Grafeno / epoksidinių dervų kompozicinių dangų tyrimai (2)

2. Egzistuojantys problemos

Kadangi graphene yra didelis specifinis paviršiaus plotas (teorinė vertė apie 2630 m2 / g) ir didelė paviršiaus energija, aglomeratai ir sąnariai atsiranda, kai grafeno kiekis yra didelis, dėl to blogas dispersija ir stabilumas matricoje. . Dėl šiluminių ir elektrinių savybių, kai yra pridėta nedidelė grafeno koncentracija, galima pasiekti perkilimo slenkstį, o grafeno kiekis toliau didėja, o tolesnio šilumos ir elektros laidumo pagerėjimo dydis tampa mažesnis. Tačiau mechaninėms ir mechaninėms savybėms yra antikorozinės savybės, nors dėl tam tikro kiekio epoksidinės dangos aglomeracijos dėl nedidelio grafeno kiekio gali pagerėti jo veikimas, dėl jo atsiras įtrūkimai, įtempių koncentracijos taškai ir defektai dangoje. Priežastis sumažina našumą.

Wu Fang išmatavo skirtingų G / EP dangų su trinties koeficiento matuokliu sausos trinties ir jūros vandens trinties koeficientą ir nustatė, kad kai G yra 1% (masės dalis), padidėja trinties koeficientas ir dangos nusidėvėjimo greitis. Ir pažymėjo, kad tai yra dėl to, kad G kiekis yra per didelis, jis atsiras dangoje, kurią sukelia plyšių aglomeracija, dėl kurios dangą lengva nulupti trinties procese, dėl to susidarančios susidėvėjimo nuolaužos didina dangos trinties koeficientą ir nusidėvėjimo greitis.

Zhi ir kt. panaudota ultragarso dispersijos technologija, skirta paruošti G / EP kompozicinę dangą, atlikus trijų taškų lenkimo bandymą po dangos išgarinimo, o po to stebėjo dangos lūžio paviršių, naudojant lauko sklidimo elektroninį mikroskopą (FE-ESM). Nustatyta, kad, kai grafeno kiekis yra 1% (masės dalis), dispersija dangoje yra gana vienoda, o kai jo kiekis yra mažesnis nei 1%, dangos stiprumas gerokai padidėja. Tačiau, kai turinys pasiekia 2%, danga susidaro aglomeracija, dėl kurios defektai sukels streso koncentracijos taškus, dėl to sumažės dangos stiprumas.

Liu ir kt. taikant G kaip korozijos inhibitorių epoksidinės dervos E44 sistemai paruošti G / EP kompozicinę dangą ir išmatuotą potenciodinaminės poliarizacijos kreivę po to, kai ją 48 valandas įdėkite į 3,5% NaCl tirpalą.

Rezultatai rodo, kad korozijos potencialas 0,5% (masės dalis) G / E44 ir 1% (masės dalis) G / E44 danga yra žymiai mažesnis nei E44 dangos storis, o korozijos srovės tankis - 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2) yra žymiai mažesnis nei 1% G / E44 (0,934 μA / cm2) ir E44 (0,121 μA / cm2) dangų, todėl grafeno pridėjimas pagerina epoksidinių dangų vandenį ir mažina įsiskverbimas į koroziją. . Tačiau, pridėjus grafeno perteklių, susidarys aglomeracija ant dangos paviršiaus ir sumažės dangų, kurios atsparios vandeniui.

3. Funkcionalizuotų grafeno / epoksidinių dangų tyrimų pažanga

3.1 Funkcionalizuotas grafenas

Dėl didelės π-surištos struktūros hidrofobiškumo ir cheminio inertiškumo ant vidinio grafeno paviršiaus, jį lengva sumontuoti ir sujungti į epoksidinę dangą, todėl graphene sunku pilnai išreikšti savo efektyvumą epoksidinėje matricoje. Norint išspręsti šią problemą, vietiniai ir užsienio mokslininkai sudaro naują funkcionalizuoto grafeno tipą, įterpdami kitus grafito elementus ir struktūras. Šis grafenas, išlaikydamas pagrindines savybes, taip pat suteiks naują nuosavybę ir taip pat gali būti nukreiptas optimizuoti graphene, atsižvelgiant į dengimo savybių poreikį.

