Progressi nella ricerca di rivestimenti compositi in grafene / resina epossidica (1)

A causa delle loro diverse strutture molecolari, le resine epossidiche (EP) possono presentare proprietà diverse. E poiché è facile da miscelare con diversi agenti di polimerizzazione, diluenti, ausiliari, ecc., Per preparare materiali in resina epossidica con eccellenti proprietà meccaniche, meccaniche, termiche, adesive, isolanti e anti-corrosione, ed è ampiamente usato in anti-corrosione rivestimenti. . Tuttavia, con la complicazione dell'ambiente applicativo, i rivestimenti EP semplici mostrano alcune carenze: in primo luogo, a causa della scarsa conduttività termica, con conseguente scarsa resistenza al calore, la maggior parte EP è adatta solo per l'ambiente inferiore a 100 ° C; In secondo luogo, a causa dell'elevata densità del reticolo dopo la polimerizzazione, il coefficiente di attrito è elevato e la resistenza all'usura e alla resistenza all'urto sono scarse. In terzo luogo, la resistività è elevata e l'effetto elettrostatico è facilmente generato. Il quarto è che dopo la polimerizzazione, i difetti vengono facilmente generati e la resistenza alla corrosione è compromessa. Per sfruttare al meglio i vantaggi di EP, i filler vengono spesso aggiunti per migliorare le prestazioni.

Il grafene ha un grande potenziale nel migliorare le proprietà dei materiali a base di resina grazie alla sua struttura cristallina unica e alle eccellenti proprietà fisiche e ai suoi derivati che possono iniziare la reazione di polimerizzazione. Poiché il grafene ha una grande area superficiale specifica e un'elevata energia superficiale, è facilmente agglomerato quando aggiunto come riempitivo a una resina epossidica, influenzando in tal modo le prestazioni del rivestimento. Al fine di disperdere uniformemente il grafene nella matrice epossidica, gli studiosi hanno condotto molte ricerche. Dalla miscelazione iniziale semplice, è stata sviluppata la tecnologia a dispersione ultrasonica e un agente di accoppiamento silano è stato utilizzato per migliorare l'adesione e la compatibilità tra il grafene e la resina epossidica. Si è riscontrato che l'aggiunta di grafene migliora le prestazioni del rivestimento, ma quando viene aggiunta a una certa quantità, l'accumulo di grafene influirà sull'ulteriore miglioramento delle prestazioni del rivestimento. Negli ultimi anni alcuni studiosi hanno preparato grafene funzionalizzato mediante modifica di gruppi funzionali sulla superficie del grafene. È stato scoperto che, pur mantenendo le proprietà basate sul grafene, può migliorare l'adesione alla matrice epossidica, rendendo il grafene / resina epossidica. La ricerca sui rivestimenti in resina composita ha fatto nuovi progressi.

1. Progressi nella ricerca di rivestimenti in grafene / resina epossidica

Dal punto di vista delle prestazioni termiche, il grafene è il materiale con la più alta conduttività termica attualmente nota (un singolo strato è di circa 5000 W / mK), poiché un riempitivo può aumentare la resistenza al calore dell'epossidico; dalle proprietà meccaniche e meccaniche, il grafene è composto da atomi di carbonio planari ibridi sp2. Ha alto modulo, alta resistenza e bassa forza di taglio e basso coefficiente di attrito tra strati di grafene. È facile da trasferire sulla superficie del rivestimento epossidico per formare un film di trasferimento. Dopo essere stato combinato con resina epossidica, è possibile migliorare la resistenza all'usura e la resistenza all'urto del rivestimento; dal punto di vista delle proprietà elettriche, la resistività teorica del monostrato di grafene è di circa 10-6 Ω · m, e a causa della sua bassa densità apparente, la resina epossidica è Quando una piccola quantità di grafene viene aggiunta alla resina, può avere una buona conducibilità; dal punto di vista delle prestazioni anti-corrosione, a causa dell'effetto di piccole dimensioni del grafene e della struttura bidimensionale del foglio, i difetti del rivestimento epossidico possono essere migliorati in modo che possa essere rivestito. Uno strato di barriera denso è formato nello strato per ridurre la corrosione.

