Kemajuan Penelitian Graphene / Epoxy Resin Composite Coatings （1）

Karena struktur molekulnya yang berbeda, resin epoksi (EP) dapat menunjukkan sifat yang berbeda. Dan karena mudah dicampur dengan berbagai bahan pengawet, pengencer, bahan pembantu, dll., Untuk menyiapkan bahan resin epoksi dengan sifat mekanik, mekanik, termal, adhesi, insulasi dan anti-korosi yang sangat baik, dan secara luas digunakan dalam anti-korosi pelapis. . Namun, dengan komplikasi lingkungan aplikasi, pelapis EP sederhana menunjukkan beberapa kekurangan: Pertama, karena konduktivitas termal yang buruk, menghasilkan ketahanan panas yang buruk, sebagian besar EP hanya cocok untuk lingkungan di bawah 100 ° C; Kedua, karena kepadatan cross-link yang tinggi setelah pengawetan, Akibatnya, koefisien friksi tinggi, dan ketahanan aus dan resistensi dampak buruk. Ketiga, resistivitas tinggi dan efek elektrostatik mudah dihasilkan. Yang keempat adalah setelah perawatan, cacat mudah dihasilkan dan ketahanan terhadap korosi terpengaruh. Untuk lebih memanfaatkan keunggulan EP, pengisi sering ditambahkan untuk meningkatkan kinerja.

Graphene memiliki potensi besar dalam meningkatkan sifat bahan berbasis resin karena struktur kristal yang unik dan sifat fisik yang sangat baik dan turunannya dapat memulai reaksi polimerisasi. Karena graphene memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan energi permukaan yang tinggi, ia mudah teraglomerasi ketika ditambahkan sebagai pengisi ke resin epoksi, sehingga mempengaruhi kinerja lapisan. Untuk merata-ratakan graphene ke dalam matriks epoksi, para ahli telah melakukan banyak penelitian. Dari pencampuran sederhana awal, teknologi dispersi ultrasonik dikembangkan, dan silan coupling agent digunakan untuk meningkatkan adhesi dan kompatibilitas antara graphene dan resin epoxy. Ditemukan bahwa penambahan graphene meningkatkan kinerja lapisan, tetapi ketika ditambahkan ke jumlah tertentu, akumulasi graphene akan mempengaruhi peningkatan kinerja pelapisan lebih lanjut. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa ahli telah menyiapkan graphene berfungsional dengan modifikasi kelompok fungsional pada permukaan graphene. Ditemukan bahwa sementara mempertahankan sifat berbasis graphene, itu dapat meningkatkan adhesi ke matriks epoxy, membuat graphene / epoxy. Penelitian tentang pelapis komposit resin telah membuat kemajuan baru.

1. Perkembangan Penelitian Pelapisan Grafena / Epoxy Resin

Dari sudut pandang kinerja termal, graphene adalah material dengan konduktivitas termal tertinggi yang dikenal saat ini (lapisan tunggal adalah sekitar 5000W / mK), sebagai pengisi dapat meningkatkan ketahanan panas epoxy; dari sifat mekanik dan mekanik, Graphene terdiri dari atom karbon hibrida sp2 hibrid. Ini memiliki modulus tinggi, kekuatan tinggi, dan gaya geser rendah dan koefisien gesekan rendah antara lapisan graphene. Sangat mudah untuk mentransfer ke permukaan lapisan epoxy untuk membentuk film transfer. Setelah dikombinasikan dengan epoxy, ketahanan aus dan ketahanan benturan lapisan dapat ditingkatkan; dari sudut pandang sifat listrik, resistivitas teoritis dari graphene monolayer adalah sekitar 10-6 Ω · m, dan karena densitas bulk yang rendah, epoksi adalah Ketika sejumlah kecil graphene ditambahkan ke resin, dapat memiliki baik daya konduksi; dari sudut pandang kinerja anti-korosi, karena efek ukuran kecil graphene dan struktur lembar dua dimensi, cacat pada lapisan epoxy dapat ditingkatkan sehingga dapat dilapisi. Lapisan penghalang padat dibentuk di lapisan untuk mengurangi korosi.

