Grafiini / epoksüvaikkomposiitkihtide teadustöö edu (2)

2. Olemasolevad probleemid

Kuna grafeenil on suur eripind (teoreetiline väärtus ligikaudu 2630 m2 / g) ja kõrge pinnaenergia, aglomeraadid ja pistikud tekivad siis, kui grafeeni kogus on suur, mille tagajärjeks on poorne dispersioon ja stabiilsus maatriksis. . Termiliste ja elektriliste omaduste korral, kui lisatakse väikest kogust grafeeni, on võimalik saavutada perkolatsiooni künnis ja grafeeni sisaldus veelgi suureneb ning soojustakistuse ja elektrijuhtivuse edasise paranemise ulatus väheneb. Mehaaniliste ja mehaaniliste omaduste puhul on siiski korrosioonivastased omadused, kuigi väike kogus grafeeni võib parandada jõudlust teatud koguses epoksiidkatte segu tõttu, tekitab see pinnakatteid, stressi kontsentratsioonipunkte ja defekte. Põhjustab jõudluse vähenemist.

Wu Fang mõõtis hõõrdetegurite erineva G / EP katte hõõrdumise koefitsienti erinevate hõõrdemiste ja merevee hõõrdega hõõrdeteguriga ning leidis, et kui G on 1% (massiprotsent), suureneb hõõrdetegur ja kulumiskiirus. Ja juhtis tähelepanu, et see on tingitud G-sisaldusest on liiga suur, tekib see kattekihis, mis on tingitud pragude aglomeratsioonist, mille tulemusena on katet hõõrdeprotsessist kerge hõõruda, põhjustavad sellest tulenevad kulumisjäägid katte hõõrdetegurit ja kulumise määr.

Zhi et al. kasutati ultraheli dispersioonitehnoloogiat, et valmistada G / EP komposiitkatteid, ja pärast kattekihi kuivamist teostati kolmepunkti paindekatse ning seejärel täheldati kattekihiga kattekihi pindala, kasutades välise emissiooni skaneeriva elektronmikroskoobi (FE-ESM). Leiti, et kui grafeeni sisaldus on 1% (massiprotsent), on dispersioon kattes suhteliselt ühtlane ja kui aine sisaldus on alla 1%, suureneb katte kõvadus. Siiski, kui sisu ulatub 2% -ni, tekib pinnakattega aglomeratsioon, mis põhjustab defektidena stressi kontsentratsioonipunkte, mille tulemusena väheneb katte tugevus.

Liu et al. rakendati G korrosiooni inhibiitorina epoksüvaikule E44 süsteemi G / EP komposiitkatte valmistamiseks ja mõõdeti potentsidünaamilise polarisatsioonikõvera pärast seda, kui see viidi 48 tunni jooksul 3,5% NaCl lahusesse.

Tulemused näitavad, et korrosioonivastane potentsiaal 0,5% (massifraktsioon) G / E44 ja 1% (massifraktsioon) G / E44 kattekihis on oluliselt madalam kui E44 kattekihil ja korrosioonivoolu tihedus 0,5% G / E44 (0,0551 μA / cm2)) on tunduvalt väiksem kui 1% G / E44 (0,934 μA / cm2) ja E44 (0,121 μA / cm2) kattekiht, mis näitab, et grafeeni lisamine parandab epoksükatte vett tõrjuvat toimivust ja vähendab söövitava keskkonna sattumine. . Kuid grafeeni liigse lisamise tagajärjel katab pinda aglomeratsioon ja vähendab katte veekindlust.

3. Funktsioneeritud grafeeni / epoksükatte uurimise edenemine

3.1 Funktsioneeritav grafeen

Tänu sisemise grafeeni pinnale asuva suure π-liimühenduse hüdrofoobsusele ja keemilisele inertsusele on epoksü-katet kerge kortsutada ja agregeerida ning grafeenil on raske selle epoksümaatriksi toimivust täielikult rakendada. Selle probleemi lahendamiseks moodustavad kodumaised ja välismaised teadlased funktsioneeritava grafeeni uut tüüpi, lisades grapheeni alusel teisi komponente ja struktuure. See grafeen, säilitades samas oma põhiomadused, annab ka uue omaduse ja võib olla suunatud ka grapheeni optimeerimisele, lähtudes kattekihi omaduste vajadusest.

