Progresul de cercetare al acoperirilor compozite din rășini epoxidice cu rășini epoxidice (2)

2.Probleme care există

Deoarece grafenul are o suprafață specifică mare (o valoare teoretică de aproximativ 2630 m2 / g) și o mare suprafață de energie, se produc aglomerări și incurcări atunci când cantitatea de grafen este mare, ducând la o dispersie slabă și stabilitate în matrice. . Pentru proprietățile termice și electrice, când se adaugă o cantitate mică de grafen, se poate atinge pragul de percolare, iar conținutul de grafen se mărește, iar mărimea îmbunătățirii suplimentare a rezistenței la căldură și a conductivității electrice devine mai mică. Cu toate acestea, pentru proprietățile mecanice și mecanice, proprietățile anti-coroziune, deși o cantitate mică de grafen poate îmbunătăți performanța, datorită aglomerării sale în stratul epoxidic la o anumită cantitate, va cauza fisuri, puncte de concentrare a tensiunii și defecte ale stratului de acoperire. Cauzează scăderea performanței.

Wu Fang a măsurat coeficientul de frecare în fricțiunea uscată și frecarea de apă marină a diferitelor acoperiri G / EP cu un coeficient de coeficient de frecare și a constatat că atunci când G este 1% (fracțiune de masă), coeficientul de frecare și rata de uzură a stratului de acoperire vor crește. Și a subliniat că acest lucru se datorează faptului că conținutul de G este prea mare, va apărea în stratul de acoperire cauzat de aglomerarea crăpăturilor, rezultând că stratul de acoperire este ușor de îndepărtat în procesul de frecare, resturile de uzură rezultate cresc coeficientul de frecare al stratului și rata de uzură.

Zhi și colab. a folosit o tehnologie de dispersie cu ultrasunete pentru a pregăti o acoperire compozită G / EP și a efectuat un test de îndoire în trei puncte după ce stratul a fost întărit și apoi a observat suprafața de rupere a stratului de acoperire utilizând un microscop electronic cu emisie în câmp (FE-ESM). S-a constatat că atunci când conținutul de grafen este de 1% (fracție de masă), dispersia în acoperire este relativ uniformă și atunci când conținutul este mai mic de 1%, rezistența acoperirii crește semnificativ. Cu toate acestea, atunci când conținutul ajunge la 2%, aglomerarea va apărea în stratul de acoperire, ceea ce va determina defecte pentru a forma punctele de concentrare a tensiunii, rezultând o scădere a durității acoperirii.

Liu și colab. a aplicat G ca inhibitor al coroziunii sistemului E44 de rășină epoxidică pentru a prepara o acoperire compozită G / EP și a măsurat curba de polarizare potențiodinamică după ce a introdus-o în soluție 3,5% de NaCI timp de 48 de ore.

Rezultatele arată că potențialul de coroziune de 0,5% (fracție de masă) G / E44 și 1% (fracție de masă) G / E44 este semnificativ mai mic decât cel de acoperire E44 și densitatea de curent de coroziune de 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2)) este mult mai scăzută decât acoperirile de 1% G / E44 (0,934μA / cm2) și E44 (0,121μA / cm2), ceea ce indică faptul că adăugarea de grafen îmbunătățește performanțele rezistentă la apă ale acoperirilor epoxidice și micșorează penetrarea mediilor corozive. . Totuși, adăugarea de grafen în exces va aglomerarea pe suprafața acoperirii și va reduce proprietățile hidrofuge ale acoperirii.

3. Progresele cercetării acoperirilor cu grafen / epoxid funcțional

3.1 Grafenul funcționalizat

Datorită hidrofobicității și inerției chimice a structurii mari legate de p pe suprafața grafenului intrinsec, este ușor de stivuit și agregat în stratul epoxidic și este dificil pentru grafen să-și exercite complet performanța în matricea epoxidică. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii interni și străini formează un nou tip de grafen activat prin adăugarea altor componente și structuri pe bază de grafen. Acest grafen, menținând în același timp proprietățile sale de bază, va conferi, de asemenea, o proprietate nouă și poate fi, de asemenea, vizat pentru a optimiza grafenul în funcție de necesitatea proprietăților de acoperire.

Conform structurii chimice, funcționalizarea grafenului este împărțită în legături covalente și legături ne-covalente. Legarea covalentă distruge structura legată de suprafața grafenului, făcând suprafața activă. Cu toate acestea, distrugerea acestei structuri stabile va conduce la o scădere a conductivității electrice și termice a grafenului funcțional decât a grafeinei intrinseci. Legarea ne-covalentă se referă la utilizarea caracteristicilor suprafeței superficiale specifice de grafen, care este compusă cu alte particule cu proprietăți excelente prin adsorbția suprafeței. Deși această metodă nu distruge structura de bază a grafenului și păstrează caracteristicile inerente de performanță ale grafenului, efectul de dispersie este puțin inferior legăturii covalente. În general, este necesar să se adauge un stabilizator sau o dispersie cu ultrasunete.

Deși cercetările privind grafenul funcționalizat se află încă în stadiul preliminar, există câteva studii privind aplicarea acestuia în straturile anticorozive cu rășină epoxidică. Cu toate acestea, unii cercetători au modificat suprafața grafenului prin anumite grupări funcționale și au adăugat rășină epoxidică și au demonstrat că grafenul funcțional este superior celui de grafen.

