Grafen / Epoksi Reçine Kompozit Kaplamaların Araştırma İlerlemesi （2）

2. Var olan problemler

Grafen, geniş bir spesifik yüzey alanına (yaklaşık 2630 m2 / g teorik bir değere) ve yüksek bir yüzey enerjisine sahip olduğundan, grafen miktarı büyük olduğunda aglomeralar ve sapmalar meydana gelir, bu da matriste zayıf bir dağılım ve stabilite ile sonuçlanır. . Termal ve elektriksel özellikler için, az miktarda grafen eklendiğinde, sızma eşiğine ulaşılabilir ve grafen içeriği daha da artar ve ısı direnci ve elektriksel iletkenlikteki daha fazla gelişmenin büyüklüğü küçülür. Bununla birlikte, mekanik ve mekanik özellikler için, korozyon önleyici özellikler, az miktarda grafin, performansı arttırabilmesine rağmen, epoksi kaplamasında belirli bir miktarda birikmesi nedeniyle, çatlamalara, gerilme konsantrasyon noktalarına ve kaplamada kusurlara neden olacaktır. Performansta düşüşe neden olur.

Wu Fang sürtünme katsayısı sürtünme katsayısını sürtünme katsayısı metre ile farklı G / EP kaplamalarının sürtünme katsayısını ölçtü ve G% 1 (kütle payı) olduğunda, kaplamanın sürtünme katsayısı ve aşınma oranının artacağını buldu. Bunun, G içeriğinin çok yüksek olması nedeniyle oluştuğunu, çatlağın aglomerasyonunun neden olduğu kaplamada meydana geleceğini ve bunun sonucunda, kaplamanın sürtünme işleminde sıyrılabilmesinin kolaylaşacağını, ortaya çıkan aşınma kalıntılarının kaplamanın sürtünme katsayısını arttırdığını belirtti. ve aşınma oranı.

Zhi ve diğ. bir G / EP kompozit kaplama hazırlamak için ultrasonik dispersiyon teknolojisini kullandı ve kaplama sertleştikten sonra üç noktalı bükme testi gerçekleştirdi ve daha sonra bir alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FE-ESM) kullanılarak kaplamanın kırık yüzeyini gözlemledi. Grafen içeriği% 1 (kütle fraksiyonu) olduğunda, kaplamadaki dispersiyonun nispeten muntazam olduğu ve içeriğin% 1'den az olduğu zaman, kaplamanın sertliğinin önemli ölçüde arttığı bulunmuştur. Bununla birlikte, içerik% 2'ye ulaştığında, kaplamada yığılma meydana gelecektir, bu da kusurların stres konsantrasyon noktaları oluşturmasına neden olacak ve bu da kaplamanın sertliğinde bir azalmaya yol açacaktır.

Liu ve diğ. G / EP kompozit bir kaplama hazırlamak için epoksi reçinesi E44 sistemine bir korozyon inhibitörü olarak G uygulandı ve 48 saat süreyle% 3.5 NaCI çözeltisine yerleştirildikten sonra potentiodinamik polarizasyon eğrisini ölçüldü.

Sonuçlar,% 0.5 (kütle fraksiyonu) G / E44 ve% 1 (kütle fraksiyonu) G / E44 kaplamanın kendiliğinden korozyon potansiyelinin E44 kaplamasından önemli ölçüde daha düşük olduğunu ve% 0.5 G / E44 korozyon akım yoğunluğunun olduğunu göstermektedir. (0.0551μA / cm2)),% 1 G / E44 (0.934μA / cm2) ve E44 (0.121μA / cm2) kaplamalardan çok daha düşüktür, bu da grafen ilavesinin epoksi kaplamaların su itici performansını artırdığını ve korozif ortamın nüfuzu. . Bununla birlikte, fazla grafen eklenmesi kaplamanın yüzeyinde aglomerasyona neden olur ve kaplamanın su geçirmez özelliklerini azaltır.

