Grafen / Epoksi Reçine Kompozit Kaplamaların Araştırma İlerlemesi （1）

Farklı moleküler yapıları nedeniyle, epoksi reçineler (EP) farklı özellikler sergileyebilir. Epoksi reçine malzemelerini mükemmel mekanik, mekanik, termal, yapışma, yalıtım ve korozyon önleyici özelliklerle hazırlamak için farklı sertleştirici maddeler, seyrelticiler, yardımcı maddeler vb. Ile karıştırılmasının kolay olduğu ve anti-korozyonda yaygın olarak kullanıldığı için kaplamalar. . Bununla birlikte, uygulama ortamının komplikasyonu ile, basit EP kaplamalar bazı eksiklikler göstermektedir: Birincisi, zayıf ısı iletkenliğine bağlı olarak, zayıf ısı direnci ile sonuçlanan, çoğu EP sadece 100 ° C'nin altındaki ortam için uygundur; İkincisi, kürlemeden sonra yüksek çapraz bağ yoğunluğu nedeniyle, Sonuç olarak, sürtünme katsayısı yüksektir ve aşınma direnci ve darbe direnci zayıftır. Üçüncü olarak, özdirenç yüksektir ve elektrostatik etki kolayca üretilir. Dördüncüsü, kürlemeden sonra kusurların kolayca üretilmesi ve korozyon direncinin etkilenmesidir. EP'nin avantajlarını daha iyi kullanmak için, performansı artırmak için dolgu maddeleri sıklıkla eklenir.

Grafen, kendine özgü kristal yapısı ve mükemmel fiziksel özellikleri nedeniyle reçine bazlı malzemelerin özelliklerini iyileştirmede büyük bir potansiyele sahiptir ve türevleri polimerizasyon reaksiyonunu başlatabilir. Grafen, geniş bir spesifik yüzey alanına ve yüksek bir yüzey enerjisine sahip olduğundan, bir epoksi reçinesine bir dolgu maddesi olarak eklendiğinde kolaylıkla kaplanır, böylece kaplamanın performansı etkilenir. Grafeni epoksi matrise eşit olarak dağıtmak için, alimler çok fazla araştırma yapmışlardır. İlk basit karıştırmadan, ultrasonik dispersiyon teknolojisi geliştirildi ve grafen ve epoksi reçinesi arasındaki yapışmayı ve uyumluluğunu geliştirmek için bir silan bağlama maddesi kullanıldı. Grafenin ilave edilmesinin kaplamanın performansını arttırdığı, ancak belirli bir miktara eklendiğinde, grafen birikiminin kaplama performansının daha da iyileşmesini etkileyeceği bulunmuştur. Son yıllarda, bazı araştırmacılar grafen yüzeyinde fonksiyonel grup modifikasyonu ile fonksiyonel grafen hazırlamışlardır. Grafen bazlı özellikleri korurken, epoksi matrisine yapışma ve grafen / epoksi elde edilmesini geliştirdiği bulunmuştur. Reçine kompozit kaplamalar üzerine yapılan araştırmalar yeni bir ilerleme kaydetmiştir.

1. Grafen / Epoksi Reçine Kaplamalarının Araştırma İlerlemesi

Termal performans açısından grafen, halihazırda bilinen en yüksek termal iletkenliğe sahip olan bir malzemedir (tek kat yaklaşık 5000W / mK), bir dolgu maddesi epoksi ısı direncini artırabilir; Mekanik ve mekanik özelliklerden Grafen, sp2 hibrit düzlemsel karbon atomlarından oluşmaktadır. Grafin katmanları arasında yüksek modüle, yüksek mukavemet ve düşük kesme kuvvetine ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir. Bir transfer filmi oluşturmak için epoksi kaplama yüzeyine transfer etmek kolaydır. Epoksi ile birleştirildikten sonra, kaplamanın aşınma direnci ve darbe dayanımı arttırılabilir; elektriksel özellikler açısından, grafen tek tabakanın teorik direnci yaklaşık 10-6 Ω · m'dir ve düşük kütle yoğunluğu nedeniyle, epoksi, reçineye az miktarda grafen eklendiğinde, iyi olabilir. iletkenlik; grafin ve iki boyutlu tabaka yapısının küçük boyutlu etkisinden dolayı korozyon önleyici performans açısından, epoksi kaplamadaki kusurlar, kaplanabilmesi için geliştirilebilir. Korozyonu azaltmak için tabakada yoğun bir bariyer tabakası oluşur.

1.1 Termal özellikler

Huang Kun ve diğ. Epoksi, epoksi modifiye silikon ve vinil reçineleri üç sistemde eklemek için dolgu olarak grafen kullanılır. Grafen kaplama sıcaklığı direnci ve elektriksel yaşlanma direnci pişirme ve elektrikli yaşlandırma testleri ile test edildi. Cinsiyetin etkisi. Sonuçlar, grafenle karşılaştırıldığında, üçün sıcaklık direncinin arttığını ve 500h elektriğin ardından epoksi benzeri bir son kürleme işleminin, daha yoğun kürlemeden sonra çapraz bağlanmayı sağladığını, grafenin de daha fazla küçüldüğünü göstermektedir. direnç. Yang ve diğ. grafen tabaka (G) / çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNTs) / epoksi reçine (EP) kompozitleri üzerinde çalışmış ve G ve MWCNT'ler arasında sinerjik bir etki olduğunu bulmuştur. Bu köprüleme etkisi nedeniyle, EP'lerle ilişkilidir. Dolgu aglomerasyonunu önlemek için temas alanı büyür. Kompozitin ısı iletkenliği, saf EP'nin (0.13 W / mK) değerinden% 146.9 daha yüksek olan 0.321 W / mK olacak şekilde ölçüldü.

