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石墨烯/环氧树脂复合涂料研讨展开,188金博宝在线,xpj5o33i.com
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石墨烯/环氧树脂复合188金博宝研讨展开
2019年06月06日    阅览量:9791    新闻来源:环氧树脂及运用  |  投稿
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 环氧树脂(EP)因具有不同的分子结构,能够表现出不同的功用。且因为易与不同的固化剂、稀释剂、助剂等混合运用,制备出具有优异的机械、力学、热学、粘结性、绝缘和防腐功用的环氧树脂资料,而被广泛运用于防腐188金博宝。但跟着运用环境复杂化,单纯的EP188金博宝表现出一些缺乏:一是因为热导率低导致耐热性差,大都EP只适用于100℃以下的环境;二是因固化后交联密度大,以致于冲突系数高,耐磨性和耐冲击性差;三是电阻率高易发作静电效应;四是固化后易发作缺点,影响防腐功用188金博宝在线xpj5o33i.com。为更好地使用EP的长处,常参加填料以改进功用。

石墨烯因其共同的晶体结构和优异的物理功用及其衍生物可引发聚合反响等特色,引进柔性链段,在改进树脂基资料功用方面具有巨大的潜力。因为石墨烯的比外表积大、外表能高,作为填料增加到环氧树脂中时易聚会,然后影响188金博宝功用。为将石墨烯均匀涣散到环氧基体中,学者们进行了很多研讨。从开始的简略混合,展开到超声涣散技能,然后使用硅烷偶联剂改进石墨烯与环氧树脂之间的接合性和相容性。研讨发现:石墨烯的参加利于进步188金博宝功用,但当增加到一定量时,因为石墨烯的堆积会影响188金博宝功用的进一步进步。近几年,部分学者经过对石墨烯外表进行官能团润饰,制备出了功用化石墨烯,发现其在保存石墨烯根本特性的一起,可改进与环氧基体的接合性,使得石墨烯/环氧树脂复合188金博宝的研讨有了新的展开。

1 石墨烯/环氧树脂188金博宝的研讨展开

从热学功用来看,石墨烯是现在所知具有最高热导率的资料(单层约为5000W/mK),作为填料参加可进步环氧的耐热性;从机械功用和力学功用来看,石墨烯由sp2杂化的平面碳原子构成,具有高模量、高强度,且石墨烯层间具有较低的剪切力和低冲突系数,简单搬运到环氧涂层对偶外表构成搬运膜,与环氧复合运用后可进步涂层的耐磨性与耐冲击性;从电学功用来看,石墨烯单层理论电阻率约为10-6Ω·m,且因为其堆密度低,在环氧树脂中增加少数石墨烯时就能够具有杰出的导电性;从防腐功用来看,因为石墨烯的小尺度效应和二维片层结构,可改进环氧涂层中的缺点,使其可在涂层中构成细密的阻隔层,然后减轻腐蚀。

1.1 热学功用

黄坤等以石墨烯为填料参加到环氧、环氧改性有机硅、乙烯基树脂3个系统中,经过烘烤实验和电热老化实验测验了石墨烯对涂层耐温性和电热耐老化性的影响。结果标明:与不加石墨烯比较,三者的耐温性都得到了进步,且在通电500h后,环氧呈现相似后固化的进程,使得固化后交联更细密,石墨烯缩短也更紧凑,耐热性更好。Yang等经过研讨石墨烯片(G)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/环氧树脂(EP)复合资料,发现G与MWCNTs之间存在协同效应,因为这种桥接作用,使得其与EP的触摸面积变大,防止填料聚会。测得复合资料热导率为0.321W/mK,较纯EP(0.13W/mK)进步了146.9%。

1.2 耐磨增韧功用

伍方将石墨烯(G)和氧化石墨烯(GO)用于改进碳化硅与环氧树脂之间的界面结构,实验测得G/EP复合涂层在干冲突和海水冲突中的冲突系数较纯EP涂层下降了14.5%和33.7%,磨损率下降了69.1%和32.1%;GO/EP复合涂层的冲突系数较纯EP涂层下降了15.6%和35.5%,磨损率下降了79%和67.9%。任小孟等制备了G、GO/EP复合资料,调查两者对EP的增韧增强作用。研讨标明:当G与GO质量分数为2%时,复合资料的开裂耐性别离增加102%和48.5%;当G与GO质量分数为1%时,复合资料的强度别离增加18%和2%。

