Progresso della ricerca di rivestimenti compositi in grafene / resina epossidica (2)

2.Problemi che esistono

Dal momento che il grafene ha una grande superficie specifica (un valore teorico di circa 2630 m2 / g) e un'alta energia superficiale, agglomerati e grovigli si verificano quando la quantità di grafene è grande, con conseguente scarsa dispersione e stabilità nella matrice. . Per le proprietà termiche ed elettriche, quando viene aggiunta una piccola quantità di grafene, è possibile raggiungere la soglia di percolazione e il contenuto di grafene viene ulteriormente aumentato e l'entità dell'ulteriore miglioramento della resistenza al calore e della conduttività elettrica si riduce. Tuttavia, per le proprietà meccaniche e meccaniche, proprietà anti-corrosione, anche se una piccola quantità di grafene può migliorare le prestazioni, a causa della sua agglomerazione nel rivestimento epossidico ad una certa quantità, causerà crepe, punti di concentrazione di stress e difetti nel rivestimento. Provoca un calo delle prestazioni.

Wu Fang ha misurato il coefficiente di attrito nell'attrito a secco e l'attrito di acqua marina di diversi rivestimenti G / EP con un coefficiente di coefficiente di attrito e ha rilevato che quando G è dell'1% (frazione di massa), il coefficiente di attrito e la velocità di usura del rivestimento aumenteranno. E ha sottolineato che questo è dovuto al contenuto G è troppo alto, si verificherà nel rivestimento causato dall'agglomerazione di fessure, con il risultato che il rivestimento è facile da staccare nel processo di attrito, i detriti di usura risultanti aumentano il coefficiente di attrito del rivestimento e tasso di usura.

Zhi et al. ha utilizzato la tecnologia a dispersione ultrasonica per preparare un rivestimento composito G / EP e ha eseguito un test di flessione a tre punti dopo la polimerizzazione del rivestimento, quindi ha osservato la superficie di frattura del rivestimento utilizzando un microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo (FE-ESM). Si è trovato che quando il contenuto di grafene è 1% (frazione di massa), la dispersione nel rivestimento è relativamente uniforme e quando il contenuto è inferiore all'1%, la tenacità del rivestimento aumenta significativamente. Tuttavia, quando il contenuto raggiunge il 2%, si verificherà agglomerazione nel rivestimento, che causerà difetti a formare punti di concentrazione di stress, con conseguente diminuzione della tenacità del rivestimento.

Liu et al. applicare G come inibitore di corrosione al sistema E44 della resina epossidica per preparare un rivestimento composito G / EP e misurare la curva di polarizzazione potenziodinamica dopo averlo collocato in una soluzione di NaCl al 3,5% per 48 ore.

I risultati mostrano che il potenziale di auto-corrosione del rivestimento G / E44 dello 0,5% (frazione di massa) G / E44 e dell'1% (frazione di massa) è significativamente inferiore a quello del rivestimento E44 e la densità di corrosione dello 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2)) è molto inferiore all'1% di G / E44 (0,934μA / cm2) e E44 (0,121μA / cm2), indicando che l'aggiunta di grafene migliora le prestazioni idrorepellenti dei rivestimenti epossidici e riduce la penetrazione di mezzi corrosivi. . Tuttavia, l'aggiunta di grafene in eccesso agglomererà la superficie del rivestimento e ridurrà le proprietà idrorepellenti del rivestimento.

3. Progresso della ricerca di rivestimenti grafene / epossidici funzionalizzati

3.1 Grafene funzionalizzato

A causa dell'idrofobicità e dell'inerzia chimica della grande struttura legata con π sulla superficie del grafene intrinseco, è facile impilare e aggregare nel rivestimento epossidico ed è difficile per il grafene esercitare pienamente le sue prestazioni nella matrice epossidica. Per risolvere questo problema, gli studiosi nazionali e stranieri formano un nuovo tipo di grafene funzionalizzato aggiungendo altri componenti e strutture sulla base del grafene. Questo grafene, pur mantenendo le sue proprietà di base, conferirà anche una nuova proprietà e può anche essere mirato per ottimizzare il grafene in base alla necessità di proprietà di rivestimento.

Secondo la struttura chimica, la funzionalizzazione del grafene è suddivisa in legame covalente e legame non covalente. Il legame covalente distrugge la struttura π-legata sulla superficie del grafene, rendendo la sua superficie attiva. Tuttavia, la distruzione di questa struttura stabile porterà ad una diminuzione della conduttività elettrica e termica del grafene funzionalizzato rispetto al grafene intrinseco. Il legame non covalente si riferisce all'uso della caratteristica di superfice specifica di grafene, che è composta con altre particelle con proprietà eccellenti attraverso l'adsorbimento superficiale. Sebbene questo metodo non distrugga la struttura di base del grafene e mantenga le caratteristiche intrinseche delle prestazioni del grafene, l'effetto di dispersione è leggermente inferiore al legame covalente. In generale, è necessario aggiungere uno stabilizzatore o una dispersione ultrasonica.

Sebbene la ricerca sul grafene funzionalizzato sia ancora nella fase preliminare, ci sono pochi studi sulla sua applicazione nei rivestimenti anticorrosivi in resina epossidica. Tuttavia, alcuni studiosi hanno modificato la superficie del grafene attraverso alcuni gruppi funzionali e hanno aggiunto resina epossidica, e hanno dimostrato che il grafene funzionalizzato è superiore al grafene puro.

