Grafēnu / epoksīdsveķu kompozītmateriālu pārklājuma izpēte (2)

2. Problēmas, kas pastāv

Tā kā grafēnam ir liela īpaša virsmas platība (teorētiskā vērtība ir apmēram 2630 m2 / g) un augsta virsmas enerģija, aglomerāti un sajūgi rodas, ja grafēna daudzums ir liels, kā rezultātā rodas slikta izkliede un stabilitāte matricā. . Termiskajām un elektriskajām īpašībām, kad tiek pievienots neliels grafēna daudzums, var sasniegt caurlaidības slieksni, un grafēna saturs tiek vēl vairāk palielināts un siltuma pretestības un elektrovadītspējas turpmākie uzlabojumi kļūst mazāki. Tomēr mehāniskām un mehāniskām īpašībām ir pretkorozijas īpašības, lai gan neliels grafēna daudzums var uzlabot veiktspēju, pateicoties tās aglomerācijai epoksīda pārklājumā noteiktā daudzumā, tā radīs plaisas, stresa koncentrācijas punktus un defektus pārklājumā. Izraisa veiktspējas kritumu.

Wu Fang mēra berzes koeficientu dažādu G / EP pārklājumu sauss berzes un jūras ūdens berzes koeficienta mērītājiem un konstatēja, ka tad, kad G ir 1% (masas daļa), palielinās berzes koeficients un pārklājuma nodiluma koeficients. Un norādīja, ka tas ir tādēļ, ka G saturs ir pārāk augsts, tas parādīsies pārklājumā, ko izraisa plaisas aglomerācija, kā rezultātā pārklājums ir viegli nožūst berzes procesā, rezultātā nodilušie gruži palielina pārklājuma berzes koeficientu un nodiluma ātrums.

Zhi et al. izmantoja ultraskaņas dispersijas tehnoloģiju, lai sagatavotu G / EP kompozītmateriālu pārklājumu, un pēc pārklāšanas tika veikts trīspunktu locīšanas tests, un pēc tam tika novērota pārklājuma lūzuma virsma, izmantojot lauka emisijas skenējošo elektronu mikroskopu (FE-ESM). Tika konstatēts, ka tad, ja grafēna saturs ir 1% (masas daļa), pārklājuma dispersija ir samērā vienota un, ja saturs ir mazāks par 1%, pārklājuma izturība būtiski palielinās. Tomēr, ja saturs sasniedz 2%, pārklājumā parādās aglomerācija, kas izraisīs defektus, veidojot stresa koncentrācijas punktus, kā rezultātā samazinās pārklājuma izturība.

Liu et al uzklāj G kā korozijas inhibitoru epoksīda sveķu E44 sistēmai, lai sagatavotu G / EP kompozītmateriālu pārklājumu, un izmēra potenciodinamiskās polarizācijas līkni pēc tam, kad tā ievietota 3,5% NaCl šķīdumā 48 stundas.

Rezultāti liecina, ka korozijas potenciāls 0.5% (masas daļa) G / E44 un 1% (masas daļa) G / E44 pārklājums ir ievērojami zemāks nekā E44 pārklājuma koeficients, un korozijas strāvas blīvums 0.5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) ir daudz zemāks par 1% G / E44 (0,934 μA / cm2) un E44 (0,121 μA / cm2) pārklājumiem, kas norāda, ka grafēna pievienošana uzlabo epoksīda pārklājumu izturību pret ūdeni un samazina kodīgumu izraisošu vielu iespiešanās. . Tomēr, pievienojot grafēna pārpalikumu, notiek apseguma virsmas pārklāšanās un samazina pārklājuma pret ūdeni atbaidošās īpašības.

3. Funkcionizēto grafēnu / epoksīda pārklājumu pētniecības progress

3.1. Grafēna funkcionalitāte

Pateicoties lielās π-saistītās struktūras hidrofobitātei un ķīmiskajai inercei raksturīgā grafēna virsmā, to var viegli sakraut un apkopot epoksīda pārklājumā, un grafēnam ir grūti pilnībā izturēt tā darbību epoksīda matricā. Lai atrisinātu šo problēmu, vietējie un ārvalstu pētnieki veido jaunu funkcionalizētā grafē tipa grafentu, pievienojot citas sastāvdaļas un struktūras, pamatojoties uz grafēnu. Šī grafēne, saglabājot tās pamatīpašības, arī piešķirs jaunu īpašību, un to var arī mērķēt, lai grafēnu optimizētu, pamatojoties uz pārklājuma īpašību nepieciešamību.