1.3 电学功用

王国建等经过克己的石墨烯与商业级碳纳米管、富勒烯以及石墨别离作为纳米导电资料参加EP中制备复合资料,研讨其电学功用。研讨标明:G是一种优于碳纳米管、富勒烯和石墨的导电填料,当G的体积分数为0.25%时,复合资料的电导率发作渗流骤变,阐明此刻G已经在EP中构成了导电网络通道;当体积分数超越0.5%时,电导率趋于安稳到达2.02×10-7S/m。Serena等经过克己的金刚石和石墨烯/环氧树脂复合资料,对比了两者的电学功用。结果标明:石墨烯的阈值远低于人工金刚石,当石墨烯增加量为0.5%(体积分数)时,复合资料的电阻率从7.14×107Ω·m下降到1.02×103Ω·m,这是因为石墨烯是一种优异的电导体。

1.4 防腐功用

周楠等以生物基没食子酸(GA)和环氧氯丙烷(ECP)为质料,合成了没食子酸基环氧树脂(GEP),并以此作为石墨烯涣散剂,制备了GEP-G/EP复合涂层。经过使用涂层吸水率、Tafel极化曲线和中性盐雾测验对防腐功用进行了表征。研讨标明:比较纯EP涂层,该涂层极化电阻和自腐蚀电流密度进步了1个数量级,且吸水率下降了0.22%,耐盐雾性也得到了有用进步。王玉琼等以聚丙烯酸钠作为涣散剂,经过高速离心机涣散2h,再超声涣散30min后,得到了石墨烯水性涣散液,并制备了G含量为0.5%(质量分数)的G/水性环氧树脂E44复合涂层。研讨标明:石墨烯的参加进步了水性环氧的隔水作用,且较纯E44涂层的Fick扩散系数下降了2个数量级;纯E44涂层自腐蚀电流密度为0.13μA/cm2,而G/E44复合涂层的自腐蚀电流密度仅为0.038μA/cm2

2 存在的问题

因为石墨烯比外表积大(理论值约为2630m2/g)、外表能高,在环氧树脂中加量较大时会发作聚会和缠结,导致其在基体中的涣散性、安稳性欠安。关于热学和电学功用来说,当增加少数石墨烯时,就能够到达渗流阈值,持续增加石墨烯含量,对耐热性和导电性进一步进步的起伏变小。但关于机械和力学功用、防腐功用,少数的石墨烯尽管能够进步功用,可到一定量时因为其在环氧涂层中的聚会,会在涂层中构成裂纹、应力集中点和缺点,然后构成功用的下降。

伍方经过冲突系数测量仪测量了不同含量G/EP涂层的干冲突和海水冲突中的冲突系数,发现当G为1%(质量分数)时,涂层的冲突系数和磨损率会上升。并指出这是因为G含量过高时,会在涂层中发作聚会构成裂纹,导致涂层在冲突进程中易脱落,发作的磨屑增加了涂层的冲突系数和磨损率。

Zhi等使用超声涣散技能制备了G/EP复合188金博宝,并在涂层固化后进行三点曲折实验,再使用场发射扫描电子显微镜(FE-ESM)调查涂层的开裂面。研讨发现当石墨烯含量为1%(质量分数)时在涂层中涣散较均匀,且当含量小于1%时188金博宝的耐性显着增加。但当含量到达2%时在涂层中会发作聚会,然后发作缺点构成应力集中点,导致188金博宝的耐性下降。

Liu等将G作为缓蚀剂参加到环氧树脂E44系统中制备了G/EP复合涂层,并在3.5%的NaCl溶液中放置48h后测得了动电位极化曲线。研讨标明:0.5%(质量分数)G/E44与1%(质量分数)G/E44涂层的自腐蚀电位显着低于E44涂层,且0.5%G/E44的腐蚀电流密度(0.0551μA/cm2)远低于1%G/E44(0.934μA/cm2)和E44(0.121μA/cm2)涂层,阐明石墨烯的参加使得环氧涂层的隔水功用得到了进步,下降了腐蚀介质的浸透。但增加过量的石墨烯会在涂层外表发作聚会,下降涂层的隔水功用。

3 功用化石墨烯/环氧188金博宝的研讨展开

3.1 功用化石墨烯

因为本征石墨烯外表的大π键结构具有疏水性和化学慵懒,在环氧涂猜中易堆叠集合,导致石墨烯在环氧基体中难以充分发挥功用。为处理这一问题,国内外学者经过在石墨烯的根底上增加其他成分和结构,构成一种新式的功用化石墨烯。这种石墨烯在坚持原有根本功用的一起,还会赋予一种新的特性,而且也能够依据对188金博宝功用的需求对石墨烯进行针对性的优化。

依照化学结构来看,石墨烯的功用化分为共价结合和非共价结合。共价结合是经过损坏石墨烯外表的π键结构,使其外表活性化,但这一安稳结构的损坏,会导致功用化石墨烯比本征石墨烯在导电、导热等功用上有所下降。非共价结合是指使用石墨烯具有的超大比外表积这一特色,经过外表吸附的办法,与其他具有优异功用的粒子复合起来。这种办法尽管没有对石墨烯的根本结构发作损坏,坚持了石墨烯固有的功用特色,但涣散作用略逊于共价结合,一般需求增加安稳剂或进行超声涣散。

