Прогрес досліджень композитних покриттів з графену / епоксидних смол (2)

2. Проблеми, які існують

Оскільки графен має велику питому поверхню (теоретичне значення приблизно 2630 м2 / г), а висока поверхнева енергія, агломерати та зв'язки відбуваються, коли кількість графена велика, що призводить до поганої дисперсії та стійкості матриці. . Для термічних і електричних властивостей при додаванні невеликої кількості графена можна досягти порога перколяції, а вміст графена ще більше збільшується, а величина подальшого поліпшення теплостійкості та електропровідності стає меншою. Проте для механічних і механічних властивостей властивостями для захисту від корозії, хоча невелика кількість графена може покращити продуктивність, завдяки агломерації в епоксидному покритті в певній кількості, це спричинить утворення тріщин, точок концентрації напруги та дефектів у покритті. Причини падіння продуктивності.

Ву Фан вимірює коефіцієнт тертя в тертях сухого тертя та морських газів різних покриттів G / EP з коефіцієнтом тертя, і встановив, що при G 1% (масова частка) коефіцієнт тертя і швидкість зносу покриття збільшуються. І вказував, що це пов'язано з тим, що вміст G занадто високий, він матиме місце в покритті, спричиненій агломерацією тріщин, внаслідок чого покриття легко знімається в процесі тертя, внаслідок чого спричинення зносу збільшується коефіцієнт тертя покриття і швидкість зносу.

Жі та співавт. використовувала ультразвукову дисперсійну технологію для одержання композитного покриття G / EP та виконувала триточечне випробування на вигин після витримки покриття, а потім спостерігали поверхню розриву покриття, використовуючи електронний мікроскоп з полем випромінювання (FE-ESM). Виявлено, що при вмісті графена 1% (масова частка) дисперсія в покритті є відносно однорідною, а при вмісті менше 1%, в'язкість покриття значно збільшується. Проте, коли вміст досягає 2%, в покритті виникає агломерація, що спричинить утворення дефектів у точках концентрації напруги, що призведе до зменшення в'язкості покриття.

Лю і співавт. застосував G як інгібітор корозії до системи епоксидної смоли E44 для одержання композитного покриття G / EP та вимірював потенційно-динамічну поляризаційну криву після розміщення її в 3,5% розчині NaCl протягом 48 годин.

Результати показують, що потенціал самокорозії 0,5% (масова частка) G / E44 та 1% (масова частка) G / E44 покриття значно нижче, ніж покриття E44, а щільність корозійного струму 0,5% G / E44 (0,0551 мкА / см2)) набагато нижче, ніж 1% G / E44 (0,934 мкА / см2) та E44 (0,121 мкА / см2), що вказує на те, що додавання графена поліпшує водовідштовхуюче властивості епоксидних покриттів і зменшує проникнення корозійних середовищ. . Проте додаванням надлишку графена буде агломерація на поверхні покриття та зниження водовідштовхувальних властивостей покриття.

3. Дослідження прогресу функціоналізованих графен / епоксидних покриттів

3.1 Функціональний графен

Внаслідок гідрофобності та хімічної інертності великої π-зчепленої структури на поверхні внутрішнього графена, її легко складати та агрегувати в епоксидному покритті, і графену важко повною мірою забезпечити його продуктивність в епоксидній матриці. Для вирішення цієї проблеми вітчизняні та зарубіжні вчені формують новий тип функціоналізованого графена шляхом додавання інших компонентів і структур на основі графена. Цей графен, зберігаючи його основні властивості, також буде передавати нову властивість, а також бути орієнтованим на оптимізацію графена на основі необхідності властивостей покриття.

Відповідно до хімічної структури, функціоналізація графена поділяється на ковалентне зв'язування та не ковалентний зв'язок. Ковалентне склеювання руйнує π-зв'язкову структуру на поверхні графена, роблячи його поверхневу активність. Однак руйнування цієї стабільної структури призведе до зменшення електричної та теплопровідності функціоналізованого графена, ніж внутрішній графен. Не ковалентний зв'язок відноситься до використання характеристики надзвичайно великої питомої поверхні графена, яка поєднується з іншими частинками з відмінними властивостями через поверхневу адсорбцію. Хоча цей метод не руйнує основну структуру графена і зберігає притаманні властивості продуктивності графена, дисперсійний ефект трохи поступається ковалентному зчепленням. Як правило, необхідно додати стабілізатор або ультразвукову дисперсію.

Незважаючи на те, що дослідження функціонального графена все ще перебуває на попередній стадії, дослідження про його застосування в антикорозійних покриттях з епоксидних смол нечисленні. Однак деякі вчені змінили поверхню графена через певні функціональні групи та додавали епоксидну смолу і довели, що функціоналізований графен перевершує чистий графен.

