Progresso da pesquisa de revestimentos compostos de grafeno / resina epóxi （1）

Devido às suas diferentes estruturas moleculares, as resinas epóxi (EP) podem exibir diferentes propriedades. E porque é fácil de ser misturado com diferentes agentes de cura, diluentes, auxiliares, etc., para preparar materiais de resina epóxi com excelentes propriedades mecânicas, mecânicas, térmicas, de adesão, isolamento e anticorrosão, e é amplamente utilizado em anticorrosão revestimentos. . No entanto, com a complicação do ambiente de aplicação, os revestimentos EP simples mostram algumas deficiências: Primeiro, devido à baixa condutividade térmica, resultando em baixa resistência ao calor, a maioria EP é adequada apenas para o ambiente abaixo de 100 ° C; Em segundo lugar, devido à alta densidade de ligações cruzadas após a cura, como resultado, o coeficiente de atrito é alto e a resistência ao desgaste e a resistência ao impacto são baixas. Terceiro, a resistividade é alta e o efeito eletrostático é facilmente gerado. A quarta é que, após a cura, os defeitos são facilmente gerados e a resistência à corrosão é afetada. Para melhor utilizar as vantagens do EP, os enchimentos são frequentemente adicionados para melhorar o desempenho.

O grafeno tem grande potencial em melhorar as propriedades dos materiais à base de resina devido à sua estrutura cristalina única e excelentes propriedades físicas e seus derivados podem iniciar a reação de polimerização. Como o grafeno tem uma grande área superficial específica e uma alta energia superficial, ele é facilmente aglomerado quando adicionado como uma carga a uma resina epóxi, afetando assim o desempenho do revestimento. A fim de uniformemente dispersar o grafeno na matriz epóxi, os pesquisadores realizaram muitas pesquisas. A partir da mistura simples inicial, a tecnologia de dispersão ultrassônica foi desenvolvida, e um agente de acoplamento de silano foi usado para melhorar a aderência e compatibilidade entre o grafeno e a resina epóxi. Verificou-se que a adição de grafeno melhora o desempenho do revestimento, mas quando adicionado a uma certa quantidade, o acúmulo de grafeno afetará a melhoria adicional do desempenho do revestimento. Nos últimos anos, alguns estudiosos prepararam grafeno funcionalizado por modificação do grupo funcional na superfície do grafeno. Verificou-se que, embora mantendo as propriedades baseadas em grafeno, pode melhorar a aderência à matriz epóxi, fazendo grafeno / epóxi. Pesquisas sobre revestimentos compostos de resina fizeram novos progressos.

1. Progresso da Pesquisa de Revestimentos de Grafeno / Resina Epóxi

Do ponto de vista do desempenho térmico, o grafeno é o material com a mais alta condutividade térmica atualmente conhecida (uma única camada é de cerca de 5000W / mK), pois um filler pode aumentar a resistência ao calor do epóxi; a partir das propriedades mecânicas e mecânicas, o grafeno é composto de átomos de carbono planares híbridos sp2. Possui alto módulo, alta resistência e baixa força de cisalhamento e baixo coeficiente de atrito entre camadas de grafeno. É fácil transferir para a superfície de revestimento de epóxi para formar um filme de transferência. Depois de ser combinado com epóxi, a resistência ao desgaste e resistência ao impacto do revestimento pode ser melhorada; do ponto de vista das propriedades elétricas, a resistividade teórica da monocamada de grafeno é de cerca de 10-6 Ω · m, e devido à sua baixa densidade aparente, a epóxi é Quando uma pequena quantidade de grafeno é adicionada à resina, ela pode ter boa condutividade; do ponto de vista do desempenho anti-corrosão, devido ao pequeno efeito de tamanho do grafeno e da estrutura de folha bidimensional, os defeitos no revestimento de epóxi podem ser melhorados para que possam ser revestidos. Uma camada de barreira densa é formada na camada para reduzir a corrosão.

