Kemajuan Penyelidikan Graphene / Epoxy Resin Komposit Coatings (2)

2.Problem yang wujud

Oleh kerana graphene mempunyai luas permukaan spesifik yang besar (nilai teori kira-kira 2630 m2 / g) dan tenaga permukaan yang tinggi, aglomerat dan kusut terjadi apabila jumlah grafena adalah besar, menyebabkan penyebaran dan kestabilan yang buruk dalam matriks. . Untuk sifat terma dan elektrik, apabila sedikit grafena ditambahkan, ambang persolasi boleh dicapai, dan kandungan grafena semakin meningkat, dan magnitud peningkatan penambahan rintangan haba dan kekonduksian elektrik menjadi lebih kecil. Walau bagaimanapun, untuk sifat mekanikal dan mekanikal, sifat anti-karat, walaupun sejumlah kecil graphene dapat meningkatkan prestasi, kerana aglomerasi dalam salutan epoksi pada jumlah tertentu, ia akan menyebabkan retak, titik tumpuan tekanan dan kecacatan dalam salutan. Menyebabkan kejatuhan prestasi.

Wu Fang mengukur pekali geseran dalam geseran kering dan geseran air laut daripada lapisan G / EP berbeza dengan meter pekali geseran dan mendapati bahawa apabila G adalah 1% (pecahan massa), pekali geseran dan kadar pakai salutan akan meningkat. Dan menunjukkan bahawa ini adalah kerana kandungan G terlalu tinggi, ia akan berlaku dalam salutan yang disebabkan oleh pengumpatan retak, mengakibatkan salutan adalah mudah untuk mengelupas dalam proses geseran, serpihan haus yang terhasil meningkatkan pekali geseran salutan dan kadar pakai.

Zhi et al. teknologi penyebaran ultrasonik digunakan untuk menyediakan lapisan komposit G / EP, dan dilakukan ujian lenturan tiga mata selepas salutan itu sembuh, dan kemudian memerhatikan permukaan patah salutan menggunakan mikroskop elektron scanning emission field (FE-ESM). Telah didapati bahawa apabila kandungan graphene adalah 1% (pecahan massa), penyebaran dalam salutan agak seragam, dan apabila kandungan kurang daripada 1%, ketebalan lapisan semakin meningkat. Walau bagaimanapun, apabila kandungannya mencapai 2%, agglomerasi akan berlaku di salutan, yang akan menyebabkan kecacatan membentuk titik tumpuan stres, mengakibatkan pengurangan ketangguhan salutan.

Liu et al. digunakan G sebagai perencat kakisan kepada sistem epoksi resin E44 untuk menyediakan lapisan komposit G / EP, dan mengukur lengkung polarisasi potentiodinamik selepas meletakkannya dalam larutan NaCl 3.5% selama 48 jam.

Keputusan menunjukkan bahawa potensi karat diri 0.5% (pecahan massa) G / E44 dan 1% (pecahan jisim) G / E44 salutan adalah jauh lebih rendah daripada salutan E44 dan ketumpatan semasa kakisan 0.5% G / E44 (0.0551μA / cm2)) adalah jauh lebih rendah daripada 1% G / E44 (0.934μA / cm2) dan E44 (0.121μA / cm2) lapisan, menunjukkan bahawa penambahan graphene meningkatkan prestasi penghancur air lapisan epoksi dan mengurangkan penembusan media menghakis. . Walau bagaimanapun, menambahkan graphene yang berlebihan akan menggumpalan permukaan salutan dan mengurangkan sifat-sifat pelepasan air lapisan.

