Progrès de la recherche sur les revêtements composites de résine graphène / époxy (2)

2.Problèmes qui existent

Comme le graphène a une grande surface spécifique (une valeur théorique d'environ 2630 m2 / g) et une énergie de surface élevée, des agglomérats et des enchevêtrements apparaissent lorsque la quantité de graphène est importante, entraînant une dispersion et une stabilité médiocres dans la matrice. . Pour les propriétés thermiques et électriques, lorsqu'une petite quantité de graphène est ajoutée, le seuil de percolation peut être atteint et la teneur en graphène est encore augmentée, et l'amplitude de l'amélioration supplémentaire de la résistance thermique et de la conductivité électrique diminue. Cependant, pour les propriétés mécaniques et mécaniques, les propriétés anticorrosion, bien qu'une petite quantité de graphène peut améliorer les performances, en raison de son agglomération dans le revêtement époxy à une certaine quantité, il provoquera des fissures, des points de concentration des contraintes et des défauts dans le revêtement. Provoque une baisse des performances.

Wu Fang a mesuré le coefficient de frottement dans le frottement sec et le frottement à l'eau de mer de différents revêtements G / EP avec un coefficient de frottement et a trouvé que lorsque G est 1% (fraction massique), le coefficient de frottement augmente. Et a souligné que cela est dû à la teneur en G est trop élevé, il se produira dans le revêtement causé par l'agglomération des fissures, ce qui rend le revêtement est facile à décoller dans le processus de friction, les débris d'usure résultant augmente le coefficient de friction du revêtement et taux d'usure.

Zhi et al. a utilisé une technologie de dispersion ultrasonique pour préparer un revêtement composite G / EP et a effectué un test de flexion en trois points après durcissement du revêtement, puis observé la surface de rupture du revêtement au moyen d'un microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-ESM). Il a été trouvé que lorsque la teneur en graphène est de 1% (fraction massique), la dispersion dans le revêtement est relativement uniforme, et lorsque la teneur est inférieure à 1%, la ténacité du revêtement augmente significativement. Cependant, lorsque la teneur atteint 2%, une agglomération se produira dans le revêtement, ce qui provoquera des défauts pour former des points de concentration de contrainte, entraînant une diminution de la ténacité du revêtement.

Liu et al. appliqué G comme inhibiteur de corrosion au système de résine époxy E44 pour préparer un revêtement composite G / EP, et mesuré la courbe de polarisation potentiodynamique après l'avoir placé dans une solution de NaCl à 3,5% pendant 48 heures.

Les résultats montrent que le potentiel d'auto-corrosion de 0,5% (fraction massique) G / E44 et 1% (fraction massique) de revêtement G / E44 est significativement inférieur à celui du revêtement E44, et la densité de courant de corrosion de 0,5% G / E44 (0,0551μA / cm2)) est beaucoup plus faible que 1% G / E44 (0,934μA / cm2) et E44 (0,121μA / cm2) revêtements, indiquant que l'ajout de graphène améliore la performance hydrofuge des revêtements époxy et réduit la pénétration de milieux corrosifs. . Cependant, l'addition de graphène en excès va agglomérer la surface du revêtement et réduire les propriétés hydrofuges du revêtement.

3. Progrès de la recherche des revêtements fonctionnalisés graphène / époxy

3.1 Graphène fonctionnalisé

En raison de l'hydrophobicité et de l'inertie chimique de la grande structure liée à la surface du graphène intrinsèque, il est facile de l'empiler et de l'agréger dans le revêtement époxy, et il est difficile pour le graphène d'exercer pleinement ses performances dans la matrice époxy. Afin de résoudre ce problème, les chercheurs nationaux et étrangers forment un nouveau type de graphène fonctionnalisé en ajoutant d'autres composants et structures à base de graphène. Ce graphène, tout en conservant ses propriétés de base, conférera également une nouvelle propriété, et peut également être ciblé pour optimiser le graphène en fonction du besoin de propriétés de revêtement.

Selon la structure chimique, la fonctionnalisation du graphène est divisée en liaison covalente et en liaison non covalente. La liaison covalente détruit la structure π-liée à la surface du graphène, rendant sa surface active. Cependant, la destruction de cette structure stable entraînera une diminution de la conductivité électrique et thermique du graphène fonctionnalisé par rapport au graphène intrinsèque. La liaison non-covalente fait référence à l'utilisation de la caractéristique de surface spécifique super-large du graphène, qui est combinée à d'autres particules ayant d'excellentes propriétés par adsorption de surface. Bien que cette méthode ne détruise pas la structure de base du graphène, et conserve les caractéristiques de performance inhérentes du graphène, l'effet de dispersion est légèrement inférieur à la liaison covalente. Généralement, il est nécessaire d'ajouter un stabilisant ou une dispersion ultrasonique.

Bien que la recherche sur le graphène fonctionnalisé soit encore au stade préliminaire, il existe peu d'études sur son application dans les revêtements anti-corrosion à base de résine époxy. Cependant, certains chercheurs ont modifié la surface du graphène à travers certains groupes fonctionnels et ajouté de la résine époxy, et ont prouvé que le graphène fonctionnalisé est supérieur au graphène pur.

