Procés de recerca de recobriments compostos de resina de grafit / epoxi (2)

2. Problemes que existeixen

Atès que el grafeno té una gran superfície específica (un valor teòric d'uns 2630 m2 / g) i una elevada energia superficial, els aglomerats i els embrions ocorren quan la quantitat de grafè és gran, el que resulta en una pobra dispersió i estabilitat en la matriu. . Per a les propietats tèrmiques i elèctriques, quan s'afegeix una petita quantitat de grafè, es pot aconseguir el llindar de percolació i el contingut de grafè augmenta encara més i la magnitud de la millora de la resistència tèrmica i la conductivitat elèctrica es fa més petita. Tanmateix, per a propietats mecàniques i mecàniques, les propietats anticorrosives, tot i que una petita quantitat de grafè pot millorar el rendiment, a causa de la seva aglomeració en el recobriment d'epoxi en una certa quantitat, provocarà esquerdes, punts de concentració d'estrès i defectes en el recobriment. Provoca un descens en el rendiment.

Wu Fang va mesurar el coeficient de fricció en la fricció seca i la fricció de l'aigua de mar dels diferents recobriments de G / EP amb un coeficient de fricció i va trobar que quan G és 1% (fracció de massa), augmentarà el coeficient de fricció i la velocitat de desgast del recobriment. I va assenyalar que això es deu al fet que el contingut de G és massa elevat, es produirà en el recobriment causat per l'aglomeració d'esquerdes, el que resulta que el recobriment és fàcil de pelar en el procés de fricció, el residu de desgast resultant augmenta el coeficient de fricció del recobriment i la taxa de desgast.

Zhi et al. utilitzava la tecnologia de dispersió ultrasònica per preparar un recobriment compost de G / EP, i es va realitzar una prova de flexió de tres punts després de la curació i es va observar la superfície de la fractura del recobriment utilitzant un microscopi electrònic d'escaneig d'emissió de camps (FE-ESM). Es va trobar que quan el contingut del grafè és 1% (fracció de massa), la dispersió en el recobriment és relativament uniforme, i quan el contingut és inferior a l'1%, la duresa del recobriment augmenta significativament. Tanmateix, quan el contingut arriba al 2%, es produirà l'aglomeració en el recobriment, que provocarà defectes per formar punts de concentració d'estrès, cosa que provoca una disminució de la duresa del recobriment.

Liu et al. va aplicar G com un inhibidor de la corrosió del sistema E44 de resina epoxi per preparar un recobriment compost de G / EP i va mesurar la corba de polarització potenciodinàmica després de col·locar-la en una solució de NaCl al 3,5% durant 48 hores.

Els resultats mostren que el potencial d'autocrosió del 0,5% (fracció de massa) G / E44 i 1% (fracció de massa) el recobriment G / E44 és significativament inferior al del recobriment E44 i la densitat de corrosió del 0,5% G / E44 (0.0551μA / cm2)) és molt inferior al 1% de recobriments G / E44 (0,934μA / cm2) i E44 (0.121μA / cm2), la qual cosa indica que l'addició de grafè millora el rendiment repelent a l'aigua dels recobriments epoxi i redueix la penetració de mitjans corrosius. . No obstant això, l'addició d'un excés de grafè aglomerarà sobre la superfície del recobriment i reduirà les propietats repel·lents d'aigua del recobriment.

3. Avanç de la recerca dels revestiments funcionals de grafè / epoxi

3.1 Grafeno funcionalitzat

A causa de la hidrofobicitat i la inertia química de la gran estructura de π en la superfície del grafè intrínsec, és fàcil de pilar i agregat en el recobriment epoxi, i és difícil que el grafè exerceixi plenament el seu rendiment en la matriu epoxi. Per resoldre aquest problema, els estudiosos nacionals i estrangers formen un nou tipus de grafè funcionalitzat afegint altres components i estructures sobre la base del grafè. Aquest grafè, tot i mantenir les seves propietats bàsiques, també impartirà una nova propietat, i també es pot orientar per optimitzar el grafè en funció de la necessitat de propietats de recobriment.

Segons l'estructura química, la funcionalització del grafeno es divideix en unió covalent i unió no covalent. L'enllaç covalent destrueix l'estructura de π en la superfície del grafè, fent que la seva superfície sigui activa. Tanmateix, la destrucció d'aquesta estructura estable conduirà a una disminució de la conductivitat elèctrica i tèrmica del grafè funcionalitzat que el grafè intrínsec. La unió no covalent es refereix a l'ús de la característica de superfície específica super-gran de grafè, que es compon d'altres partícules amb propietats excel·lents a través de l'adsorció superficial. Tot i que aquest mètode no destrueix l'estructura bàsica del grafè i conserva les característiques inherents al rendiment del grafè, l'efecte de dispersió és lleugerament inferior a l'enllaç covalent. En general, cal afegir un estabilitzador o una dispersió d'ultrasons.

Encara que la investigació sobre grafè funcionalitzat encara es troba en fase preliminar, hi ha pocs estudis sobre la seva aplicació en recobriments anticorrosius amb resina epoxi. No obstant això, alguns estudiosos han modificat la superfície del grafè a través de certs grups funcionals i han afegit resina epoxi, i han demostrat que el grafè funcionalitzat és superior al grafè pur.