3. Kemajuan penyelidikan pelapis graphene / epoxy yang berfungsi

3.1 Graphene berfungsi

Oleh kerana hidrofobisiti dan keterlambatan kimia struktur besar-ikatan besar pada permukaan graphene intrinsik, mudah untuk menyusun dan agregat dalam salutan epoksi, dan sukar bagi graphene untuk melaksanakan keseluruhannya dalam matriks epoksi. Untuk menyelesaikan masalah ini, para ulama domestik dan asing membentuk satu jenis baru graphene yang berfungsi dengan menambahkan komponen dan struktur lain berdasarkan graphene. Graf ini, sambil mengekalkan sifat asasnya, juga akan menyebarkan harta baru, dan juga boleh disasarkan untuk mengoptimumkan graphene berdasarkan keperluan untuk sifat salutan.

Menurut struktur kimia, fungsionalisasi graphene dibahagikan kepada ikatan kovalen dan ikatan bukan kovalen. Ikatan kovalen memusnahkan struktur ikatan π pada permukaan graphene, menjadikan permukaannya aktif. Walau bagaimanapun, pemusnahan struktur yang stabil ini akan mengakibatkan penurunan kekonduksian elektrik dan haba dari graphene yang berfungsi daripada graphene intrinsik. Ikatan bukan kovalen merujuk kepada penggunaan ciri permukaan permukaan tertentu yang lebih besar daripada graphene, yang dikompaun dengan zarah-zarah lain dengan sifat-sifat cemerlang melalui penjerapan permukaan. Walaupun kaedah ini tidak memusnahkan struktur asas graphene, dan mengekalkan ciri-ciri prestasi yang wujud dari graphene, kesan penyebaran adalah sedikit lebih rendah daripada ikatan kovalen. Pada amnya, perlu menambahkan penstabil atau penyebaran ultrasonik.

Walaupun penyelidikan mengenai graphene yang berfungsi masih dalam peringkat awal, terdapat beberapa kajian mengenai aplikasinya dalam salutan anti-karat epoksi resin. Walau bagaimanapun, sesetengah ulama telah mengubahsuai permukaan graphene melalui kumpulan fungsional tertentu dan menambah resin epoksi, dan membuktikan bahawa graphene yang berfungsi lebih tinggi daripada graphene tulen.

3.2 Pemakaian Graphene Fungsional dalam Salutan Epoxy

Ghaleb et al. dianalisis suhu peralihan kaca Tg of G / EP salutan dan ch-G / EP (salutan berformat chloroform-fungsian / epoksi) dengan kalori simen pengimbasan. Telah didapati bahawa G / EP hanya mempunyai graphene. Tg pada kandungan isipadu 0.1% lebih tinggi daripada EP yang tulen, manakala semua sampel dalam ch-G / EP adalah lebih tinggi daripada Tg EP asli. Ini kerana graphene tulen akan membentuk agglomerates dalam salutan apabila ia ditambah kepada jumlah tertentu, yang mempengaruhi prestasi salutan, dan graphene yang berfungsi dengan kloroform dapat disebarkan dengan baik dalam salutan.

Pengurangan kimia Au3 + oleh Martin-GALLEGO et al. secara fungsional diubahsuai permukaan graphene dengan nanopartikel emas yang dihasilkan oleh autodeposition pada permukaan zarah emas, dan tersebar Au / G dalam epoksi salutan yang disembuhkan ringan oleh penyebaran ultrasonik. masuk Ia didapati bahawa kekonduksian elektrik Au-G / EP adalah kira-kira 4 pesanan magnitud yang lebih tinggi daripada G / EP pada jumlah penambahan yang sama. Chen Yu menggunakan kaedah hidroterma, menggunakan resole fenolik resin dan graphene oxide sebagai bahan mentah, resin phenolic yang telah diubahsuai graphene airgel (p-GA), dan menggunakannya sebagai pengisi konduktif untuk membentuk bahan komposit dengan EP. Kajian ini mendapati bahawa: kerana penambahan resole fenol resole untuk menjadikan struktur rangkaian tiga dimensi p-GA lebih sempurna, sejumlah kecil p-GA boleh mendapatkan kekonduksian yang cemerlang dan prestasi perisai elektromagnetik. Apabila kandungan pengisi adalah 0.33% (pecahan massa), kekonduksian elektrik adalah 73 S / m, dan prestasi perisai elektromagnet mencapai 35 dB.