3.2 Aplicarea grafenului funcțional în straturile epoxidice

Ghaleb și colab. a analizat temperatura de tranziție de sticlă Tg a straturilor de acoperire G / EP și acoperirile cu grafină / rășină epoxidică ch-G / EP (cloroform-funcționalizat) prin calorimetrie de scanare diferențială. Sa constatat că G / EP are numai grafen. Tg la un conținut de volum de 0,1% este mai mare decât cel al PE pur, în timp ce toate probele din ch-G / EP sunt mai mari decât Tg din PE pur. Acest lucru se datorează faptului că grafenul pur va forma aglomerări în acoperire atunci când este adăugat la o anumită cantitate, ceea ce afectează performanța de acoperire, iar grafena funcționalizată cu cloroform poate fi bine dispersată în acoperire.

Reducerea chimică a Au3 + de către Martin-GALLEGO și colab. a modificat funcțional suprafața grafenului cu nanoparticule de aur generate de autodepunerea pe suprafața particulelor de aur și a dispersat Au / G în stratul epoxidic cu întărire ușoară prin dispersie cu ultrasunete. . Sa constatat că conductivitatea electrică a Au-G / EP este de aproximativ 4 ordine de mărime mai mare decât cea a lui G / EP la aceeași cantitate de adiție. Chen Yu a folosit metoda hidrotermală, folosind rășină fenolică resolică și oxid de grafen ca materii prime, a preparat aerogel de grafen modificat cu rășină fenolică (p-GA) și a folosit-o ca material de umplutură conductori pentru a forma un material compozit cu EP. Studiul a constatat că: datorită adăugării rășinii fenolice resole pentru a face structura tridimensională a rețelei p-GA mai perfectă, o cantitate mică de p-GA poate obține performanțe excelente de conductivitate și de ecranare electromagnetică. Când conținutul de umplutură este de 0,33% (fracție de masă), conductivitatea electrică este de 73 S / m, iar performanța ecranului electromagnetic atinge 35 dB.

Qi și colab. un silan grefat pe suprafața oxidului de grafen pentru a obține grafenul funcțional cu silan (g-GO) și a adăugat-o la matricea epoxidică cu epoxid de cristal lichid (LCE) ca umplutură amestecată pentru a prepara o acoperire compozită cu rășină epoxidică. . Studiul arată că, dacă umplutura amestecată este de 3% [2% (fracție de masă) g-GO și 1% LCE], în comparație cu acoperirea epoxidică pură, rezistența la impact a stratului compozit crește cu 132,6% Rezistența la încovoiere a crescut cu 27,6%, respectiv cu 37,5%. Performanța grafenului nefuncțional a fost îmbunătățită în continuare.

Ramezanzadeh și colab. oxid de grafen modificat cu silan pe bază de gel, oxid de grafen cu rășină epoxidică funcționalizată cu silan și studiat oxid de grafen cu funcționalitate silanică prin spectroscopie de impedanță electrochimică, metoda pulverizării cu sare și test de dezabonare catodică. Efectul asupra performanței vopselei. Rezultatele au arătat că oxidul de grafen modificat cu silan a fost uniform dispersat în matricea epoxidică, iar rezistența la coroziune a învelișului a fost îmbunătățită în mod eficient și disbondența catodică a fost redusă.

Deși studiul straturilor de rășini epoxidice cu grafen funcțional a atins grade diferite de progres, deoarece condițiile de reacție nu sunt ușor de controlat, proiectarea de formulare a acoperirilor compozite este incomodă și nu este adecvată pentru producția pe scară largă. Este totuși necesar să se urmărească și alte căi de pregătire simple și eficiente.

4. Perspectiva

Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei moderne, oamenii cer din ce în ce mai mult performanța straturilor compozite pe bază de epoxi. Cu toate acestea, datorită faptului că tehnologia pentru prepararea acoperirilor compozite din rășini epoxidice grafene / epoxidice nu este încă matură, trebuie dezvoltată în următoarele domenii. studiul.

(1) Nu se limitează la luarea în considerare a performanței globale a acoperirilor grafen / epoxidice. Modificările funcționale specifice ale grafenului ar trebui direcționate spre medii specifice sau ar trebui folosite agenți dispersanți cu randament ridicat pentru a spori o anumită proprietate a acoperirii.

(2) Conținutul și speciile de grupări funcționale care conțin oxigen în grafen sunt baza pentru selectarea moleculelor modificate adecvate și a metodelor de modificare. Macro-prepararea grafenului funcțional cu structură și proprietăți controlabile ar trebui să fie în centrul cercetărilor viitoare.

(3) Prin îmbunătățirea cerințelor de protecție a mediului, procesul acoperirilor anti-coroziune pe bază de apă se accelerează. Acoperirile epoxidice cu grafen pe bază de apă au perspective largi. Problema care trebuie rezolvată este dispersia grafenului în rășinile epoxidice apoase și garanția bunei conductivități și conductivității termice a acoperirilor.

(4) Testarea performanțelor și aplicarea acoperirilor compozite cu grafen și rășini epoxidice funcționale trebuie studiate în continuare. Ca o acoperire trans-disciplinară, pe bază de grafenie, compozite sunt implicate în multe domenii, cum ar fi retardarea flacării și rezistența straturilor de acoperire epoxidice pe bază de grafen. Continuitatea etc., trebuie să fie studiate și explorate în continuare de către oamenii de știință.

(5) Introducerea controlului cantitativ și caracterizarea performanțelor grupurilor funcționale funcționale pe suprafața grafenului, precum și selectarea exactă a siturilor funcționale pe suprafața grafenului și proiectarea rășinii grafen / epoxidice pentru rafinarea structurilor chimice pentru a se potrivi diferite aplicații ale vopselele necesită studii suplimentare.