3.2 Application du graphène fonctionnalisé dans les revêtements époxydes

Ghaleb et al. analyse de la température de transition vitreuse Tg des revêtements G / EP et des revêtements ch-G / EP (graphène chloroforme-fonctionnalisé / résine époxy) par calorimétrie différentielle à balayage. Il a été constaté que G / EP a seulement du graphène. La Tg à une teneur en volume de 0,1% est plus élevée que celle de l'EP pur, tandis que tous les échantillons de ch-G / EP sont supérieurs à la Tg de l'EP pur. En effet, le graphène pur forme des agglomérats dans le revêtement lorsqu'il est ajouté à une certaine quantité, ce qui affecte les performances de revêtement, et le graphène fonctionnalisé avec du chloroforme peut être bien dispersé dans le revêtement.

La réduction chimique de Au3 + par Martin-GALLEGO et al. modification fonctionnelle de la surface du graphène avec des nanoparticules d'or générées par autodéposition sur la surface des particules d'or, et dispersé le Au / G dans le revêtement époxy photopolymérisable par dispersion ultrasonique. Il a été trouvé que la conductivité électrique d'Au-G / EP est supérieure d'environ 4 ordres de grandeur à celle de G / EP à la même quantité d'addition. Chen Yu a utilisé la méthode hydrothermale, en utilisant résole résine phénolique et l'oxyde de graphène comme matières premières, préparé l'aérogel de graphène modifié par résine phénolique (p-GA), et l'a utilisé comme une charge conductrice pour former un matériau composite avec EP. L'étude a révélé que: en raison de l'ajout de résine phénolique résol pour rendre la structure de réseau tridimensionnelle de p-GA plus parfaite, une petite quantité de p-GA peut obtenir une excellente conductivité et une performance de blindage électromagnétique. Lorsque la teneur en charge est de 0,33% (fraction massique), la conductivité électrique est de 73 S / m et la performance de blindage électromagnétique atteint 35 dB.

Qi et al. le silane greffé à la surface de l'oxyde de graphène pour obtenir du graphène silane-fonctionnalisé (g-GO) et ajouté à la matrice époxy avec de l'époxy à cristaux liquides (LCE) comme charge mélangée pour préparer un revêtement composite de résine époxy. . L'étude montre que lorsque la charge mélangée est de 3% [2% (fraction massique) g-GO et 1% LCE], par rapport au revêtement époxy pur, la résistance au choc du revêtement composite augmente de 132,6% et la résistance à la traction Et la résistance à la flexion a augmenté de 27,6% et 37,5%, respectivement. Les performances du graphène non fonctionnalisé ont encore été améliorées.

Ramezanzadeh et al. oxyde de graphène modifié par silane à base de gel, revêtement d'oxyde de graphène / résine époxy fonctionnalisé silane préparé et oxyde de graphène fonctionnalisé silane étudié par spectroscopie d'impédance électrochimique, méthode de pulvérisation au sel et test de décollement cathodique. Effet sur la performance de la peinture. Les résultats ont montré que l'oxyde de graphène modifié au silane était uniformément dispersé dans la matrice époxy, et la résistance à la corrosion du revêtement était efficacement améliorée et le décollement cathodique était réduit.

Bien que l'étude des revêtements de résine époxy graphène fonctionnalisée ait atteint divers degrés de progrès, parce que les conditions de réaction ne sont pas faciles à contrôler, la conception de formulation des revêtements composites est peu pratique et ne convient pas pour la production à grande échelle. Il est encore nécessaire de rechercher des voies de préparation simples et efficaces.

4. Perspectives

Avec le développement de la science et de la technologie modernes, les gens exigent de plus en plus les performances des revêtements composites à base d'époxy. Cependant, en raison du fait que la technologie pour la préparation de revêtements composites graphène / résine époxy n'est pas encore mature, elle doit être développée dans les domaines suivants. l'étude.

(1) Il ne se limite pas à considérer la performance globale des revêtements graphène / époxy. Des modifications fonctionnelles ciblées du graphène devraient être ciblées pour des environnements spécifiques ou des dispersants à haut rendement ciblés devraient être utilisés pour améliorer une propriété particulière du revêtement.

(2) La teneur et les espèces des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène dans le graphène sont la base pour la sélection des molécules modifiées appropriées et des méthodes de modification. La macro-préparation du graphène fonctionnalisé avec une structure et des propriétés contrôlables devrait faire l'objet de recherches futures.

(3) Avec l'amélioration des exigences de protection de l'environnement, le processus de revêtements anticorrosion à base d'eau s'accélère. Les revêtements époxy graphène à base d'eau ont de larges perspectives. Le problème à résoudre est la dispersion du graphène dans les résines époxy aqueuses et la garantie d'une bonne conductivité thermique et conductrice des revêtements.

(4) Les essais de performance et l'application de revêtements composites de graphène et de résine époxy fonctionnalisés doivent être étudiés plus avant. En tant que revêtements composites transversaux à base de graphène, ils sont impliqués dans de nombreux domaines, tels que l'ignifugation et la résistance des revêtements époxy à base de graphène. La continuité, etc., doit être davantage étudiée et explorée par les scientifiques.

(5) Introduction de contrôle quantitatif et de caractérisation des performances des groupes fonctionnels fonctionnalisés à la surface du graphène, ainsi que la sélection précise des sites fonctionnalisés sur la surface du graphène, et la conception de graphène / résine époxy pour le raffinement des structures chimiques pour s'adapter. les peintures doivent être étudiées plus avant.