Keemilise struktuuri kohaselt on grafeeni funktsionaliseerimine jagatud kovalentseks sidumiseks ja mittekovalentseks sidumiseks. Kovalentne sidumine hävitab graafi pinnal π-liimitud struktuuri, muutes selle pindaktiivseks. Kuid selle stabiilse struktuuri hävitamine viib funktsionaliseeritud grafeeni elektri ja soojusjuhtivuse vähenemiseni kui sisemine graphein. Mittekovalentne sidumine viitab grapheeni ülikõrgele spetsiifilisele pindalale iseloomuliku omaduse kasutamisele, mis on ühendatud teiste osakestega, millel on suurepärased omadused pinna adsorptsiooni teel. Kuigi see meetod ei hävita grafeeni põhistruktuuri ja säilitab grafeeni loomupäraseid omadusi, on dispersiooniefekt pisut halvem kovalentse sideme saamiseks. Üldiselt on vaja lisada stabilisaatorit või ultraheli dispersiooni.

Kuigi funktsionaliseeritud grafeeni uurimine on alles esialgses etapis, on selle uuringu rakendamine epoksüvaikude korrosioonikaitsevahendites vähe. Kuid mõned teadlased on muutnud grafeeni pinda teatud funktsionaalrühmade kaudu ja lisanud epoksüvaiku ning tõestanud, et funktsionaliseeritud grafeen on puhasest grafeenist parem.

3.2. Funktsioneeritud grafeeni rakendamine epoksiidikihtides

Ghaleb et al. analüüsiti diferentsiaalse skaneeriva kalorimeetria abil G / EP katte klaasistumistemperatuuri Tg ja graafeeni / epoksüvaikuse kloroform-funktsionaliseeritud graafi / EP (kloroform-funktsionaliseeritud) katteid. Leiti, et G / EP-il on ainult grafeen. Tg sisaldus 0,1% mahuosas on kõrgem kui puhast EP-st, samas kui kõik proovid ch-G / EP-s on kõrgemad kui puhta EP-ga Tg. Seda seetõttu, et puhas grafeen moodustab kattes aglomeraate, kui see lisatakse teatud kogusele, mis mõjutab kattekihi toimimist, ja kloroformiga funktsionaliseeritud grafeen võib kattes hästi hajuda.

Martin-GALLEGO jt Au3 + keemiline redutseerimine funktsionaalselt muutis grafeeni pinda kulla nanoosakestega, mis on tekkinud kuldosakeste pinnal autodeleerumisel, ja leevendas Au / G valgukestamisel tekkinud epoksiidkattega ultraheli dispersiooniga. in. Leiti, et Au-G / EP elektrijuhtivus on ligikaudu 4 korda suurem kui G / EP puhul sama lisandiga. Chen Yu kasutas hüdrotermilist meetodit, kasutades resooli fenoolvaigu ja grafeenoksiidi tooraineks, valmistati fenoolvaiguga modifitseeritud grafeeni õhugell (p-GA) ja kasutas seda elektrit juhtiva täiteainena, et moodustada EP-le komposiitmaterjal. Uuring näitas, et tänu resooli fenoolvaigu lisamisele, mis muudab p-GA kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri ideaalsemaks, võib väike kogus p-GA saavutada suurepärase juhtivuse ja elektromagnetilise varjestuse efektiivsuse. Kui täiteaine sisaldus on 0,33% (massiprotsent), on elektrijuhtivus 73 S / m ja elektromagnetiline varjestus jõudis 35 dB-ni.