3. Fonksiyonel grafen / epoksi kaplamaların araştırma ilerlemesi

3.1 Fonksiyonel grafen

İntrinsik grafen yüzeyindeki büyük π-bağlı yapının hidrofobikliği ve kimyasal inertliği nedeniyle, epoksi kaplamada yığılması ve toplanması kolaydır ve grafenin epoksi matrisindeki performansını tam olarak göstermesi zordur. Bu problemi çözmek için, yerli ve yabancı alimler, grafen bazında diğer bileşen ve yapıları ekleyerek yeni bir işlevselleştirilmiş grafen oluştururlar. Bu grafen, temel özelliklerini korurken, aynı zamanda yeni bir özellik kazandıracaktır ve ayrıca kaplama özelliklerine göre grafen optimizasyonu için hedeflenebilir.

Kimyasal yapıya göre, grafenin fonksiyonelleştirilmesi kovalent bağ ve kovalent olmayan bağlanmaya bölünmüştür. Kovalent bağ, grafen yüzeyindeki π bağlı yapıyı yok eder ve yüzeyini aktif hale getirir. Bununla birlikte, bu stabil yapının tahribi, intrinsik grafenden işlevselleştirilmiş grafenin elektriksel ve termal iletkenliğinde bir azalmaya yol açacaktır. Kovalent olmayan bağlama, yüzey adsorpsiyonu yoluyla mükemmel özelliklere sahip diğer partiküller ile birleştirilen grafen süper büyük spesifik yüzey alanının karakteristiğinin kullanılmasını ifade eder. Bu yöntem grafenin temel yapısını tahrip etmemekte ve grafenin doğal performans özelliklerini muhafaza etmekteyse de, dağılma etkisi kovalent bağlanmadan biraz daha düşüktür. Genel olarak, bir stabilizatör veya ultrasonik dispersiyon eklemek gereklidir.

Fonksiyonel grafen üzerinde yapılan araştırmalar hala ilk aşamada olmasına rağmen, epoksi reçinesi anti-korozyon kaplamalarında uygulanmasına dair az sayıda çalışma bulunmaktadır. Bununla birlikte, bazı akademisyenler grafen yüzeyini belirli fonksiyonel gruplar halinde modifiye etmiş ve epoksi reçinesi eklediler ve fonksiyonel grafenlerin saf grafenden üstün olduğunu kanıtladılar.

3.2 Epoksi Kaplamalarda Fonksiyonel Grafen Uygulaması

Ghaleb ve diğ. G / EP kaplamalarının Tg cam geçiş sıcaklığı ve ch-G / EP (kloroform-fonksiyonelleştirilmiş grafen / epoksi reçinesi) kaplamalarının diferansiyel taramalı kalorimetri ile analiz edilmiştir. G / EP'nin sadece grafen olduğu bulunmuştur. % 0.1'lik bir hacim içeriğindeki Tg, saf EP'den daha yüksek iken, ch-G / EP'deki tüm numuneler, saf EP'nin Tg'sinden daha yüksektir. Bunun nedeni, kaplamada belirli bir miktara ilave edildiğinde kaplamada aglomerelar oluşturacağından, kaplama performansını etkileyeceğinden ve kloroform ile fonksiyonel hale getirilmiş grafen kaplamada iyi bir şekilde dağılabileceğidir.

Au3 + 'ın Martin-GALLEGO ve diğ. grafinin yüzeyini altın parçacıklarının yüzeyi üzerinde otomatik olarak biriktirme ile oluşturulan altın nanopartikülleri ile işlevsel olarak değiştirdi ve Au / G'yi ışıkla sertleşen epoksi kaplamanın içinde ultrasonik dispersiyon ile dağıttı. Au-G / EP'nin elektrik iletkenliğinin, aynı ekleme miktarında G / EP'ninkinden yaklaşık 4 büyüklük büyüklüğü olduğu bulunmuştur. Chen Yu, resole fenolik reçine ve hammadde olarak grafen oksit kullanarak hidrotermal yöntem kullanmış, fenolik reçinede modifiye grafen aerojel (p-GA) hazırlamıştır ve EP ile kompozit bir materyal oluşturmak için iletken bir dolgu maddesi olarak kullanılmıştır. Çalışma şu sonuca varmıştır: p-GA'nın üç boyutlu ağ yapısını daha mükemmel hale getirmek için resole fenolik reçinenin eklenmesi nedeniyle, az miktarda p-GA mükemmel iletkenlik ve elektromanyetik koruyucu performans sağlayabilir. Dolgu içeriği% 0.33 (kütle fraksiyonu) olduğunda, elektriksel iletkenlik 73 S / m'dir ve elektromanyetik koruyucu performans 35 dB'ye ulaşır.

