石墨烯的技術(shù)難點(diǎn)與解決方案
一、主要技術(shù)難點(diǎn)
(1)石墨烯的分散性問題。石墨烯的制備技術(shù)不完善,缺陷較多,含有部分官能團(tuán),極性大,自身容易發(fā)生團(tuán)聚,不能有效阻隔腐蝕介質(zhì);石墨烯與涂料組分的界面問題,石墨烯具有較強(qiáng)的疏水性,與很多制備涂料的基材的潤(rùn)濕性差,在防腐涂料中很難分散均勻。
(2)石墨烯添加量的控制十分關(guān)鍵。少量的石墨烯可以優(yōu)化樹脂組裝結(jié)構(gòu),提高有序度,起到有效防腐作用;而過量石墨烯的加入會(huì)加速基體腐蝕。
石墨烯改性防腐涂料與普通環(huán)氧富鋅涂料斷面SEM對(duì)比
專家研究了石墨烯對(duì)樹脂組裝的作用,添加和未添加石墨烯的油性環(huán)氧樹脂涂層體系的斷面SEM照片如圖5所示,由于石墨烯對(duì)高分子有吸附作用,在添加石墨烯的樣品中能夠形成高分子包裹石墨烯的單元結(jié)構(gòu),這使得樹脂分子在組裝成高分子材料時(shí)更加有序,固化后的樹脂結(jié)構(gòu)也比未添加石墨烯的試樣更加緊密、缺陷更少。
石墨烯用量對(duì)涂膜耐鹽霧性的影響
研究表明,少量石墨烯的加入可以與鋅粉形成有效的微導(dǎo)電循環(huán)通路從而有效地保證鋅粉作為陽極起到保護(hù)作用,而過量石墨烯的加入會(huì)導(dǎo)致石墨烯自身之間形成微導(dǎo)電通路,使得外界腐蝕介質(zhì)與基體之間形成直接通路,這反而會(huì)加速基體腐蝕。
(3)石墨烯與金屬之間的電偶聯(lián)作用,石墨烯-金屬界面上的腐蝕會(huì)加速。
專家對(duì)銅和硅基石墨烯涂層的短期和長(zhǎng)期性能進(jìn)行了全面的研究,研究表明雖然石墨烯確實(shí)提供了有效的短期氧化保護(hù),但在長(zhǎng)時(shí)間尺度上,它促進(jìn)了比最初裸露、未受保護(hù)的Cu表面更廣泛的腐蝕。
石墨烯涂層和裸銅腐蝕對(duì)比及銅表面腐蝕示意圖
美國(guó)西北大學(xué)黃嘉興等,在肯定石墨烯優(yōu)異阻隔性的同時(shí),也從電化學(xué)電位角度強(qiáng)調(diào)其對(duì)大多數(shù)金屬是陰極性的,并能促進(jìn)暴露的石墨烯-金屬界面的腐蝕。這可能加速危險(xiǎn)的局部腐蝕,嚴(yán)重削弱涂層金屬。只要該涂層出現(xiàn)輕微裂紋或劃痕,會(huì)加速局部的電化學(xué)腐蝕,暴露區(qū)域的腐蝕速率大大加快,并降低金屬的強(qiáng)度和韌性等性能。他認(rèn)為可以插入絕緣材料(如聚合物)來切斷電流石墨烯與金屬之間的耦合。石墨烯-聚合物復(fù)合涂層更耐用,更容易涂敷,更耐刮擦。這種涂層應(yīng)該具有分散良好的石墨烯薄片,以確保對(duì)氣體或液體的整體滲透性較低。
石墨烯涂層和裸銅腐蝕對(duì)比及銅表面腐蝕示意圖
此外,還需考慮如何建立完善的評(píng)價(jià)方法,考察石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用量及分散性能與涂料防護(hù)性能間的構(gòu)-效關(guān)系,明晰其作用機(jī)理等問題。
二、現(xiàn)行解決方案
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn),目前的解決方案有:
1、石墨烯質(zhì)量,減少缺陷,降低成本;
2、控制石墨烯含量,使之形成微電路而不是電耦合;
3、對(duì)石墨烯進(jìn)行改性,改善石墨烯在防腐涂料中的分散性;
4、提高涂層強(qiáng)度、附著度,不輕易被劃傷破壞。
三、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
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油漆樣品適用范圍:
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3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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