Atsižvelgiant į cheminę struktūrą, grafeno funkcionalizacija padalijama į kovalentinius ir ne kovalentinius ryšius. Kovalentinis klijavimas sugadina π-surištą struktūrą ant grafeno paviršiaus, todėl paviršius aktyvus. Tačiau šios stabilios struktūros sunaikinimas sumažins funkcionalizuoto grafeno elektrinį ir šiluminį laidumą nei vidinis grafenas. Ne kovalentinis klijavimas reiškia, kad naudojamas labai didelis specifinis grafeno paviršiaus plotas, kurį papildo kitos dalelės, turinčios puikias savybes per paviršiaus adsorbciją. Nors šis metodas nesunaikina pagrindinės grafeno struktūros ir išlaiko grafines veikimo savybes, dispersijos poveikis šiek tiek prastesnis už kovalentinį susiejimą. Paprastai reikia pridėti stabilizatorių arba ultragarsinį dispersiją.

Nors funkcionalizuoto grafeno tyrimai dar yra preliminarioje stadijoje, tyrimai apie jo taikymą epoksidinių dervų antikorozinėse dangose yra nedaug. Tačiau kai kurie mokslininkai pakeitė grafeno paviršių per tam tikras funkcines grupes ir pridėjo epoksidinę dervą ir įrodė, kad funkcionalizuotas grafenas yra pranašesnis už grynąjį grafeną.

3.2. Funkcionalizuoto grafeno taikymas epoksidinėse dangose

Ghaleb ir kt. Išanalizuota stiklo perėjimo temperatūra Tg iš G / EP dangų ir ch-G / EP (chloroform funkcionalizuotos grafeno / epoksidinės dervos) dangomis diferencialinės skenavimo kalorimetrijos metodu. Nustatyta, kad G / EP turi tik grafeną. Tg, kurio tūris yra 0,1%, yra didesnis nei grynosios EP, o visi ch-G / EP mėginiai yra didesni nei grynojo EP tg. Taip yra todėl, kad grynas grafenas suformuoja aglomeratus dangoje, kai jis tam tikru kiekiu yra pridėtas, o tai daro įtaką dangos veikimui, o grafenas, funkcionalizuotas chloroformu, gali būti gerai išplitęs dangoje.

Martin-GALLEGO ir kt. Cheminis Au3 + sumažinimas. funkcionaliai pakeitė grafeno paviršių aukso nanodalelėmis, susidariusiomis autodepozicijoje ant aukso dalelių paviršiaus, ir išsklaidė Au / G šviesos dangoje epoksidinės dangos ultragarso dispersija. Atrodyta, kad Au-G / EP laidumas yra apie 4 laipsniais didesnis nei G / EP, tuo pačiu papildomu kiekiu. Chen Yu naudojo hidroterminį metodą, naudojant žaliavomis rezoliuotą fenolio dervą ir grafeno oksidą, paruoštą fenolio dervos modifikuotą graffeno orogelį (p-GA) ir panaudojo jį kaip laidžiojį užpildą, kad sudarytų kompozitinę medžiagą su EP. Atlikus tyrimą nustatyta, kad dėl to, kad pridedant resolinę fenolio dervą, kad p-GA erdvinė struktūra būtų tobulesnė, nedaug p-GA gali gauti puikų laidumą ir elektromagnetinį ekranavimo efektyvumą. Kai užpildo kiekis yra 0,33% (masės dalis), laidumas yra 73 S / m, o elektromagnetinio ekranavimo efektyvumas pasiekia 35 dB.