1.1 sifat termal

Huang Kun et al. menggunakan graphene sebagai pengisi untuk menambahkan epoxy, silikon yang dimodifikasi epoxy dan resin vinil dalam tiga sistem. Ketahanan suhu lapisan graphene dan ketahanan penuaan listrik diuji dengan memanggang dan uji penuaan listrik. Dampak seks. Hasilnya menunjukkan bahwa dibandingkan dengan tidak ada graphene, ketahanan suhu dari ketiganya ditingkatkan, dan setelah 500 jam listrik, proses pasca-pengawetan epoksi yang sama, membuat ikatan silang setelah curing lebih padat, graphene juga mengecilkan lebih ringkas, panas lebih baik perlawanan. Yang dkk. mempelajari graphene sheet (G) / multi-walled carbon nanotube (MWCNTs) / epoxy resin (EP) komposit dan menemukan bahwa ada efek sinergis antara G dan MWCNTs. Karena efek menjembatani ini, mereka terkait dengan EP. Area kontak menjadi lebih besar untuk menghindari aglomerasi pengisi. Konduktivitas termal komposit diukur menjadi 0,321 W / mK, yang 146,9% lebih tinggi dari pada EP murni (0,13 W / mK).

1.2 Ketahanan aus dan ketangguhan

Wu Fang menggunakan graphene (G) dan graphene oxide (GO) untuk meningkatkan struktur antarmuka antara silikon karbida dan resin epoksi. Secara eksperimental, koefisien gesekan lapisan komposit G / EP dalam gesekan kering dan gesekan air laut diukur. Lapisan EP murni berkurang 14,5% dan 33,7%, tingkat keausan menurun sebesar 69,1% dan 32,1%; Coating komposit GO / EP mengurangi koefisien friksi sebesar 15,6% dan 35,5% dibandingkan dengan coating EP murni, dan tingkat keausan menurun sebesar 79%. Dan 67,9%. Ren Xiaomeng dan lainnya menyiapkan komposit G, GO / EP, dan menyelidiki efek ketangguhan dan penguatan mereka pada EP. Hasilnya menunjukkan bahwa ketika fraksi massa G dan GO adalah 2%, ketangguhan retak komposit meningkat 102% dan 48,5%, masing-masing; ketika fraksi massa G dan GO adalah 1%, kekuatan komposit meningkat sebesar 18% dan 2%, masing-masing.

1.3 sifat listrik

Wang Guojian dkk. digunakan graphene buatan sendiri dan karbon nanotube kelas komersial, fullerene, dan grafit sebagai bahan nano-konduktif untuk menambahkan EP untuk mempersiapkan komposit dan mempelajari sifat listrik mereka. Studi telah menunjukkan bahwa G adalah pengisi konduktif yang lebih unggul dari karbon nanotube, fullerene, dan grafit. Ketika fraksi volume G adalah 0,25%, konduktivitas material komposit mengalami perubahan mendadak perkolasi, menunjukkan bahwa G telah terbentuk dalam EP saat ini. Saluran jaringan konduktif; ketika fraksi volume melebihi 0,5%, konduktivitas listrik cenderung stabil menjadi 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. membandingkan sifat listrik dari keduanya dengan menggunakan berlian buatan sendiri dan komposit graphene / epoxy. Hasilnya menunjukkan bahwa ambang graphene jauh lebih rendah dibandingkan dengan berlian sintetis. Ketika penambahan jumlah graphene adalah 0,5% (fraksi volume), resistivitas komposit menurun dari 7,14 × 10 7 Ω · m menjadi 1,02 × 10 3 Ω · m, yang disebabkan oleh grafit. Alkena adalah konduktor listrik yang sangat baik.

1.4 Anti-korosi

Zhou Nan dan lainnya menggunakan asam galat (GA) dan epichlorohydrin (ECP) sebagai bahan baku untuk mensintesis resin epoksi berbasis asam galat (GEP) sebagai dispersan graphene untuk menyiapkan GEP-G / EP. Pelapisan komposit. Ketahanan korosi ditandai dengan menggunakan penyerapan lapisan air, kurva polarisasi Tafel dan uji semprot garam netral. Penelitian ini menunjukkan bahwa dibandingkan dengan lapisan EP murni, ketahanan polarisasi dan kerapatan arus korosi lapisan meningkat satu kali lipat, dan tingkat penyerapan air menurun 0,22%, dan ketahanan semprotan garam juga meningkat secara efektif. Wang Yuqiong dan lainnya menggunakan sodium polyacrylate sebagai dispersan, didispersikan dalam centrifuge berkecepatan tinggi selama 2 jam, dan kemudian didispersikan secara ultrasonik selama 30 menit untuk mendapatkan dispersi graphene berair, dan resin epoksi G / ditularkan melalui air dengan kandungan G 0,5% (fraksi massa) disiapkan. Lapisan komposit E44. Penelitian telah menunjukkan bahwa penambahan graphene meningkatkan efek menolak air dari epoxy yang ditularkan melalui air, dan koefisien difusi Fick dari lapisan E44 murni dikurangi dengan 2 kali lipat; kerapatan arus korosi-sendiri dari lapisan E44 murni adalah 0,13μA / cm2, dan G / Kerapatan arus korosi-sendiri dari lapisan komposit E44 hanya 0,038 μA / cm2.