Изследователски прогрес на композитни покрития от графен / епоксидна смола (2)

2.Проблеми, които съществуват

Тъй като графенът има голяма специфична повърхност (теоретична стойност около 2630 m2 / g) и висока повърхностна енергия, агломерати и заплитания се получават, когато количеството на графена е голямо, което води до слаба дисперсия и стабилност в матрицата. , За топлинните и електрическите свойства, когато се прибавя малко количество графен, може да се достигне прагът на просмукване, а съдържанието на графена се увеличава допълнително и мащабът на по-нататъшното подобрение на топлинната устойчивост и електрическата проводимост става по-малък. Въпреки това, за механични и механични свойства, антикорозионните свойства, макар че малко количество графен може да подобри производителността, поради агломерацията му в епоксидно покритие в определено количество, ще причини пукнатини, концентрации на напрежение и дефекти в покритието. Причинява спад в производителността.

Wu Fang измерва коефициента на триене в триенето на сухото триене и триенето на морската вода с различни G / EP покрития с измервател на коефициента на триене и установява, че когато G е 1% (масова фракция), коефициентът на триене и скоростта на износване на покритието ще се увеличат. И посочи, че това се дължи на съдържанието на G е твърде високо, ще се получи в покритието, причинено от агломерацията на пукнатини, което води до лесно отлепване на покритието при процеса на триене, което води до износване на отпадъци, увеличава коефициента на триене на покритието и честотата на износване.

Zhi et al. използва ултразвукова дисперсионна технология за подготовка на композиционно покритие G / EP и извърши три-точково изпитване на огъване след нанасяне на покритието и след това наблюдава фрагментиращата повърхност на покритието, използвайки електронен микроскоп с полеви емисии (FE-ESM). Установено е, че когато съдържанието на графен е 1% (масова фракция), дисперсията в покритието е относително равномерна и когато съдържанието е по-малко от 1%, якостта на покритието значително се увеличава. Въпреки това, когато съдържанието достигне 2%, в покритието ще настъпи агломерация, което ще причини дефекти при формирането на точки на концентрация на напрежение, което ще доведе до намаляване на якостта на покритието.

Liu et al. приложен G като корозионен инхибитор на системата E44 на епоксидна смола за получаване на композиционно покритие G / EP и измерва кривата на потенциодинамична поляризация след поставянето му в 3.5% разтвор на NaCl в продължение на 48 часа.

Резултатите показват, че самокорозионният потенциал на 0.5% (масова фракция) G / E44 и 1% (масова фракция) G / E44 покритие е значително по-нисък от този на покритието E44 и коефициентът на корозионна плътност 0.5% G / E44 (0.0551 uA / cm2)) е много по-ниска от 1% G / E44 (0.934μA / cm2) и E44 (0.121μA / cm2) покрития, което показва, че добавянето на графен подобрява водоотблъскващите свойства на епоксидните покрития и намалява проникване на корозивни среди. , Обаче добавянето на излишък от графен ще агломерира върху повърхността на покритието и ще намали водоотблъскващите свойства на покритието.

3. Изследователски прогрес на функционализирани графенови / епоксидни покрития

3.1 Функционализиран графен

Благодарение на хидрофобността и химическата инертност на голямата π-свързана структура върху повърхността на вътрешния графен, е лесно да се подреждат и агрегират в епоксидното покритие и е трудно за графена да упражнява напълно своето действие в епоксидната матрица. За да разрешат този проблем, местни и чуждестранни учени създават нов тип функционализиран графен, като добавят други компоненти и структури на базата на графен. Този графен, при запазване на неговите основни свойства, също ще придаде ново свойство и може да бъде насочен и към оптимизиране на графена въз основа на необходимостта от свойства на покритието.

Съгласно химическата структура, функционализирането на графена се разделя на ковалентно свързване и нековалентно свързване. Ковалентното свързване разрушава п-свързаната структура на повърхността на графена, което прави повърхността му активна. Разрушаването на тази стабилна структура обаче ще доведе до намаляване на електрическата и топлинната проводимост на функционализирания графен, в сравнение с вътрешния графен. Нековалентно свързване се отнася до използването на характеристиката на свръх-голяма специфична повърхност на графен, която се комбинира с други частици с отлични свойства чрез адсорбция на повърхността. Въпреки че този метод не разрушава основната структура на графена и запазва присъщите характеристики на графена, дисперсионният ефект е малко по-нисък от ковалентната връзка. Обикновено е необходимо да се добави стабилизатор или ултразвукова дисперсия.

Въпреки че изследването върху функционализирания графен все още е в предварителния етап, има малко проучвания за неговото приложение в антикорозионните покрития от епоксидна смола. Някои учени обаче са променили повърхността на графен чрез определени функционални групи и са добавили епоксидна смола и са доказали, че функционализираният графен е по-добър от чистия графен.