Atbilstoši ķīmiskajai struktūrai grafēna funkcionalizācija tiek sadalīta kovalentās saites un non-kovalentās saistīšanās procesā. Kovalentā savienošana graphenei iznīcina π-saistīto struktūru, padarot tās virsmu aktivizējamu. Tomēr šīs stabilās struktūras iznīcināšana novedīs pie funkcionalizētā grafēna elektriskās un siltumvadības samazināšanās nekā raksturīgais grafēns. Ne-kovalentā saite attiecas uz grafīta ļoti lielas specifiskās virsmas laukuma raksturlieluma izmantošanu, ko papildina citas daļiņas ar lieliskām īpašībām, izmantojot virsmas adsorbciju. Lai gan šī metode neiznīcina grafēna pamatstruktūru un saglabā grafēna raksturīgās darbības īpašības, dispersijas efekts ir nedaudz zemāks par kovalento savienojumu. Parasti ir nepieciešams pievienot stabilizatoru vai ultraskaņas dispersiju.

Kaut arī funkcionalizētā grafēna pētījumi joprojām ir sākotnējā stadijā, ir maz pētījumu par tā piemērošanu epoksīda sveķu pretkorozijas pārklājumos. Tomēr daži zinātnieki grafēnu virsmu pārveidoja ar dažām funkcionālām grupām un pievienoja epoksīdsveķus un pierādīja, ka funkcionēlais grafēns ir pārāks par tīru grafēnu.

3.2. Funkcionēta grafena izmantošana epoksīda pārklājumos

Ghaleb et al. analizēja G / EP pārklājumu stikla pārejas temperatūru Tg un h-G / EP (grafēna / epoksīdsveķu ar funkcionalizētu hloroformu) pārklājumus ar diferenciālo skanēšanas kalorimetriju. Tika konstatēts, ka G / EP ir tikai grafēns. Tg ar tilpuma saturu 0,1% ir augstāks nekā tīrā EP, bet visi paraugi ch-G / EP ir augstāki par Tg tīra EP. Tas ir tādēļ, ka tīrā grafēne apvalkā veidos aglomerātus, kad to pievieno noteiktā daudzumā, kas ietekmē pārklājuma veiktspēju, un graphene, kas funkcionē ar hloroformu, var būt labi izkliedēts pārklājumā.

Martin-GALLEGO et al. Ķīmiskais Au3 + samazinājums. funkcionāli modificēja grafēna virsmu ar zelta nanodaļiņām, kas radās, automatizējot uz zelta daļiņu virsmas, un izkliedējot Au / G gaismas kūšanas epoksīda pārklājumā ar ultraskaņas dispersiju. Tika konstatēts, ka Au-G / EP elektriskā vadītspēja ir apmēram 4 kārtībā lielāka nekā G / EP ar tādu pašu papildu daudzumu. Chen Yu izmantoja hidrotermisko metodi, izmantojot resolē fenola sveķus un grafēna oksīdu kā izejvielas, gatavo fenola sveķu modificētu grafēna aerogeli (p-GA) un izmantoja to kā vadītspējīgu pildvielu, lai veidotu kompozītmateriālu ar EP. Pētījumā konstatēts, ka: pateicoties rezolē esošo fenola sveķu pievienošanai, lai p-GA trīsdimensiju tīkla struktūru padarītu perfektu, neliels p-GA daudzums var iegūt lielisku vadītspēju un elektromagnētisko ekranējumu. Ja pildvielas saturs ir 0,33% (masas daļa), elektrovadītspēja ir 73 S / m, un elektromagnētiskā ekranēšanas efektivitāte sasniedz 35 dB.

