Graeneeni / epoksihartsin komposiittipäällysteet (2)

2. olemassa olevat ongelmat

Koska grafeenilla on suuri spesifinen pinta-ala (teoreettinen arvo noin 2630 m2 / g) ja suuri pintaenergia, agglomeraatteja ja tangoloita esiintyy, kun grafeenimäärä on suuri, mikä johtaa matriisin huonoon dispersioon ja stabiilisuuteen. . Lämpö- ja sähköominaisuuksille, kun pieni määrä grafeenia lisätään, voidaan saavuttaa perkolointikynnys, ja grafeenipitoisuus kasvaa edelleen, ja lämmönkestävyyden ja sähkönjohtavuuden lisäparannuksen suuruus pienenee. Kuitenkin mekaanisten ja mekaanisten ominaisuuksien osalta korroosionestot, vaikka pieni määrä grafeenia voi parantaa suorituskykyä, johtuen sen agglomeroitumisesta epoksipäällysteessä tietyssä määrin, aiheuttaa halkeamia, jännityskeskipisteitä ja päällysteen vikoja. Tulos heikkenee.

Wu Fang mitattiin kitkakerroin eri G / EP-pinnoitteiden kuivalla kitkalla ja meriveden kitkalla kitkakerroinmittarilla ja havaitsi, että kun G on 1% (massajake), pinnoitteen kitkakerroin ja kulumisnopeus lisääntyvät. Ja huomautti, että tämä johtuu siitä, että G-pitoisuus on liian korkea, se tapahtuu pinnoitteessa, joka aiheutuu halkeamien agglomeroinnista, mikä johtaa pinnoitukseen helppoon kuorintaan kitkamenetelmässä, jolloin syntyvä kulumisrompi lisää pinnoitteen kitkakerrointa ja kulumisnopeus.

Zhi et ai. käytettiin ultraäänidispersio-tekniikkaa G / EP-komposiittipäällysteen valmistamiseksi ja suoritettiin kolmin pisteen taivutustesti sen jälkeen, kun pinnoite oli kovettunut ja sen jälkeen havaittiin päällysteen murtopinta käyttäen kenttäpästöjen pyyhkäisyelektronimikroskooppia (FE-ESM). Todettiin, että kun grafeenin pitoisuus on 1% (massajake), päällysteen dispersio on suhteellisen tasainen ja kun pitoisuus on pienempi kuin 1%, pinnoitteen sitkeys kasvaa merkittävästi. Kun sisältö kuitenkin saavuttaa 2%, päällysteessä esiintyy agglomeraatiota, joka aiheuttaa vikoja jännityskeskipisteiden muodostamiseksi, mikä johtaa pinnoitteen sitkeyden vähenemiseen.

Liu et ai. käytettiin G korroosionestoaineena epoksihartsi E44 -järjestelmään G / EP-komposiittipäällysteen valmistamiseksi ja mitattiin potentiodynamiikka polarisaatiokäyrä sen jälkeen, kun se oli asetettu 3,5-prosenttiseen NaCl-liuokseen 48 tunnin ajan.

Tulokset osoittavat, että 0,5%: n (massafraktio) G / E44: n ja 1%: n (massafraktio) G / E44-päällysteen itsekorroosipotentiaali on huomattavasti pienempi kuin E44-pinnoitteen ja korroosion virran tiheys 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2)) on paljon pienempi kuin 1% G / E44 (0,934μA / cm2) ja E44 (0,121μA / cm2) pinnoitteet, mikä osoittaa, että grafeenin lisääminen parantaa epoksipinnoitteiden vettä hylkivää suorituskykyä ja vähentää syövyttävän materiaalin tunkeutuminen. . Liiallinen grafeenin lisääminen kuitenkin lisää agglomeroitumista pinnoitteen pinnalle ja vähentää päällysteen vettä hylkiväominaisuuksia.