Qi et al. grafeenoksiidi pinnale poogitud silaani, et saada silaan-funktsionaliseeritud grafeen (g-GO) ja lisada see epoksü-maatriksisse vedelkristall-epoksü (LCE) segatud täitematerjalina epoksüvaikkomposiitkatte valmistamiseks. . Uuring näitab, et kui segu täiteaine on 3% [2% (massifraktsioon) g-GO ja 1% LCE], võrreldes puhta epoksiidkattega, suureneb komposiitkatte löögikindlus 132,6% ja tõmbetugevus Ja paindetugevus suurenes vastavalt 27,6% ja 37,5%. Funktsionaliseerimata grafeeni jõudlust on veelgi parandatud.

Ramezanzadeh et al. modifitseeritud grafeenoksiid geelil põhineva silaaniga, valmistatud silaaniga funktsionaliseeritud grafeenoksiid / epoksüvaik kattekiht ja uuriti silaaniga funktsionaliseeritud grafeenoksiidi elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia, soolade pihustamise meetodi ja katoodide katkemise katsega. Mõju värvi jõudlusele. Tulemused näitasid, et silaaniga modifitseeritud grafeenoksiid dispergeeriti epoksü-maatriksis ühtlaselt ja katte korrosioonikindlus paranes tõhusalt ja katoodiline disbondment vähenes.

Kuigi funktsionaliseeritud grafeeni epoksüvaikude katte uuring on saavutanud erineva edenemise taset, kuna reaktsioonitingimusi ei ole kerge kontrollida, on komposiitkatte koostisega konstruktsioon ebamugav ja see ei sobi suuremahuliseks tootmiseks. Siiski on veel vaja otsida lihtsaid ja tõhusaid ettevalmistusviise.

4. Outlook

Tänapäeva teaduse ja tehnoloogia arenguga üritavad inimesed epoksiidipõhiseid komposiitkatteid täita üha enam. Kuid kuna graafeeni / epoksüvaikude komposiitkatte valmistamise tehnoloogia pole veel küps, tuleb seda välja töötada järgmistes valdkondades. Uuring.

(1) See ei piirdu grafeeni / epoksükatuste üldise toimivuse hindamisega. Grafiini suunatud funktsionaalsed modifikatsioonid peaksid olema suunatud konkreetsele keskkonnale või tuleks spetsiaalse kattekihi omaduste parandamiseks kasutada sihtotstarbelisi suure tõhususega dispergeerivaid aineid.

(2) Hapniku sisaldavate funktsionaalrühmade sisaldus ja liik grampos on sobivate modifitseeritud molekulide ja modifitseerimismeetodite valimise aluseks. Tuleviku uurimise keskmes peaks olema kontrollitava struktuuri ja omadustega funktsionaliseeritud grafeeni makro-valmistamine.

(3) Keskkonnakaitsenõuete paranemisega kiireneb veepõhiste korrosioonikaitsete protsess. Vesipõhised grafeeni epoksükatted on laialdased väljavaated. Probleemiks lahendada on grafeeni hajumine epoksüvaikude vesilahusesse ning kattekihi hea juhtivus ja soojusjuhtivus.

(4) Tuleb täiendavalt uurida funktsionaliseeritud grafeeni ja epoksüvaikkomposiitkatte jõudluskontrolli ja rakendamist. Valdkondadevahelisena on grafeenipõhised komposiitkatted kaasatud paljudesse valdkondadesse, nagu leegiaeglustid ja grapheeni sisaldavate epoksükatte vastupidavus. Jätkusuutlikkus jne tuleb teadlastel edasi uurida ja uurida.

(5) funktsionaliseeritud funktsionaalsete rühmade kvantitatiivse kontrolli ja funktsionaalsete omaduste kirjelduse tutvustamine grafeeni pinnal, samuti graafeeni pinnale funktsionaliseeritud alade täpne valik ja graafeeni / epoksüvaigu kujundus keemiliste struktuuride täiustamiseks. värvid vajavad täiendavat uuringut.