Progreso de la investigación de revestimientos compuestos de resina epoxi / grafeno (1)

Debido a sus diferentes estructuras moleculares, las resinas epoxi (EP) pueden presentar diferentes propiedades. Y debido a que es fácil de mezclar con diferentes agentes de curado, diluyentes, auxiliares, etc., para preparar materiales de resina epoxi con excelentes propiedades mecánicas, mecánicas, térmicas, de adhesión, de aislamiento y anticorrosión, y es ampliamente utilizado en anticorrosión revestimientos. . Sin embargo, con la complicación del entorno de aplicación, los recubrimientos EP simples muestran algunas deficiencias: en primer lugar, debido a la mala conductividad térmica, lo que resulta en una resistencia térmica deficiente, la mayoría de EP solo es adecuado para el medio ambiente por debajo de 100 ° C; En segundo lugar, debido a la alta densidad de reticulación después del curado, como resultado, el coeficiente de fricción es alto y la resistencia al desgaste y la resistencia al impacto son deficientes. En tercer lugar, la resistividad es alta y el efecto electrostático se genera fácilmente. El cuarto es que después del curado, los defectos se generan fácilmente y la resistencia a la corrosión se ve afectada. Para aprovechar mejor las ventajas de EP, a menudo se agregan rellenos para mejorar el rendimiento.

El grafeno tiene un gran potencial para mejorar las propiedades de los materiales basados en resinas debido a su estructura cristalina única y sus excelentes propiedades físicas, y sus derivados pueden iniciar la reacción de polimerización. Dado que el grafeno tiene un área de superficie específica grande y una alta energía superficial, se aglomera fácilmente cuando se agrega como una carga a una resina epoxi, lo que afecta el rendimiento del recubrimiento. Con el fin de dispersar uniformemente el grafeno en la matriz epoxi, los investigadores han llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones. A partir de la mezcla simple inicial, se desarrolló la tecnología de dispersión ultrasónica y se utilizó un agente de acoplamiento de silano para mejorar la adhesión y la compatibilidad entre el grafeno y la resina epoxi. Se encontró que la adición de grafeno mejora el rendimiento del recubrimiento, pero cuando se agrega a una cierta cantidad, la acumulación de grafeno afectará la mejora adicional del rendimiento del recubrimiento. En los últimos años, algunos estudiosos han preparado grafeno funcionalizado por modificación del grupo funcional en la superficie del grafeno. Se encontró que a la vez que conserva las propiedades basadas en grafeno, puede mejorar la adhesión a la matriz epoxi, lo que hace que el grafeno / epoxi. La investigación sobre recubrimientos compuestos de resina ha hecho un nuevo progreso.

1. Progreso de la investigación de recubrimientos de resina de epoxi / grafeno

Desde el punto de vista del rendimiento térmico, el grafeno es el material con la conductividad térmica más alta actualmente conocida (una sola capa es de aproximadamente 5000 W / mK), ya que un relleno puede aumentar la resistencia al calor del epoxi; a partir de las propiedades mecánicas y mecánicas, el grafeno está compuesto por átomos de carbono planos sp2 sp2. Tiene alto módulo, alta resistencia y baja fuerza de corte y bajo coeficiente de fricción entre las capas de grafeno. Es fácil de transferir a la superficie de revestimiento epoxi para formar una película de transferencia. Después de combinarse con epoxi, se puede mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia al impacto del revestimiento; desde el punto de vista de las propiedades eléctricas, la resistividad teórica de la monocapa de grafeno es de aproximadamente 10-6 Ω · m, y debido a su baja densidad aparente, el epoxi es cuando se agrega una pequeña cantidad de grafeno a la resina, puede tener buena conductividad; Desde el punto de vista del rendimiento anticorrosión, debido al efecto de pequeño tamaño del grafeno y la estructura de lámina bidimensional, los defectos en el revestimiento de epoxi pueden mejorarse para que pueda ser recubierto. Se forma una capa de barrera densa en la capa para reducir la corrosión.

1.1 Propiedades térmicas

Huang Kun y otros usó grafeno como relleno para agregar resina epóxica, silicona modificada con epoxi y vinilo en tres sistemas. La resistencia a la temperatura del revestimiento de grafeno y la resistencia al envejecimiento eléctrico se probaron mediante pruebas de envejecimiento eléctrico y de cocción. El impacto del sexo Los resultados muestran que, en comparación con ningún grafeno, la resistencia a la temperatura de los tres se mejora, y después de las 500 horas de electricidad, epoxi proceso de post-curado similar, haciendo la reticulación después de curar más denso, el grafeno también se contrae más compacto, mejor calor resistencia. Yang et al. estudiaron los compuestos de lámina de grafeno (G) / nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) / resina epoxi (EP) y descubrieron que existe un efecto sinérgico entre G y MWCNT. Debido a este efecto de puente, están asociados con EP's. El área de contacto se hace más grande para evitar la aglomeración del relleno. La conductividad térmica del material compuesto se midió en 0.321 W / mK, que es 146.9% más alta que la del EP puro (0.13 W / mK).

1.2 Resistencia y dureza al desgaste

Wu Fang utilizó grafeno (G) y óxido de grafeno (GO) para mejorar la estructura interfacial entre el carburo de silicio y la resina epoxi. Experimentalmente, se midió el coeficiente de fricción del recubrimiento compuesto G / EP en fricción seca y fricción con agua de mar. El recubrimiento EP puro se redujo en un 14.5% y 33.7%, la tasa de desgaste disminuyó en 69.1% y 32.1%; El recubrimiento compuesto GO / EP redujo el coeficiente de fricción en un 15.6% y 35.5% en comparación con el recubrimiento EP puro, y la tasa de desgaste disminuyó en un 79%. Y 67.9% Ren Xiaomeng y otros prepararon compuestos G, GO / EP e investigaron sus efectos de endurecimiento y refuerzo en EP. Los resultados muestran que cuando la fracción de masa de G y GO es del 2%, la resistencia a la fractura del material compuesto aumenta un 102% y un 48,5%, respectivamente; cuando la fracción de masa de G y GO es del 1%, la resistencia del compuesto aumenta en un 18% y un 2%, respectivamente.

1.3 Propiedades eléctricas

Wang Guojian et al. usó grafeno hecho a sí mismo y nanotubos de carbono de grado comercial, fullerenos y grafito como materiales nanoconductores para agregar EP para preparar materiales compuestos y estudiar sus propiedades eléctricas. Los estudios han demostrado que G es un relleno conductivo que es superior a los nanotubos de carbono, fulerenos y grafito. Cuando la fracción de volumen de G es 0.25%, la conductividad del material compuesto experimenta un cambio repentino de percolación, lo que indica que G se ha formado en EP en este momento. Canales de red conductivos; cuando la fracción de volumen excede 0.5%, la conductividad eléctrica tiende a estabilizarse a 2.02 x 10-7 S / m. Serena et al. comparó las propiedades eléctricas de los dos mediante el uso de compuestos autoadhesivos de diamante y grafeno / epoxi. Los resultados muestran que el umbral de grafeno es mucho más bajo que el del diamante sintético. Cuando la cantidad adicional de grafeno es 0.5% (fracción de volumen), la resistividad del compuesto disminuye de 7.14 × 10 7 Ω · ma 1.02 × 10 3 Ω · m, lo que se debe al grafito. Alkene es un excelente conductor eléctrico.

1.4 Anticorrosión

Zhou Nan y otros usaron ácido gálico (GA) y epiclorohidrina (ECP) como materia prima para sintetizar resina epoxi basada en ácido gálico (GEP) como un dispersante de grafeno para preparar GEP-G / EP. Revestimiento compuesto La resistencia a la corrosión se caracterizó por utilizar la absorción de agua del recubrimiento, la curva de polarización Tafel y la prueba de niebla salina neutra. La investigación muestra que, en comparación con el recubrimiento EP puro, la resistencia a la polarización y la densidad de corriente de autocorrosión del recubrimiento aumentan en un orden de magnitud, y la tasa de absorción de agua disminuye en un 0,22% y la resistencia a la salificación también se mejora efectivamente. Wang Yuqiong y otros utilizaron poliacrilato de sodio como dispersante, se dispersaron en una centrífuga de alta velocidad durante 2 horas y luego se dispersaron ultrasónicamente durante 30 minutos para obtener una dispersión acuosa de grafeno y una resina epoxi G / acuosa con un contenido de G de 0,5% (fracción masiva) se preparó. Revestimiento compuesto E44. Los estudios han demostrado que la adición de grafeno mejora el efecto repelente al agua del epoxi a base de agua, y el coeficiente de difusión Fick del revestimiento E44 puro se reduce en 2 órdenes de magnitud; la densidad de corriente de auto-corrosión del recubrimiento E44 puro es de 0.13μA / cm2, y G / La densidad de la corriente de auto-corrosión del recubrimiento compuesto E44 es solo de 0.038 μA / cm2.