3.2 Застосування функціонального графена в епоксидних покриттях

Галеб та співавт. проаналізовано температуру скляного переходу Tg покриттів G / EP та ch-G / EP (функціональні графен / епоксидне смолу) за допомогою диференціальної скануючої калориметрії. Було встановлено, що G / EP має тільки графен. Tg при об'ємі об'ємом 0,1% вище, ніж у чистого EP, тоді як всі зразки ch-G / EP вищі, ніж Tg чистого EP. Це пояснюється тим, що чистий графен утворює агломерати в покритті, коли його додають до певної кількості, що впливає на продуктивність покриття, а графен, функціоналізований хлороформом, може бути добре розподіленим у покритті.

Хімічне відновлення Au3 + від Martin-GALLEGO et al. функціонально модифікував поверхню графена золотими наночастинками, утвореними за рахунок автодепозиції на поверхні частинок золота, і розсіює Au / G у світлозатвердженому епоксидному покритті ультразвуковою дисперсією. Встановлено, що електропровідність Au-G / EP приблизно на 4 порядки вище, ніж у G / EP при такому ж додатку. Чен Ю використовував гідротермальний метод, використовуючи фенолоподібну смолу і оксид графену як сировину, приготований феноловий модифікований графеновий аерогель (p-GA) і використовував його як провідний наповнювач для формування композитного матеріалу з ЕР. Дослідження показало, що завдяки додаванню фенольної смоли резольні, щоб зробити більш тривимірною структуру мережі p-GA більш досконалою, невелика кількість p-GA може отримати відмінну електропровідність та електромагнітну захист. Коли вміст наповнювача становить 0,33% (масова частка), електропровідність становить 73 С / м, а продуктивність електромагнітного екранування досягає 35 дБ.

Ци і співавт. прищепленого силану на поверхні оксиду графену, щоб одержати сілан-функціональний графен (g-GO) і додати до епоксидної матриці з рідкокристалічною епоксидною смолою (LCE) як змішаний наповнювач для одержання композиційного покриття епоксидної смоли. . Дослідження показує, що, коли змішаний наповнювач становить 3% [2% (масова частка) g-GO і 1% LCE], у порівнянні з чистим епоксидним покриттям, ударна стійкість композитного покриття збільшується на 132,6%, а міцність на розрив А міцність на вигин збільшилася відповідно на 27,6% і 37,5%. Покращення продуктивності нефункціонального графена.

Рамезанзаде і ін. модифікований оксид графена силаном на основі гелю, приготований силан, функціоналізований графіново-оксидний / епоксидне покриття, і вивчено оксид графена, функціоналізований сіланом, методом електрохімічного імпедансу, методом сольового розпилення та тесту на катодний розподіл. Вплив на продуктивність фарби. Результати показали, що оксид графена, модифікований силаном, був рівномірно диспергований в епоксидній матриці, а корозійна стійкість покриття була ефективно покращена, і катодна дисбандація була зменшена.

Незважаючи на те, що вивчення функціональних покриттів графенової епоксидної смоли досягло різного ступеня прогресу, оскільки умови реакції нелегко контролювати, конструкція складу композитних покриттів є незручною і не підходить для великомасштабного виробництва. Все ще необхідно продовжувати шукати прості та ефективні маршрути підготовки.

4. Перспективи

З розвитком сучасної науки та техніки люди все більше вимагають від епоксидних композиційних покриттів. Проте через те, що технологія підготовки композитних покриттів графен / епоксидних смол ще не дозріла, її потрібно розробляти в наступних областях. навчання.

(1) Це не обмежується розглядом загальної ефективності графен / епоксидних покриттів. Цільові функціональні модифікації графена повинні бути орієнтовані на конкретні середовища або цільові диспергатори високої ефективності повинні використовуватися для посилення певної властивості покриття.

(2) Зміст та види функціональних груп, що містять кисень у графіні, є основою для вибору відповідних модифікованих молекул та методів модифікації. Основною темою майбутніх досліджень має стати макрозробка функціоналізованого графена з керованою структурою та властивостями.

(3) З покращенням вимог щодо захисту навколишнього середовища, процес антикорозійних покриттів на водній основі прискорюється. На водній основі графенові епоксидні покриття мають великі перспективи. Проблемою, яка має бути вирішена, є дисперсія графену у водних епоксидних смолах і гарантія хорошої провідності та теплопровідності покриттів.

(4) Потрібно подальше вивчення експлуатаційних характеристик та застосування функціоналізованих композиційних покриттів графену та епоксидних смол. В якості міждисциплінарного композитних покриттів на основі графену беруть участь у багатьох галузях, таких як нестабільність вогню та стійкість епоксидних покриттів на основі графена. Неперервність і т. Д., Потребує подальшого вивчення і вивчення вченими.

(5) Впровадження кількісного контролю та характеристик функціоналізованих функціональних груп на поверхні графена, а також точний відбір функціоналізованих ділянок на поверхні графена та проектування графенової / епоксидної смоли для уточнення хімічних структур для розміщення різних застосувань фарби потребують подальшого вивчення.