3.2 Приложение на функционализиран графен в епоксидни покрития

Ghaleb et al. анализира температурата на встъкляване на стъклото Tg на G / EP покрития и покрития от хлороформ-функционализирана графен / епоксидна смола чрез диференциална сканираща калориметрия. Установено е, че G / EP има само графен. Tg при обемно съдържание от 0.1% е по-високо от това на чист ЕР, докато всички проби в ch-G / EP са по-високи от Tg на чист ЕР. Това е така, защото чистият графен ще образува агломерати в покритието, когато се прибави към определено количество, което влияе на покритието, а графенът, функционализиран с хлороформ, може да бъде добре диспергиран в покритието.

Химическата редукция на Au3 + от Martin-GALLEGO et al. функционално модифицира повърхността на графена със златни наночастици, генерирани чрез автодепониране върху повърхността на златните частици и разпръсна Au / G в светлополимеризираното епоксидно покритие чрез ултразвукова дисперсия. Открито е, че електрическата проводимост на Au-G / EP е около 4 порядъка по-висока от тази на G / ЕР при същото количество добавка. Chen Yu използва хидротермален метод, използвайки резолова фенолна смола и графен оксид като суровини, приготвя модифициран с фенолна смола графенов аерогел (p-GA) и я използва като проводим пълнител за образуване на композитен материал с ЕР. Изследването установи, че поради добавянето на резолова фенолна смола, за да се направи триизмерната мрежова структура на р-GA по-добра, малко количество p-GA може да получи отлична проводимост и електромагнитна екранировка. Когато съдържанието на пълнежа е 0.33% (масова фракция), електрическата проводимост е 73 S / m, а електромагнитната екранировка достига 35 dB.

Qi et al. присаден силан на повърхността на графен оксид, за да се получи силан-функционализиран графен (g-GO) и се прибавя към епоксидната матрица с епоксидни течни кристали (LCE) като смесен пълнител за получаване на композиционно покритие от епоксидна смола. , Проучването показва, че когато смесеният пълнеж е 3% [2% (масова фракция) g-GO и 1% LCE], в сравнение с чистото епоксидно покритие, устойчивостта на удар на композиционното покритие се увеличава с 132,6% И якостта на огъване се е увеличила съответно с 27,6% и 37,5%. Ефективността на нефункционирания графен се подобрява допълнително.

Ramezanzadeh et al. модифициран графеновокисел с гел-базиран силан, приготвен силилан функционализиран покрив с графен оксид / епоксидна смола и изследва силан функционализиран графен оксид чрез електрохимична импедансна спектроскопия, солен метод на разпръскване и тест за катодното разтваряне. Ефект върху ефективността на боята. Резултатите показват, че силан-модифицираният графен оксид е равномерно диспергиран в епоксидната матрица и корозионната устойчивост на покритието е ефективно подобрена и катодното разцепване е намалено.

Въпреки че изследването на покритията с функционализирана графинова епоксидна смола е постигнало различни степени на напредък, тъй като реакционните условия не са лесни за контролиране, дизайнът на състава на композитните покрития е неудобен и не е подходящ за мащабно производство. Все още е необходимо да се търсят по-прости и ефективни пътища за подготовка.

4. Изглед

С развитието на съвременната наука и технология хората все по-често изискват изпълнение на епоксидни композитни покрития. Въпреки това, поради факта, че технологията за получаване на композитни покрития от графен / епоксидна смола все още не е развита, тя трябва да се развие в следните области. ученето.

(1) Не се ограничава до общото представяне на графин / епоксидни покрития. Целевите функционални модификации на графен трябва да са насочени към специфична среда или да се използват целеви високоефективни дисперсанти за подобряване на специфичното свойство на покритието.

(2) Съдържанието и видовете кислородсъдържащи функционални групи в графен са основата за избора на подходящи модифицирани молекули и методи за модификация. Макро-подготовката на функционализиран графен с контролируема структура и свойства трябва да бъде фокусът на бъдещите изследвания.

(3) С подобряването на изискванията за опазване на околната среда процесът на антикорозионни покрития на водна основа се ускорява. Водните графинови епоксидни покрития имат широки перспективи. Проблемът, който трябва да се реши, е дисперсията на графен във водни епоксидни смоли и гаранцията за добра проводима и топлопроводимост на покритията.

(4) Необходимо е да се проучат допълнително тестовете за ефективност и приложението на функционализирани покрития от композитни материали от графен и епоксидна смола. Като интердисциплинарни, покрити с графени композитни покрития са включени в много области, като например забавяне на пламъка и устойчивост на графин базирани епоксидни покрития. Непрекъснатостта и т.н. трябва да бъдат допълнително проучени и изследвани от учените.

(5) Въвеждане на количествен контрол и характеристика на функционализираните функционални групи на повърхността на графен, както и точен избор на функционализирани места върху повърхността на графена и проектиране на графена / епоксидна смола за усъвършенстване на химическите структури за поместване на различни приложения боите се нуждаят от допълнително проучване.