3.2 Applicazione del grafene funzionalizzato nei rivestimenti epossidici

Ghaleb et al. hanno analizzato la temperatura di transizione vetrosa Tg di rivestimenti G / EP e rivestimenti ch-G / EP (grafene cloroformio / resina epossidica) mediante calorimetria a scansione differenziale. È stato rilevato che G / EP ha solo grafene. La Tg con un contenuto di volume dello 0.1% è superiore a quella del puro EP, mentre tutti i campioni in ch-G / EP sono più alti della Tg di EP puro. Questo perché il grafene puro formerà agglomerati nel rivestimento quando viene aggiunto a una certa quantità, il che influisce sulle prestazioni del rivestimento e il grafene funzionalizzato con cloroformio può essere ben disperso nel rivestimento.

La riduzione chimica di Au3 + di Martin-GALLEGO et al. funzionalmente modificato la superficie del grafene con nanoparticelle d'oro generate da autodeposizione sulla superficie delle particelle d'oro, e disperso l'Au / G nel rivestimento epossidico fotopolimerizzato mediante dispersione ultrasonica. Si è constatato che la conducibilità elettrica di Au-G / EP è di circa 4 ordini di grandezza superiore a quella di G / EP alla stessa quantità di addizione. Chen Yu ha usato il metodo idrotermale, usando resolo fenolico e grafene come materia prima, preparato grafene aerogel modificato con resina fenolica (p-GA) e utilizzato come riempitivo conduttivo per formare un materiale composito con EP. Lo studio ha rilevato che: a causa dell'aggiunta di resolo fenolico per rendere più perfetta la struttura tridimensionale della rete di p-GA, una piccola quantità di p-GA può ottenere eccellenti prestazioni di conduttività e schermatura elettromagnetica. Quando il contenuto del riempitivo è dello 0,33% (frazione di massa), la conduttività elettrica è di 73 S / m e le prestazioni di schermatura elettromagnetica raggiungono i 35 dB.

Qi et al. innestato silano sulla superficie dell'ossido di grafene per ottenere grafene silanizzato-funzionalizzato (g-GO) e aggiunto alla matrice epossidica con resina epossidica a cristalli liquidi (LCE) come riempitivo miscelato per preparare un rivestimento composito di resina epossidica. . Lo studio mostra che quando il riempitivo misto è del 3% [2% (frazione di massa) g-GO e 1% LCE], rispetto al rivestimento epossidico puro, la resistenza all'urto del rivestimento composito aumenta del 132,6% e la resistenza alla trazione E la resistenza alla flessione è aumentata rispettivamente del 27,6% e del 37,5%. Le prestazioni del grafene non funzionalizzato sono state ulteriormente migliorate.

Ramezanzadeh et al. ossido di grafene modificato mediante silano a base di gel, preparato silano funzionalizzato con ossido di grafene / resina epossidica, e studiato silano funzionalizzato con ossido di grafene mediante spettroscopia di impedenza elettrochimica, metodo a nebbia salina e test di distacco catodico. Effetto sulle prestazioni della vernice. I risultati hanno mostrato che l'ossido di grafene modificato con silano è stato uniformemente disperso nella matrice epossidica, e la resistenza alla corrosione del rivestimento è stata efficacemente migliorata e lo scollamento catodico è stato ridotto.

Sebbene lo studio di rivestimenti di resina epossidica grafene funzionalizzati abbia raggiunto diversi gradi di progresso, poiché le condizioni di reazione non sono facili da controllare, la progettazione formulativa dei rivestimenti compositi è scomoda e non è adatta per la produzione su larga scala. È ancora necessario cercare percorsi di preparazione semplici ed efficienti.

4. Outlook

Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia moderna, le persone chiedono sempre più le prestazioni dei rivestimenti compositi a base epossidica. Tuttavia, a causa del fatto che la tecnologia per la preparazione di rivestimenti compositi in grafene / resina epossidica non è ancora matura, deve essere sviluppata nelle seguenti aree. lo studio.

(1) Non si limita a considerare la prestazione complessiva dei rivestimenti di grafene / resina epossidica. Le modifiche funzionali mirate del grafene dovrebbero essere mirate per ambienti specifici o disperdenti mirati ad alta efficienza dovrebbero essere usati per migliorare una particolare proprietà del rivestimento.

(2) Il contenuto e le specie di gruppi funzionali contenenti ossigeno nel grafene sono la base per selezionare le molecole modificate e i metodi di modifica adatti. La macro-preparazione del grafene funzionalizzato con struttura e proprietà controllabili dovrebbe essere al centro della ricerca futura.

(3) Con il miglioramento dei requisiti di protezione ambientale, il processo di rivestimenti anti-corrosione a base di acqua sta accelerando. Rivestimenti epossidici grafene a base d'acqua hanno ampie prospettive. Il problema da risolvere è la dispersione del grafene in resine epossidiche acquose e la garanzia di buona conduttività conduttiva e termica dei rivestimenti.

(4) È necessario studiare ulteriormente i test delle prestazioni e l'applicazione di rivestimenti compositi in grafene ed epossi-resina funzionalizzati. Come un cross-disciplinare, rivestimenti compositi a base di grafene sono coinvolti in molti campi, come la ritardanza di fiamma e la resistenza di rivestimenti epossidici a base di grafene. La continuità, ecc., Deve essere ulteriormente studiata ed esplorata dagli scienziati.

(5) Introduzione del controllo quantitativo e caratterizzazione delle prestazioni di gruppi funzionali funzionalizzati sulla superficie del grafene, nonché selezione accurata di siti funzionalizzati sulla superficie del grafene e progettazione di grafene / resina epossidica per il raffinamento di strutture chimiche per adattarsi a diverse applicazioni di le vernici necessitano di ulteriori studi.