Qi ve diğ. grafon oksit yüzeyinde grafi oksit yüzeyinde aşılanmış silanın, silanla işlevselleştirilmiş grafen (g-GO) elde edilmesi ve bir epoksi reçine kompozit kaplamanın hazırlanması için bir karışık dolgu maddesi olarak sıvı kristal epoksi (LCE) ile epoksi matrisine eklenmesi. . Çalışma, karışık dolgu maddesinin% 3 [% 2 (kütle payı) g-GO ve% 1 LCE] olduğunda, saf epoksi kaplama ile karşılaştırıldığında kompozit kaplamanın darbe direncinin% 132,6 ve çekme dayanımının arttığını göstermektedir. Eğilme mukavemeti sırasıyla% 27,6 ve% 37,5 oranında artmıştır. İşlevsiz grafen performansı daha da geliştirilmiştir.

Ramezanzadeh ve diğ. jel bazlı silan ile modifiye grafen oksit, silan fonksiyonelleştirilmiş grafen oksit / epoksi reçine kaplama ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi, tuz püskürtme yöntemi ve katodik disbondment testi ile çalışılmış silan fonksiyonelleştirilmiş grafen oksit. Boya performansına etkisi. Sonuçlar, silanla modifiye edilmiş grafen oksidin, epoksi matrisinde homojen olarak dağıldığı ve kaplamanın korozyon direncinin etkili bir şekilde arttığını ve katodik disbondmanın azaldığını gösterdi.

Fonksiyonelleştirilmiş grafen epoksi reçine kaplamalarının çalışması, farklı derecelerde ilerleme sağlamasına rağmen, reaksiyon koşullarının kontrol edilmesi kolay olmadığı için, kompozit kaplamaların formülasyon tasarımı elverişsizdir ve büyük ölçekli üretim için uygun değildir. Daha basit ve verimli hazırlık yolları aramak için hala gereklidir.

4. Outlook

Modern bilim ve teknolojinin gelişmesiyle, insanlar giderek epoksi bazlı kompozit kaplamaların performansını talep ediyorlar. Bununla birlikte, grafen / epoksi reçine kompozit kaplamaların hazırlanması için teknolojinin henüz olgunlaşmadığından, aşağıdaki alanlarda geliştirilmesi gerekmektedir. çalışma.

(1) Grafen / epoksi kaplamaların genel performansını dikkate almakla sınırlı değildir. Grafinin hedeflenen fonksiyonel modifikasyonları, belirli ortamlar için hedeflenmeli veya kaplamanın belirli bir özelliğini geliştirmek için hedeflenen yüksek verimli dispersanlar kullanılmalıdır.

(2) Grafen içerisindeki oksijen içeren fonksiyonel grupların içeriği ve türleri, uygun modifiye moleküller ve modifikasyon yöntemlerinin seçiminde temel oluşturur. Kontrol edilebilir yapısı ve özellikleri ile işlevselleştirilmiş grafenin makro hazırlanması, gelecekteki araştırmaların odak noktası olmalıdır.

(3) Çevresel koruma gereksinimlerinin iyileştirilmesiyle, su bazlı korozyon önleyici kaplamalar süreci hızlanıyor. Su bazlı grafen epoksi kaplamalar geniş beklentilere sahiptir. Çözülecek problem, grafenin sulu epoksi reçinelerinde dağılımı ve kaplamaların iyi iletken ve termal iletkenliğinin temin edilmesidir.

(4) Performans testi ve fonksiyonelleştirilmiş grafen ve epoksi reçine kompozit kaplamaların uygulanması daha fazla incelenmelidir. Disiplinler arası, grafen bazlı kompozit kaplamalar, alev geciktirme ve grafen bazlı epoksi kaplamaların direnci gibi birçok alanda yer almaktadır. Süreklilik vb. Bilim adamları tarafından araştırılmalı ve araştırılmalıdır.

(5) Grafen yüzeyindeki işlevselleştirilmiş fonksiyonel grupların kantitatif kontrol ve performans karakterizasyonunun yanı sıra grafen yüzeyindeki işlevselleştirilmiş alanların doğru seçilmesi ve kimyasal yapıların arıtılması için grafen / epoksi reçinesinin tasarımı boyalar daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyar.