Tiến độ nghiên cứu của lớp phủ nhựa tổng hợp Graphene / Epoxy Resin （1）

Do cấu trúc phân tử khác nhau của chúng, nhựa epoxy (EP) có thể thể hiện các tính chất khác nhau. Và bởi vì nó dễ dàng trộn với các chất bảo dưỡng, chất pha loãng, chất trợ khác nhau, để chuẩn bị vật liệu nhựa epoxy với các tính chất cơ học, nhiệt, bám dính, cách nhiệt và chống ăn mòn tuyệt vời và được sử dụng rộng rãi trong chống ăn mòn lớp phủ. . Tuy nhiên, với sự phức tạp của môi trường ứng dụng, lớp phủ EP đơn giản cho thấy một số thiếu sót: Thứ nhất, do độ dẫn nhiệt kém, dẫn đến khả năng chịu nhiệt kém, hầu hết EP chỉ phù hợp với môi trường dưới 100 ° C; Thứ hai, do mật độ liên kết ngang cao sau khi bảo dưỡng, Kết quả là, hệ số ma sát cao, và khả năng chống mài mòn và khả năng chống va đập rất kém. Thứ ba, điện trở suất cao và hiệu ứng tĩnh điện dễ dàng được tạo ra. Thứ tư là sau khi bảo dưỡng, các khuyết tật được tạo ra dễ dàng và khả năng chống ăn mòn bị ảnh hưởng. Để tận dụng tốt hơn các ưu điểm của EP, chất độn thường được bổ sung để cải thiện hiệu suất.

Graphene có tiềm năng lớn trong việc cải thiện các tính chất của vật liệu dựa trên nhựa do cấu trúc tinh thể độc đáo của nó và các tính chất vật lý tuyệt vời và các dẫn xuất của nó có thể bắt đầu phản ứng trùng hợp. Vì graphene có diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt cao, nó dễ dàng bị kết tụ khi được thêm làm chất độn cho nhựa epoxy, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của lớp phủ. Để phân tán đồng đều graphene thành ma trận epoxy, các học giả đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu. Từ pha trộn đơn giản ban đầu, công nghệ phân tán siêu âm đã được phát triển, và một chất kết dính silane được sử dụng để cải thiện độ bám dính và khả năng tương thích giữa graphene và nhựa epoxy. Nó đã được tìm thấy rằng việc bổ sung graphene cải thiện hiệu suất của lớp phủ, nhưng khi thêm vào một số tiền nhất định, sự tích tụ của graphene sẽ ảnh hưởng đến việc cải thiện hơn nữa hiệu suất lớp phủ. Trong những năm gần đây, một số học giả đã chuẩn bị graphene chức năng bằng cách sửa đổi nhóm chức năng trên bề mặt graphene. Nó đã được tìm thấy rằng trong khi giữ lại các thuộc tính dựa trên graphene, nó có thể cải thiện độ bám dính cho ma trận epoxy, làm cho graphene / epoxy. Nghiên cứu về lớp phủ nhựa composite đã có những tiến bộ mới.

1. Tiến độ nghiên cứu của lớp phủ nhựa Graphene / Epoxy

Từ quan điểm hiệu suất nhiệt, graphene là vật liệu có độ dẫn nhiệt cao nhất hiện nay (một lớp đơn khoảng 5000W / mK), vì chất độn có thể làm tăng khả năng chịu nhiệt của epoxy; từ các tính chất cơ học và cơ học, Graphene bao gồm các nguyên tử carbon phẳng hỗn hợp sp2. Nó có mô đun cao, cường độ cao và lực cắt thấp và hệ số ma sát thấp giữa các lớp graphene. Nó rất dễ dàng để chuyển giao cho bề mặt lớp phủ epoxy để tạo thành một bộ phim chuyển giao. Sau khi được kết hợp với epoxy, khả năng chống mài mòn và khả năng chịu va đập của lớp phủ có thể được cải thiện; từ quan điểm về tính chất điện, điện trở suất lý thuyết của graphene đơn lớp là khoảng 10-6 Ω · m, và do mật độ khối lượng thấp của nó, epoxy là khi một lượng nhỏ graphene được thêm vào nhựa, nó có thể có tốt độ dẫn; từ quan điểm về hiệu suất chống ăn mòn, do hiệu ứng kích thước nhỏ của graphene và cấu trúc tấm hai chiều, các khuyết tật trong lớp phủ epoxy có thể được cải thiện để nó có thể được phủ. Một lớp rào cản dày đặc được hình thành trong lớp để giảm sự ăn mòn.

1.1 Tính chất nhiệt

Huang Kun và cộng sự. sử dụng graphene làm chất phụ gia để thêm epoxy, epoxy biến đổi silicone và nhựa vinyl trong ba hệ thống. Khả năng chịu nhiệt độ của lớp phủ graphene và khả năng chống lão hóa điện đã được kiểm tra bằng các thử nghiệm làm bánh và thử nghiệm lão hóa điện. Tác động của tình dục. Kết quả cho thấy so với không có graphene, sức đề kháng nhiệt độ của ba được cải thiện, và sau 500h điện, quá trình xử lý sau epoxy tương tự, tạo liên kết ngang sau khi xử lý dày đặc hơn, graphene cũng thu nhỏ hơn, nhiệt tốt hơn kháng chiến. Yang et al. nghiên cứu các tấm graphene (G) / ống nano cacbon đa vách (MWCNTs) / vật liệu tổng hợp nhựa epoxy (EP) và thấy rằng có hiệu ứng hiệp đồng giữa G và MWCNTs. Do hiệu ứng cầu nối này, chúng có liên quan đến EP. Vùng tiếp xúc trở nên lớn hơn để tránh sự tích tụ phụ. Độ dẫn nhiệt của hỗn hợp được đo là 0,321 W / mK, cao hơn 146,9% so với độ tinh khiết của EP (0,13 W / mK).

1.2 Mang sức đề kháng và độ dẻo dai

Wu Fang sử dụng graphene (G) và graphene oxide (GO) để cải thiện cấu trúc giao thoa giữa silicon carbide và nhựa epoxy. Thí nghiệm, hệ số ma sát của lớp phủ composite G / EP trong ma sát khô và ma sát nước biển được đo. Lớp phủ EP tinh khiết giảm 14,5% và 33,7%, tỷ lệ hao mòn giảm 69,1% và 32,1%; Lớp phủ composite GO / EP giảm hệ số ma sát 15,6% và 35,5% so với lớp phủ EP tinh khiết, và tỷ lệ hao mòn giảm 79%. Và 67,9%. Ren Xiaomeng và những người khác đã chuẩn bị vật liệu tổng hợp G, GO / EP, và điều tra các hiệu ứng gia cường và gia cố của chúng trên EP. Kết quả cho thấy khi phần khối lượng của G và GO là 2%, độ cứng gãy của hỗn hợp tăng tương ứng 102% và 48,5%; khi phần khối lượng của G và GO là 1%, độ mạnh của composite tăng 18% và 2%, tương ứng.

1.3 Tính chất điện

Wang Guojian et al. sử dụng graphene tự làm graphene và ống nano cacbon thương mại, fullerene và than chì làm vật liệu dẫn điện nano để thêm EP để chuẩn bị vật liệu tổng hợp và nghiên cứu tính chất điện của chúng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng G là chất độn dẫn điện vượt trội hơn các ống nano cacbon, fullerene và than chì. Khi phần thể tích của G là 0,25%, độ dẫn của vật liệu composite trải qua sự thay đổi đột ngột, cho biết G đã được hình thành trong EP tại thời điểm này. Các kênh mạng dẫn điện; khi phần thể tích vượt quá 0,5%, độ dẫn điện có xu hướng ổn định đến 2,02 x 10-7 S / m. Serena et al. so sánh các tính chất điện của hai bằng cách sử dụng vật liệu tổng hợp kim cương tự chế và graphene / epoxy. Kết quả cho thấy ngưỡng graphene thấp hơn nhiều so với kim cương tổng hợp. Khi lượng graphene bổ sung là 0,5% (thể tích phần), điện trở suất của hỗn hợp giảm từ 7,14 × 10 7 Ω · m đến 1,02 × 10 3 Ω · m, là do graphite. Alkene là một chất dẫn điện tuyệt vời.

1.4 Chống ăn mòn

Zhou Nan và những người khác sử dụng axit galic (GA) và epichlorohydrin (ECP) làm nguyên liệu để tổng hợp nhựa epoxy axit gicic (GEP) như một chất phân tán graphene để chuẩn bị GEP-G / EP. Lớp phủ composite. Khả năng chống ăn mòn được đặc trưng bằng cách sử dụng sự hấp thụ nước lớp phủ, đường cong phân cực Tafel và thử nghiệm phun muối trung tính. Nghiên cứu cho thấy so với lớp phủ EP tinh khiết, khả năng chống phân cực và mật độ dòng tự ăn mòn của lớp phủ tăng lên một bậc độ lớn, và tỷ lệ hấp thụ nước giảm 0,22%, và khả năng chống phun muối cũng được cải thiện một cách hiệu quả. Wang Yuqiong và những người khác sử dụng natri polyacrylate làm chất phân tán, phân tán trong máy ly tâm tốc độ cao trong 2 giờ, và sau đó siêu phân tán trong 30 phút để có được phân tán graphene, và nhựa epoxy G / nước với hàm lượng G 0,5% (phần khối lượng) đã được chuẩn bị. Lớp phủ composite E44. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung graphene cải thiện hiệu quả thấm nước của epoxy gốc nước, và hệ số khuếch tán Fick của lớp phủ E44 nguyên chất giảm 2 bậc độ lớn; mật độ dòng tự ăn mòn của lớp phủ E44 nguyên chất là 0.13μA / cm2 và G / Mật độ dòng tự ăn mòn của lớp phủ composite E44 chỉ 0.038 μA / cm2.