Qi et al. uz grafēna oksīda virsmas pievienots silāns, lai iegūtu grafēnu (g-GO), kas satur silānu, un pievienoja to epoksīdsvarai ar šķidro kristālu epoksīdu (LCE) kā jauktu pildvielu, lai iegūtu epoksīdsveķu kompozītmateriālu pārklājumu. . Pētījums rāda, ka, ja jauktais pildījums ir 3% [2% (masas daļa) g-GO un 1% LCE], salīdzinot ar tīru epoksīda pārklājumu, kompozītmateriāla pārklājuma triecienizturība palielinās par 132,6% un stiepes izturība Un lieces spēks palielinājās attiecīgi par 27,6% un 37,5%. Neattīrītas grafēnes veikums ir vēl vairāk uzlabots.

Ramezanzadeh et al. modificēts grafēna oksīds ar želeju saturošu silānu, sagatavots silānam funkcionizēts grafēna oksīda / epoksīdsveķu pārklājums un pētīts silāna funkcionalizētais grafēna oksīds ar elektroķīmiskās impedances spektroskopiju, sāls izsmidzināšanas metodi un katoda disbondment testu. Ietekme uz krāsas veiktspēju. Rezultāti parādīja, ka silānam modificēts grafēna oksīds ir vienmērīgi izkliedēts epoksīda matricā, un pārklājuma izturība pret koroziju tika efektīvi uzlabota un katodu disbondēšana tika samazināta.

Lai gan funkcionētu grafēnu epoksīdsveķu pārklājumu pētījums ir panākis dažādu progresu pakāpi, jo reakcijas apstākļi nav viegli kontrolējami, kompozītmateriālu pārklājumu dizaina dizains ir neērts un nav piemērots liela apjoma ražošanai. Joprojām ir jāturpina meklēt vienkāršus un efektīvus sagatavošanas ceļus.

4. Outlook

Pateicoties mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju attīstībai, cilvēki aizvien vairāk pieprasa kompozītmateriālu pārklājumu ar epoksīda bāzes darbību. Tomēr, ņemot vērā faktu, ka grafēnu / epoksīdsveķu kompozītmateriālu pārklājumu sagatavošanas tehnoloģija vēl nav nobriedusi, tā ir jāattīsta šādās jomās. pētījums.

(1) Tas neaprobežojas ar grafēnu / epoksīda pārklājumu kopējo darbību. Grafēna mērķtiecīgas funkcionālās modifikācijas būtu jāplāno specifiskām vidēm vai mērķtiecīgas augstas efektivitātes disperģētājvielas jāizmanto, lai uzlabotu īpašo pārklājuma īpašību.

(2) Skābekļa satura funkcionālo grupu saturs un sugas grafē ir pamatā piemērotu modificēto molekulu un modificēšanas metožu izvēlei. Turpmāko pētījumu uzmanības centrā vajadzētu būt funkcionēlas grafēna ar regulējamu struktūru un īpašībām makroapstrāde.

(3) Ar vides aizsardzības prasību uzlabošanu paātrina pretkorozijas pārklājumu uz ūdens bāzes. Ar ūdeni saistītais grafēna epoksīda pārklājums ir plašas izredzes. Problēma, kas jāatrisina, ir grafēna izkliedēšana ūdens epoksīdsveķos, kā arī labu pārklājumu vadītspējas un siltuma vadītspējas nodrošināšana.

(4) Jāturpina pētīt funkcionalizēto grafēnu un epoksīdu sveķu kompozītu pārklājumu veiktspējas testēšanu un pielietošanu. Kā starpdisciplīnu, grafēna bāzes kompozītu pārklājumi ir iesaistīti daudzās jomās, piemēram, liesmas noturība un grafēnu bāzes epoksīda pārklājumu izturība. Nepārtrauktība utt. Zinātniekiem ir jāturpina pētīt un izpētīt.

(5) funkcionētu funkcionālo grupu kvantitatīvās kontroles un funkcionālo raksturojumu ieviešana uz grafēna virsmas, kā arī funkcionētu objektu precīza atlase uz grafēna virsmas un grafēna / epoksīda sveķu dizains ķīmisko struktūru uzlabošanai, lai pielāgotu dažādas krāsas ir jāturpina pētīt.