1.1 Propriedades térmicas

Huang Kun et al. utilizou grafeno como um enchimento para adicionar epóxi, silicone modificado com resina epóxi e resina de vinil em três sistemas. A resistência à temperatura de revestimento de grafeno e a resistência ao envelhecimento elétrico foram testadas por testes de cozimento e envelhecimento elétrico. O impacto do sexo Os resultados mostram que em comparação com nenhum grafeno, a resistência à temperatura dos três são melhorados, e após as 500h de eletricidade, epóxi processo de pós-cura semelhante, fazendo o cross-linking após a cura mais denso, grafeno também encolher mais compacto, melhor calor resistência. Yang et al. estudaram os compósitos de grafeno (G) / nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) / resinas epoxídicas (EP) e descobriram que há um efeito sinérgico entre G e MWCNTs. Devido a esse efeito de ponte, eles estão associados aos EPs. A área de contato fica maior para evitar a aglomeração de material de enchimento. A condutividade térmica do compósito foi medida em 0,321 W / mK, que é 146,9% maior que a do PE puro (0,13 W / mK).

1.2 Resistência ao desgaste e resistência

Wu Fang usou o grafeno (G) e o óxido de grafeno (GO) para melhorar a estrutura interfacial entre o carboneto de silício e a resina epóxi. Experimentalmente, o coeficiente de atrito do revestimento composto G / EP em fricção seca e fricção na água do mar foi medido. O revestimento EP puro reduziu em 14,5% e 33,7%, a taxa de desgaste diminuiu em 69,1% e 32,1%; O revestimento composto GO / EP reduziu o coeficiente de atrito em 15,6% e 35,5% em comparação com o revestimento EP puro, e a taxa de desgaste diminuiu em 79%. E 67,9%. Ren Xiaomeng e outros prepararam compostos G, GO / EP e investigaram seus efeitos de endurecimento e reforço no EP. Os resultados mostram que quando a fração de massa de G e GO é de 2%, a tenacidade à fratura do compósito aumenta 102% e 48,5%, respectivamente; quando a fração de massa de G e GO é de 1%, a resistência do compósito aumenta em 18% e 2%, respectivamente.

1.3 Propriedades Elétricas

Wang Guojian et al. usaram grafeno e nanotubos de carbono de qualidade comercial, fulerenos e grafite como materiais nano-condutores para adicionar EP para preparar compósitos e estudar suas propriedades elétricas. Estudos mostraram que o G é um preenchedor condutor que é superior aos nanotubos de carbono, fulerenos e grafite. Quando a fração volumétrica de G é 0,25%, a condutividade do material compósito sofre uma mudança súbita de percolação, indicando que G foi formado em EP neste momento. Canais de rede condutivos; quando a fração volumétrica excede 0,5%, a condutividade elétrica tende a se estabilizar para 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. comparou as propriedades elétricas dos dois usando compósitos de diamante e grafeno / epóxi feitos por eles mesmos. Os resultados mostram que o limiar do grafeno é muito menor que o do diamante sintético. Quando a quantidade de adição de grafeno é de 0,5% (fração volumétrica), a resistividade do compósito diminui de 7,14 × 10 7 m m para 1,02 × 10 3 Ω m, que é devido à grafita. Alkene é um excelente condutor elétrico.

1.4 Anti-corrosão

Zhou Nan e outros usaram ácido gálico (GA) e epicloridrina (ECP) como matéria-prima para sintetizar resina epóxi à base de ácido gálico (GEP) como um dispersante de grafeno para preparar GEP-G / EP. Revestimento composto. A resistência à corrosão foi caracterizada utilizando-se a absorção de água de revestimento, a curva de polarização de Tafel e o teste de névoa salina neutra. A pesquisa mostra que comparado com o revestimento EP puro, a resistência à polarização e a densidade de corrente de auto-corrosão do revestimento aumentam em uma ordem de grandeza, e a taxa de absorção de água diminui em 0,22%, e a resistência à névoa salina também é efetivamente melhorada. Wang Yuqiong e outros usaram poliacrilato de sódio como dispersante, dispersaram em uma centrífuga de alta velocidade por 2 horas, e então dispersaram ultrassonicamente por 30 minutos para obter uma dispersão aquosa de grafeno, e uma resina epóxi G / água com um conteúdo de 0,5% (fração de massa) foi preparada. Revestimento composto E44. Estudos mostraram que a adição de grafeno melhora o efeito repelente da água do epóxi à base de água, e o coeficiente de difusão Fick do revestimento puro de E44 é reduzido em 2 ordens de grandeza; a densidade de corrente de auto-corrosão do revestimento puro de E44 é 0,13μA / cm2, e G / A densidade de corrente de auto-corrosão do revestimento composto E44 é de apenas 0,038 μA / cm2.