3. Funktionaalisten grafeenien / epoksipinnoitteiden tutkimushanke

3.1 Funktionaalinen grafeni

Koska sisäisen grafeenin pinnalla on suuri π-sidotun rakenteen hydrofobisuus ja kemiallinen inertti, se on helppo pinota ja yhdistää epoksipinnoitteeseen, ja grafeenin on vaikea täysin hyödyntää suorituskykyään epoksimatriisissa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi kotimaiset ja ulkomaiset tutkijat muodostavat uuden tyyppisen funktionalisoidun grafeenin lisäämällä muita komponentteja ja rakenteita grafieenin perusteella. Tämä grafeeni, säilyttäen sen perusominaisuudet, myös antaa uuden ominaisuuden, ja se voidaan myös kohdentaa optimoimaan grafeenin, joka perustuu pinnoitusominaisuuksien tarpeeseen.

Kemiallisen rakenteen mukaan grafeenin funktionalisointi on jaettu kovalenttiseen sitoutumiseen ja ei-kovalenttiseen sitoutumiseen. Kovalenttinen sidos tuhoaa π-sidotun rakenteen grafeenin pinnalla, jolloin sen pinta on aktiivinen. Kuitenkin tämän stabiilin rakenteen tuhoaminen johtaa funktionalisoidun grafeenin sähköisen ja lämmönjohtavuuden vähenemiseen kuin sisäisen grafeeni. Ei-kovalenttinen sitoutuminen viittaa gra- dienin super-suuren spesifisen pinta-alan ominaisuu- teen, joka on yhdistetty muihin hiukkasiin, joilla on erinomaiset ominaisuudet pinta-adsorption kautta. Vaikka tämä menetelmä ei tuhoa grafeenin perusrakennetta ja säilyttää grafeenin luontaiset suorituskykyominaisuudet, dispergoiva vaikutus on hieman alhaisempi kuin kovalenttinen sidos. Yleensä on välttämätöntä lisätä stabilisaattori tai ultraäänidispersio.

Vaikka funktionalisoidun grafeenin tutkimus on vielä alkuvaiheessa, sen soveltamisesta epoksihartsin korroosionestopinnoitteissa on vain vähän tutkimuksia. Kuitenkin jotkut tutkijat ovat muuttaneet grafeenin pintaa tiettyjen funktionaalisten ryhmien ja lisättyä epoksihartsia käyttäen ja osoittaneet, että funktionalisoitu grafeeni on parempi kuin puhdas grafeni.

3.2 Funktionaalisen grafieenin käyttö epoksipinnoitteissa

Ghaleb et ai. analysoitiin G / EP-pinnoitteiden lasittumislämpötila Tg ja ch-G / EP (kloroformi-funktionalisoidut grafeenin / epoksihartsin) pinnoitteet differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrialla. Todettiin, että G / EP: llä on vain grafienia. Tg-tilavuusprosentti on 0,1% suurempi kuin puhtaan EP: n, kun taas kaikki näytteet ch-G / EP: ssä ovat korkeammat kuin puhtaan EP: n Tg. Tämä johtuu siitä, että puhdas grafeni muodostaa päällysteen agglomeraatit, kun se lisätään tiettyyn määrään, joka vaikuttaa pinnoitustasoon, ja kloroformilla funktionaloitu grafeenia voidaan hyvin dispergoida päällysteeseen.

Au3 +: n kemiallinen vähentäminen Martin-GALLEGO et al. funktionaalisesti modifioi grafeenin pintaa kullan nanohiukkasten avulla, jotka syntyvät autodepositiolla kultahiukkasten pinnalla ja dispergoi Au / G: n kevyesti kovetettuun epoksipinnoitteeseen ultraäänidispersion avulla. että Au-G / EP: n sähkönjohtavuus on noin 4 suuruusluokkaa suurempaa kuin G / EP: n sähkönjohtavuus samalla lisäysmäärällä. Chen Yu käytti hydrotermistä menetelmää käyttäen resolifenolihartsia ja grafeenin oksidia raaka-aineena, valmisteli fenolihartsilla modifioitua grafeenin ilmamelua (p-GA) ja käytti sitä johtavaan täyteaineeseen EP: n yhdistelmämateriaalin muodostamiseksi. Tutkimuksessa todettiin, että koska resolifenolihartsin lisääminen p-GA: n kolmiulotteisen verkko- rakenteen täydentämiseksi tekee pienestä määrästä p-GA: ää, saadaan erinomainen johtavuus ja sähkömagneettinen suojauskyky. Kun täyteainepitoisuus on 0,33% (massajake), sähkönjohtavuus on 73 S / m ja sähkömagneettinen suojauskyky saavuttaa 35 dB.