Qi ir kt. paskiepytas silanas ant grafeno oksido paviršiaus, kad gautų silanui funkcionalizuotą grafeną (g-GO) ir prideda jį prie epoksidinės matricos su skystųjų kristalų epoksi (LCE) kaip mišrus užpildas epoksidinės dervos kompozicinei dangai paruošti. . Tyrimas parodė, kad mišrus užpildas yra 3% [2% (masės dalis) g-GO ir 1% LCE], palyginti su gryna epoksidine danga, kompozicinės dangos atsparumas smūgiams padidėja 132,6%, o tempimo stipris Ir lenkimo stiprumas padidėjo atitinkamai 27,6% ir 37,5%. Nefunkcionuoto grafeno našumas buvo dar labiau patobulintas.

Ramezanzadeh ir kt. modifikuotas grafeno oksidas gelio pagrindu veikiančiame silane, paruošta silano funkcionalizuota grafeno oksido / epoksidinės dervos danga ir tyrė silano funkcionalizuotą grafeno oksidą elektrocheminio impedanso spektroskopija, druskos purškimo metodu ir katodinio disbondavimo testu. Poveikis dažų veikimui. Rezultatai parodė, kad silane modifikuotas grafeno oksidas buvo vienodai disperguotas epoksidinėse matricose, o dangos atsparumas korozijai buvo veiksmingai patobulintas ir sumažėjo katodinis disbondavimas.

Nors funkcionalizuotų grafeninių epoksidinių dervų tyrimas pasiekė skirtingą pažangos laipsnį, nes reakcijos sąlygos nėra lengva kontroliuoti, kompozicinių dangų kompozicijos konstrukcija yra nepatogu ir ji netinka didelės apimties gamybai. Vis dar reikia toliau ieškoti paprastų ir veiksmingų paruošimo maršrutų.

4. Outlook

Su šiuolaikinio mokslo ir technologijų vystymu žmonės vis dažniau reikalauja epoksidinių kompozicinių dangų. Tačiau dėl to, kad grafeno ir epoksidinių dervų kompozicinių dangų paruošimo technologija dar nėra subrendusi, ji turi būti sukurta šiose srityse. tyrimas.

(1) Neapsiribojama tik grafeno / epoksidinių dangų bendrųjų charakteristikų vertinimu. Tiksliniai grafinio funkcinio modifikavimo tikslai turėtų būti taikomi konkrečiai aplinkai, arba tiksliniai didelio efektyvumo sklaidikliai turėtų būti naudojami siekiant pagerinti tam tikrą dangos savybę.

(2) Grafene esančių deguonies funkcinių grupių kiekis ir rūšys yra tinkamų modifikuotų molekulių parinkimo ir modifikavimo metodų pagrindas. Būsimų tyrimų dėmesys turėtų būti pagrindinis funkcionalizuoto grafeno su reguliuojama struktūra ir savybėmis makrokomandas.

(3) Vykdant aplinkos apsaugos reikalavimų gerinimą, antikorozinės dangos ant vandens pagrindu pagreitėja. Grafeno epoksidinės dangos ant vandens pagrindu yra didelės perspektyvos. Problema, kurią reikia išspręsti, yra grafeno dispersija vandeninėse epoksidinėse dervose ir geros laidžios ir šilumos laidumo užtikrinimas.

(4) Būtina toliau tirti funkcionalizuotų grafeno ir epoksidinių dervų kompozicinių dangų eksploatacinių savybių tyrimus ir pritaikymą. Kaip tarpdisciplininė, sudėtingos dangos graftelinėse dangose dalyvauja daugelyje sričių, pavyzdžiui, atsparumas ugniai ir grafeno epoksidinių dangų atsparumas. Tęstinumas ir tt, mokslininkai turi toliau tobulėti ir tirti.

(5) funkcionalizuotų funkcinių grupių kiekybinės kontrolės ir funkcionalumo apibūdinimas į grafeno paviršių, taip pat tikslus funkcionalizuotų graffeninio paviršiaus vietų pasirinkimas ir grafeno / epoksidinės dervos dizainas, siekiant išplėsti cheminių struktūrų pritaikymą. dažai reikalingi tolesniam tyrimui.