3.2 Aplicació del grafè funcionalitzat en revestiments epoxídics

Ghaleb et al. es van analitzar els recobriments de temperatura de transició vítrica de Tg de G / EP i els revestiments de ch-G / EP (resina de grafeno / resina epoxi de cloroform) mitjançant calorimetria diferencial d'escaneig. Es va trobar que G / EP només té un grafè. El Tg a un volum de contingut del 0,1% és superior al de l'EP pur, mentre que totes les mostres en el ch-G / EP són més altes que les Tg de EP pur. Això és degut a que el grafè pur formarà aglomerats en el recobriment quan s'afegeix a una determinada quantitat, que afecta el rendiment del recobriment, i el grafè funcionalitzat amb cloroform pot estar ben dispersat en el recobriment.

La reducció química d'Au3 + de Martin-GALLEGO et al. modificava funcionalment la superfície del grafè amb nanopartícules d'or generades per una autodeposició a la superfície de les partícules d'or, i es dispersava l'Au / G en el recobriment epoxi curable per dispersió ultrasònica. Es va trobar que la conductivitat elèctrica d'Au-G / EP és de 4 ordres de magnitud superior a la de G / EP a la mateixa quantitat d'addició. Chen Yu va utilitzar el mètode hidrotermal, utilitzant la resina fenòlica de resina i l'òxid de grafeno com a matèria primera, la resina fenòlica preparada, el grafeno aerogel modificat (p-GA), i el va utilitzar com a material de recobriment conductor per formar un material compost amb EP. L'estudi va trobar que: a causa de l'addició de resina fenòlica de resina per fer que l'estructura de xarxa tridimensional de p-GA sigui més perfecta, una petita quantitat de p-GA pot obtenir una excel·lent conductivitat i un rendiment de blindatge electromagnètic. Quan el contingut de farciment és del 0,33% (fracció de massa), la conductivitat elèctrica és de 73 S / m, i el rendiment de blindatge electromagnètic arriba als 35 dB.

Qi et al. el silà empeltat a la superfície de l'òxid de grafeno per obtenir el grafeno (G-GO) funcionalitzat amb silanos i l'afegit a la matriu epoxi amb epoxi de cristall líquid (LCE) com a material de barreja mixt per preparar un recobriment compost de resina epoxi. . L'estudi mostra que quan el farciment mixt és del 3% [2% (fracció massiva) g-GO i 1% LCE], en comparació amb el recobriment epoxi pur, la resistència a l'impacte del recobriment compost augmenta un 132,6% i la resistència a la tracció I la força de flexió augmentar un 27,6% i un 37,5%, respectivament. S'ha millorat encara més el rendiment del grafè sense funcionar.

Ramezanzadeh et al. oxid de grafeno modificat per silès a base de gel, recobriment de resina epoxi de grafeno funcionalitzat amb silano i estudiat sil·là funcionalitzat amb òxid de grafeno per espectroscòpia d'impedància electroquímica, mètode d'aspersió salina i prova de desbloqueig catòdic. Efecte sobre el rendiment de la pintura. Els resultats van mostrar que l'òxid de grafeno modificat silanament es dispersava uniformement a la matriu epoxi, i la resistència a la corrosió del recobriment es va millorar de manera efectiva i es va reduir el desdoblament catòdic.

Tot i que l'estudi dels recobriments funcionals de resines epoxídiques de grafeno ha aconseguit diversos graus de progrés, ja que les condicions de reacció no són fàcils de controlar, el disseny de formulacions de recobriments compostos és inconvenient i no és adequat per a la producció a gran escala. Encara és necessari seguir buscant rutes de preparació simples i eficients.

4. Outlook

Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes, la gent exigeix cada vegada més el rendiment de recobriments compostos a base d'epoxi. No obstant això, a causa de que la tecnologia per a la preparació de recobriments compostos de resina de grafeno / epoxi encara no està madur, s'ha de desenvolupar en les següents àrees. l'estudi.

(1) No es limita a considerar el rendiment general dels recobriments de grafit / epoxi. Les modificacions funcionals orientades al grafè s'han d'orientar a entorns específics o s'han d'utilitzar dispersants d'alta eficiència orientats per millorar una propietat particular del recobriment.

(2) El contingut i les espècies de grups funcionals que contenen oxigen en el grafè són la base per a la selecció de molècules modificades adequades i mètodes de modificació. La preparació macro de grafè funcionalitzat amb estructura i propietats controlables hauria de ser el focus de recerca futura.

(3) Amb la millora dels requisits de protecció del medi ambient, el procés de revestiments anticorrosius a base d'aigua s'està accelerant. Els revestiments epoxídics de grafeno a base d'aigua tenen perspectives àmplies. El problema a resoldre és la dispersió del grafè en resines epoxi aquoses i la garantia de bona conductivitat i conductivitat tèrmica dels recobriments.

(4) Cal seguir estudiant les proves de rendiment i l'aplicació de recobriments compostos compostos de grafeno i resina epoxi funcionalitzats. Com a recurs multidisciplinari, els recobriments compostos a base de grafè estan implicats en molts camps, com ara retardants de flama i resistència de revestiments epoxídics basats en grafè. La continuïtat, etc., han de ser estudiades i explorades pels científics.

(5) Introducció del control quantitatiu i la caracterització del rendiment dels grups funcionals funcionalitzats a la superfície del grafè, així com la selecció precisa de llocs funcionalitzats a la superfície del grafeno i el disseny de resina de grafeno / epoxi per al refinament d'estructures químiques per adaptar-se a diferents aplicacions de Les pintures necessiten estudi addicional.