1.1 Proprietà termiche

Huang Kun et al. utilizzato grafene come riempitivo per aggiungere resina epossidica, silicone epossidico modificato e resina vinilica in tre sistemi. La resistenza alla temperatura del rivestimento di grafene e la resistenza all'invecchiamento sono state testate mediante test di cottura e test di invecchiamento elettrico. L'impatto del sesso. I risultati mostrano che rispetto a nessun grafene, la resistenza alle temperature dei tre è migliorata, e dopo i 500h di elettricità, processo post-indurimento epossidico simile, rendendo la reticolazione dopo la polimerizzazione più densa, anche il grafene si restringe più Compatto, calore migliore resistenza. Yang et al. ha studiato il foglio di grafene (G) / i nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT) / resina epossidica (EP) e ha scoperto che esiste un effetto sinergico tra G e MWCNT. A causa di questo effetto ponte, sono associati agli EP. L'area di contatto diventa più grande per evitare l'agglomerazione del filler. La conducibilità termica del composito è stata misurata a 0,321 W / mK, che è 146,9% superiore a quella del puro EP (0,13 W / mK).

1.2 Resistenza all'usura e resistenza

Wu Fang ha utilizzato grafene (G) e grafene ossido (GO) per migliorare la struttura interfacciale tra carburo di silicio e resina epossidica. Sperimentalmente è stato misurato il coefficiente di attrito del rivestimento composito G / EP in attrito secco e attrito di acqua di mare. Rivestimento in EP puro ridotto del 14,5% e del 33,7%, il tasso di usura è diminuito del 69,1% e del 32,1%; Il rivestimento composito GO / EP ha ridotto il coefficiente di attrito del 15,6% e del 35,5% rispetto al rivestimento EP puro e il tasso di usura è diminuito del 79%. E il 67,9%. Ren Xiaomeng e altri hanno preparato i compositi G, GO / EP e hanno studiato i loro effetti di rafforzamento e rinforzo su EP. I risultati mostrano che quando la frazione di massa di G e GO è del 2%, la resistenza alla frattura del composito aumenta del 102% e del 48,5%, rispettivamente; quando la frazione di massa di G e GO è 1%, la forza del composito aumenta del 18% e del 2%, rispettivamente.

1.3 Proprietà elettriche

Wang Guojian et al. Nanotubi di carbonio, grafite e grafite autoprodotti usati come nano-conduttivi per aggiungere EP per preparare i compositi e studiarne le proprietà elettriche. Gli studi hanno dimostrato che G è un filler conduttivo superiore ai nanotubi di carbonio, ai fullereni e alla grafite. Quando la frazione di volume di G è 0,25%, la conduttività del materiale composito subisce una variazione improvvisa di percolazione, indicando che G è stato formato in EP in questo momento. Canali di rete conduttivi; quando la frazione di volume supera lo 0,5%, la conduttività elettrica tende a stabilizzarsi a 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. ha confrontato le proprietà elettriche dei due utilizzando diamanti auto-fatti e grafene / compositi epossidici. I risultati mostrano che la soglia del grafene è molto inferiore a quella del diamante sintetico. Quando la quantità di addizione di grafene è dello 0,5% (frazione di volume), la resistività del composito diminuisce da 7,14 × 10 7 Ω · m a 1,02 × 10 3 Ω · m, che è dovuta alla grafite. L'alchene è un eccellente conduttore elettrico.

1.4 Anti-corrosione

Zhou Nan e altri hanno usato acido gallico (GA) ed epicloroidrina (ECP) come materie prime per sintetizzare la resina epossidica a base di acido gallico (GEP) come disperdente di grafene per preparare GEP-G / EP. Rivestimento composito. La resistenza alla corrosione è stata caratterizzata dall'utilizzo dell'assorbimento di acqua del rivestimento, della curva di polarizzazione Tafel e del test di nebbia salina neutra. La ricerca mostra che, rispetto al rivestimento puro EP, la resistenza di polarizzazione e la densità di corrente auto-corrosione del rivestimento aumentano di un ordine di grandezza e il tasso di assorbimento dell'acqua diminuisce dello 0,22% e anche la resistenza allo spruzzo salino viene efficacemente migliorata. Wang Yuqiong e altri hanno usato sodio poliacrilato come disperdente, disperso in una centrifuga ad alta velocità per 2 ore, quindi disperso a ultrasuoni per 30 minuti per ottenere una dispersione acquosa di grafene e una resina epossidica G / a base acquosa con un contenuto di G dello 0,5% (frazione di massa) è stato preparato. Rivestimento composito E44. Studi hanno dimostrato che l'aggiunta di grafene migliora l'effetto idrorepellente dell'epossidico all'acqua e il coefficiente di diffusione di Fick del rivestimento E44 puro è ridotto di 2 ordini di grandezza; la densità di corrente auto-corrosione del rivestimento E44 puro è 0,13 μA / cm2, e G / La densità di corrente auto-corrosiva del rivestimento composito E44 è solo 0,038 μA / cm2.