尽管关于功用化石墨烯的研讨还处于初步阶段,将其运用于环氧树脂防腐188金博宝的研讨还较少。但已有部分学者经过某些官能团对石墨烯外表进行润饰后,参加环氧系统中,并证明了功用化石墨烯优于单纯的石墨烯的增加作用。

3.2 功用化石墨烯在环氧涂猜中的运用

Ghaleb等经过差示扫描量热仪剖析了G/EP涂层和ch-G/EP(氯仿功用化石墨烯/环氧树脂)涂层的玻璃转化温度Tg,发现G/EP中只要在石墨烯体积含量为0.1%时的Tg高于纯EP,而ch-G/EP中的一切样品都高于纯EP的Tg。这是因为单纯的石墨烯在增加到一定量时会在涂层中构成聚会影响涂层功用,而经过氯仿功用化后的石墨烯能够很好地涣散在涂层中。

Martin-GALLEGO等经过Au3+的化学复原,以在金粒子外表发作的自堆积所发作的金纳米粒子对石墨烯外表进行了功用化润饰,并经过超声涣散将Au/G涣散在光固化环氧涂猜中。研讨发现:在相同的增加量下,Au-G/EP的电导率要比G/EP高出约4个数量级。陈宇采用水热法,以甲阶酚醛树脂和氧化石墨烯作为质料,制备了酚醛树脂润饰的石墨烯气凝胶(p-GA),并以此作为导电填料与EP构成复合资料。研讨发现:因为甲阶酚醛树脂的参加使得p-GA的三维网络结构愈加完善结实,增加少数的p-GA就能够取得优异的导电功用和电磁屏蔽功用。当填料含量为0.33%(质量分数)时,电导率为73S/m,电磁屏蔽功用到达35dB。

Qi等在氧化石墨烯外表接枝了硅烷,得到了硅烷功用化石墨烯(g-GO),并与液晶环氧(LCE)作为混合填料参加到环氧基体中,制备了环氧树脂复合188金博宝。研讨标明:当混合填料为3%时[2%(质量分数)g-GO和1%LCE],与纯环氧涂层比较,复合涂层的耐冲击性进步了132.6%,抗拉强度和抗弯强度别离进步了27.6%和37.5%。较未功用化的石墨烯功用有了进一步进步。

Ramezanzadeh等经过凝胶基硅烷润饰了氧化石墨烯,制备了硅烷功用化氧化石墨烯/环氧树脂涂层,并经过电化学阻抗谱、盐雾法和阴极剥离实验研讨了硅烷功用化氧化石墨烯对188金博宝功用的影响。研讨标明:经过扫描电子显微镜调查到经硅烷润饰的氧化石墨烯在环氧基体中涣散均匀,且涂层的防腐功用得到了有用进步,阴极剥离现象削减。

功用化石墨烯环氧树脂188金博宝的研讨尽管取得了不同程度的展开,但因为反响条件不易操控,复合188金博宝的配方规划不方便,不适合大规模制备,还需进一步寻求简洁高效的制备道路。

4 展望

跟着现代科技的展开,人们对环氧树脂基复合188金博宝功用的要求越来越高,但因为现在关于石墨烯/环氧树脂复合188金博宝制备的技能研讨没有老练,还需求在以下几个方面展开研讨。

(1)不能局限于考虑石墨烯/环氧188金博宝的归纳功用,应针对特别环境对石墨烯进行针对性的功用化润饰或寻觅针对性的高效涣散剂用于进步188金博宝的某一特定功用。

(2)石墨烯中含氧官能团含量和品种是挑选适宜改性分子、改性办法的根底,宏量制备出结构和功用可控的功用化石墨烯应是未来的研讨要点。

(3)跟着环保要求的进步,防腐188金博宝水性化进程正在加速进行。水性石墨烯环氧188金博宝有宽广远景,需求处理的问题是石墨烯在水性环氧树脂中的涣散性以及确保188金博宝杰出导电功用和导热功用。

(4)功用化石墨烯与环氧树脂复合188金博宝的功用检测与运用研讨还需进一步深化,作为交叉学科,石墨烯基复合188金博宝触及很多范畴,如石墨烯基环氧188金博宝的阻燃性、抗挂流性等,有待科学工作者进一步研讨和探究。

(5)在石墨烯外表引进功用化官能团的数量操控与功用表征,以及在石墨烯外表精确地挑选功用化方位点,并对石墨烯/环氧树脂在化学结构上进行精细化的规划以习惯188金博宝的不同运用还需进一步研讨。


标签:原资料技能中心树脂
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