Qi et al. silane dicelup pada permukaan graphene oxide untuk mendapatkan graphane-fungsional silane (g-GO) dan menambahkannya kepada matriks epoksi dengan epoxy kristal cecair (LCE) sebagai pengisi campuran untuk menyediakan salutan komposit resin epoksi. . Kajian menunjukkan bahawa apabila pengisi campuran adalah 3% [2% (pecahan jisim) g-GO dan 1% LCE], berbanding dengan lapisan epoksi tulen, rintangan kesan salutan komposit meningkat sebanyak 132.6%, dan kekuatan tegangan Dan kekuatan lentur meningkat sebanyak 27.6% dan 37.5%, masing-masing. Prestasi graphene tidak berfungsi telah bertambah baik.

Ramezanzadeh et al. diubahsuai graphene oxide oleh silane berasaskan gel, salutan resin graphene oxide / epoxy yang telah diolah silane, dan mengkaji graphene oxide yang dihasilkan silane oleh spektroskopi impedans elektrokimia, kaedah penyemburan garam dan uji kavling katodik. Kesan terhadap prestasi cat. Hasilnya menunjukkan bahawa oksida graphene oksida yang diubahsuai silane telah tersebar secara seragam dalam matriks epoksi, dan rintangan kakisan salutan telah bertambah baik dan pembuangan katodik dikurangkan.

Walaupun kajian salutan resin epoksi grafene yang difungsikan telah mencapai tahap kemajuan yang berbeza-beza, kerana keadaan tindak balas tidak mudah dikendalikan, reka bentuk perumusan lapisan komposit tidak mencukupi, dan ia tidak sesuai untuk pengeluaran besar-besaran. Masih perlu terus mencari laluan penyediaan yang mudah dan efisien.

4. Outlook

Dengan perkembangan sains moden dan teknologi, orang semakin menuntut prestasi lapisan komposit berasaskan epoxy. Walau bagaimanapun, disebabkan teknologi penyediaan pelapis komposit graphene / epoksi belum matang, ia perlu dibangunkan di kawasan berikut. kajian ini.

(1) Ia tidak terhad kepada mempertimbangkan prestasi keseluruhan pelapis graphene / epoxy. Pengubahsuaian fungsi sasaran graphene harus disasarkan untuk persekitaran khusus atau penyebar kecekapan yang disasarkan tinggi harus digunakan untuk meningkatkan sifat tertentu salutan.

(2) Kandungan dan spesies kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen dalam graphene adalah asas untuk memilih molekul diubah suai yang sesuai dan kaedah pengubahsuaian. Penyediaan makro dengan graphene yang berfungsi dengan struktur dan sifat yang dapat dikawal harus menjadi fokus penyelidikan masa depan.

(3) Dengan peningkatan keperluan perlindungan alam sekitar, proses salutan anti karat berasaskan air mempercepatkan. Pelapisan epoksi graphene berasaskan air mempunyai prospek luas. Masalah yang perlu diselesaikan adalah penyebaran graphene dalam resin epoksi akueus dan jaminan konduktif konduktif dan haba yang baik dari salutan.

(4) Ujian prestasi dan penerapan salutan komposit graphene dan epoxy yang berfungsi dan perlu dikaji semula. Sebagai lapisan disiplin, lapisan komposit berasaskan graphene terlibat dalam banyak bidang, seperti kebencian api dan rintangan lapisan epoksi berasaskan graphene. Kesinambungan, dan sebagainya, perlu dikaji dan diterokai oleh saintis.

(5) Pengenalan kawalan kuantitatif dan pencirian prestasi kumpulan fungsional yang berfungsi pada permukaan graphene, serta pemilihan tapak yang difungsikan secara tepat pada permukaan graphene, dan reka bentuk resin graphene / epoxy untuk penghalusan struktur kimia untuk menampung aplikasi yang berbeza cat memerlukan kajian lanjut.