкивающие свойства эпоксидных покрытий и уменьшает проникновение агрессивных сред. , Однако добавление избыточного графена приведет к агломерации на поверхности покрытия и уменьшению водоотталкивающих свойств покрытия.

3. Исследование прогресса функционализированных графеновых / эпоксидных покрытий

3.1 Функционированный графен

Из-за гидрофобности и химической инертности большой π-связанной структуры на поверхности собственного графена ее легко штабелировать и агрегировать в эпоксидном покрытии, и графену сложно полностью проявлять свои свойства в эпоксидной матрице. Для решения этой проблемы отечественные и зарубежные ученые образуют новый тип функционализированного графена путем добавления других компонентов и структур на основе графена. Этот графен, сохраняя при этом его основные свойства, также придаст новое свойство, а также может быть нацелен на оптимизацию графена на основе потребности в свойствах покрытия.

Согласно химической структуре функционализация графена делится на ковалентную связь и нековалентную связь. Ковалентное связывание разрушает π-связанную структуру на поверхности графена, делая ее поверхность активной. Однако разрушение этой стабильной структуры приведет к уменьшению электрической и теплопроводности функционализированного графена, чем собственный графен. Некокавалентное связывание относится к использованию характеристики сверхбольшей удельной поверхности графена, которая усугубляется другими частицами с превосходными свойствами через поверхностную адсорбцию. Хотя этот метод не разрушает основную структуру графена и сохраняет присущие эксплуатационные характеристики графена, дисперсионный эффект немного уступает ковалентной связи. Как правило, необходимо добавить стабилизатор или ультразвуковую дисперсию.

Хотя исследования по функционализированному графену все еще находятся на предварительной стадии, мало исследований по его применению в антикоррозионных покрытиях эпоксидной смолы. Однако некоторые ученые модифицировали поверхность графена через определенные функциональные группы и добавили эпоксидную смолу, и доказали, что функционализированный графен превосходит чистый графен.

3.2. Применение функционального графена в эпоксидных покрытиях

Ghaleb et al. анализировали температуру стеклования Tg покрытий G / EP и покрытия ch-G / EP (хлороформ-функционализированные графена / эпоксидной смолы) методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Было обнаружено, что G / EP имеет только графен. Tg при объемном содержании 0,1% выше, чем у чистого EP, тогда как все образцы в ch-G / EP выше, чем Tg чистого EP. Это связано с тем, что чистый графен образует агломераты в покрытии, когда он добавляется в определенное количество, что влияет на характеристики покрытия, и графен, функционализированный хлороформом, может быть хорошо диспергирован в покрытии.

Химическое восстановление Au3 + Martin-GALLEGO et al. функционально модифицировали поверхность графена наночастицами золота, полученными путем автоосаждения на поверхности частиц золота, и диспергировали Au / G в светоотверждаемом эпоксидном покрытии ультразвуковой дисперсией. Было обнаружено, что электропроводность Au-G / EP примерно на 4 порядка выше, чем у G / EP при том же добавлении. Чэнь Ю использовал гидротермальный метод, используя в качестве исходных материалов фенольную смолу и оксид графена в качестве исходных материалов, модифицированный фенолевый смола, модифицированный графеновым аэрогелем (p-GA), и использовал его в качестве проводящего наполнителя для образования композиционного материала с EP. Исследование показало, что: благодаря добавлению фенольной смолы резола, чтобы сделать трехмерную сетевую структуру p-GA более совершенной, небольшое количество p-GA может получить отличную проводимость и эффективность электромагнитного экранирования. Когда содержание наполнителя составляет 0,33% (массовая доля), электропроводность составляет 73 S / м, а эффективность электромагнитного экранирования достигает 35 дБ.

Ци и др. привитого силана на поверхности графенового оксида для получения армированного силаном графена (g-GO) и добавили его к эпоксидной матрице с жидкокристаллической эпоксидной смолой (LCE) в качестве смешанного наполнителя для получения композиционного покрытия эпоксидной смолы. , Исследование показывает, что когда смешанный наполнитель составляет 3% [мас.%) G-GO и 1% LCE], по сравнению с чистым эпоксидным покрытием ударопрочность композитного покрытия увеличивается на 132,6%, а прочность на растяжение Прочность на изгиб увеличилась на 27,6% и 37,5% соответственно. Дальнейшее улучшение производительности нефункционализированного графена.

Ramezanzadeh et al. модифицированный оксид графена с помощью силикана на основе геля, подготовленное силановое функционализованное покрытие из графенового оксида / эпоксидной смолы и изученное силановое функционализированное оксид графена с помощью электрохимической импедансной спектроскопии, метода солевого опрыскивания и испытания катодной дисперсии. Влияние на производительность краски. Результаты показали, что модифицированный силаном оксид графена был равномерно диспергирован в эпоксидной матрице, и коррозионная стойкость покрытия была эффективно улучшена, а катодное разложение было уменьшено.

Хотя изучение функционализованных покрытий эпоксидной смолы на основе графена достигало разной степени прогресса, поскольку условия реакции нелегко контролировать, конструкция состава композитных покрытий неудобна и не подходит для крупномасштабного производства. Необходимо по-прежнему искать простые и эффективные маршруты подготовки.

4. Перспективы

С развитием современной науки и техники люди все чаще требуют выполнения композиционных покрытий на основе эпоксидной смолы. Однако из-за того, что технология получения композитных покрытий графена / эпоксидной смолы еще не созрела, ее необходимо разработать в следующих областях. исследование.

(1) Это не ограничивается рассмотрением общих характеристик графеновых / эпоксидных покрытий. Целевые функциональные модификации графена должны быть ориентированы на конкретные среды, или целевые высокоэффективные диспергаторы должны использоваться для повышения определенного свойства покрытия.

(2) Содержание и виды кислородсодержащих функциональных групп в графене являются основой для выбора подходящих модифицированных молекул и методов модификации. Макро-подготовка функционализированного графена с контролируемой структурой и свойствами должна быть в центре внимания будущих исследований.

(3) С улучшением требований защиты окружающей среды процесс антикоррозийных покрытий на водной основе ускоряется. Гранитные эпоксидные покрытия на водной основе имеют широкие перспективы. Задача, которая должна быть решена, заключается в дисперсии графена в водных эпоксидных смолах и обеспечении хорошей проводящей и теплопроводности покрытий.

(4) Необходимо дополнительно изучить эксплуатационные испытания и применение функциональных композиционных покрытий, изготовленных из армированного графена и эпоксидной смолы. В качестве междисциплинарных композиционных покрытий на основе графена задействованы во многих областях, таких как огнестойкость и стойкость эпоксидных покрытий на основе графена. Непрерывность и т. Д., Должны быть изучены и исследованы учеными.

(5) Внедрение количественного контроля и характеристики характеристик функционализированных функциональных групп на поверхности графена, а также точный выбор функционализированных участков на поверхности графена и разработка графеновой / эпоксидной смолы для уточнения химических структур для размещения различных применений краски нуждаются в дальнейшем изучении.