1.2 Aşınma direnci ve tokluğu

Wu Fang, silikon karbür ve epoksi reçinesi arasındaki arayüzey yapısını iyileştirmek için grafen (G) ve grafen oksit (GO) kullanmıştır. Deneysel olarak, kuru sürtünme ve deniz suyu sürtünmesindeki G / EP kompozit kaplama sürtünme katsayısı ölçüldü. Saf EP kaplaması% 14,5 ve% 33,7 azalırken, aşınma oranı% 69,1 ve% 32,1 azalmıştır; GO / EP kompozit kaplama, saf EP kaplamaya göre% 15,6 ve% 35,5 oranında azaltılmış sürtünme katsayısını ve% 79 oranında aşınma oranını azaltmıştır. Ve% 67.9. Ren Xiaomeng ve diğerleri G, GO / EP kompozitlerini hazırladılar ve EP üzerindeki sertleştirici ve güçlendirici etkilerini araştırdılar. Sonuçlar, G ve GO'nun kütle payı% 2 olduğunda, kompozitin kırılma dayanıklılığının sırasıyla% 102 ve% 48.5 arttığı; G ve GO'nun kütle oranı% 1 olduğunda, kompozitin mukavemeti sırasıyla% 18 ve% 2 oranında artar.

1.3 Elektriksel özellikler

Wang Guojian ve diğ. kompozit hazırlamak ve elektrik özelliklerini incelemek için EP eklemek için nano-iletken malzemeler olarak self-made grafen ve ticari sınıf karbon nanotüpler, fullerenler ve grafit kullanılır. Çalışmalar G'nin karbon nanotüpler, fullerenler ve grafitlerden daha üstün bir iletken dolgu maddesi olduğunu göstermiştir. G'nin hacim oranı% 0.25 olduğunda, kompozit malzemenin iletkenliği, bu zamanda EP'de G'nin oluştuğunu belirten bir sızma ani değişim geçirir. İletken ağ kanalları; hacim fraksiyonu% 0.5'i aştığında, elektriksel iletkenlik, 2.02 x 10-7 S / m'ye stabilize olma eğilimindedir. Serena ve diğ. Özgün elmas ve grafen / epoksi kompozitler kullanarak iki elektriksel özellikleri karşılaştırdı. Sonuçlar grafen eşiğinin sentetik elmasınkinden çok daha düşük olduğunu göstermektedir. Eklenen grafen miktarı% 0.5 (hacim oranı) olduğunda, kompozitin direnci grafiteden kaynaklanan 7.14 × 10 7 Ω · m'den 1.02 × 10 3 Ω m'ye düşer. Alken mükemmel bir elektrik iletkenidir.

1.4 Anti-korozyon

Zhou Nan ve diğerleri Gall-G / EP hazırlamak için grafen bir dispersan olarak gallik asit bazlı epoksi reçinesi (GEP) sentezlemek için hammadde olarak gallik asit (GA) ve epiklorohidrin (ECP) kullanmıştır. Kompozit kaplama Korozyon direnci, kaplama suyu absorpsiyonu, Tafel polarizasyon eğrisi ve nötr tuz püskürtme testi kullanılarak karakterize edilmiştir. Araştırma, saf EP kaplaması ile karşılaştırıldığında, kaplamanın polarizasyon direnci ve kendiliğinden korozyon akım yoğunluğunun bir derece büyüklüğünde arttığını ve su emme oranının% 0.22 azaldığını ve tuz püskürtme direncinin de etkili bir şekilde arttığını göstermektedir. Wang Yuqiong ve diğerleri bir dispersan olarak sodyum poliakrilat kullandılar, 2 saat boyunca yüksek hızlı bir santrifüj içinde dağıldılar ve daha sonra bir sulu grafen dispersiyonu elde etmek için 30 dakika boyunca ultrasonik olarak dağıldılar ve% 0.5'lik bir G içeriğine sahip bir G / su bazlı epoksi reçinesi (kütle fraksiyonu) hazırlandı. E44 kompozit kaplama. Çalışmalar grafen ilavesinin su bazlı epoksinin su geçirmez etkisini artırdığını ve saf E44 kaplamanın Fick difüzyon katsayısının 2 büyüklük büyüklüğüyle azaldığını göstermiştir. Saf E44 kaplamanın kendiliğinden korozyon akımı yoğunluğu 0,13μA / cm2'dir ve G / E44 kompozit kaplamanın kendinden korozyon akımı yoğunluğu sadece 0.038 μA / cm2'dir.