Qi et ai. (g-GO) ja lisäsi se epoksi- matriisiin nestekideepoksilla (LCE) sekoitettuina täyteaineena epoksihartsikomposiittipäällysteen valmistamiseksi. . Tutkimus osoittaa, että sekoitetun täyteaineen ollessa 3% [2% (massajake) g-GO ja 1% LCE] verrattuna puhtaaseen epoksipinnoitteeseen komposiittikerroksen iskunkestävyys kasvaa 132,6% ja vetolujuus Taivutuslujuus kasvoi 27,6% ja vastaavasti 37,5%. Unfunkcionoituneen grafeenin suorituskykyä on parannettu edelleen.

Ramezanzadeh et ai. modifioitu grafeenin oksidi geelipohjaisella silaanilla, valmistettu silaanifunktionaalinen grafeenin oksidi / epoksihartsipäällyste ja tutkittu silaanifunktionaalinen grafeenin oksidi elektrokemiallisella impedanssispektroskopialla, suolamenetelmällä ja katodisen hajoamistestin avulla. Vaikutus maalien suorituskykyyn. Tulokset osoittivat, että silaanimodifioitu grafeenin oksidi dispergoitiin tasaisesti epoksimatriisiin, ja päällysteen korroosionkestävyys parani tehokkaasti ja katodinen hajoaminen väheni.

Vaikka funktionalisoiduista grafeneepoksihartsipinnoitteista tehdyllä tutkimuksella on saavutettu vaihtelevia etenemisasteita, koska reaktio-olosuhteita ei ole helppo hallita, komposiittipinnoitteiden formulaatiosuunnittelu on hankalaa eikä se sovellu laajamittaiseen tuotantoon. On edelleen tarpeen etsiä yksinkertaisia ja tehokkaita valmistusreittejä.

4. Outlook

Nykyaikaisen tieteen ja teknologian kehityksen myötä ihmiset vaativat entistä enemmän epoksipohjaisten komposiittipinnoitteiden suorituskykyä. Koska tekniikka grafeenin / epoksihartsin komposiittipinnoitteiden valmistamiseksi ei kuitenkaan vielä ole kypsä, se on kehitettävä seuraavilla alueilla. tutkimus.

(1) Se ei rajoitu vain graeneeni / epoksipinnoitteiden yleisen suorituskyvyn tarkasteluun. Grafeenin kohdennettuja funktionaalisia muunnelmia tulisi kohdentaa tiettyihin ympäristöihin tai kohdennettuja tehokkaita dispergointiaineita olisi käytettävä päällysteen ominaisuuden parantamiseksi.

(2) Happea sisältävien funktionaalisten ryhmien sisältö ja lajit grafeenissa ovat perusta sopivien modifioitujen molekyylien ja modifikaatiomenetelmien valinnalle. Tulevan tutkimuksen painopisteen tulisi olla funktionalisoidun grafeenin makrovalmistelu, jolla on hallittavissa oleva rakenne ja ominaisuudet.

(3) Ympäristönsuojeluvaatimusten parantamisen myötä vesipohjaisten korroosionestoprosessien prosessi kiihtyy. Vesipohjaisilla grafeenipinnoilla on laaja näkymät. Ratkaistava ongelma on grafeenin dispergointi vesipitoisissa epoksihartseissa ja takaa hyvän päällysteen johtavan ja lämmönjohtavuuden.

(4) Suorituskykyä ja funktionaalisten grafeenien ja epoksihartsikomposiittipäällysteiden käyttöä on tutkittava edelleen. Monitieteellisiksi grafeenipohjaisiksi komposiittipinnoitteiksi ovat mukana monilla aloilla, kuten liekin hidastuvuus ja grafeenipohjaisten epoksipinnoitteiden kestävyys. Jatkuvuutta jne., Tutkijoita on tutkittava ja tutkittava edelleen.

(5) Funktionaalisten funktionaalisten ryhmien kvantitatiivinen kontrollointi ja suorituskyky karakterisointi grafeenin pinnalla sekä tarkka valikoima funktionaalisia paikkoja grabenin pinnalla ja grafisen / epoksihartsin suunnittelu kemiallisten rakenteiden hienosäätöä varten. maalit tarvitsevat lisätutkimuksia.