石墨烯粉體

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石墨烯涂料分散有哪些難點

2021-02-04 11:58:32

  石墨烯涂料實現了嚴酷環境下長效防腐和功能化、輕量化及環保性的高度統一,較傳統防腐涂料防腐性能提高3—6倍以上,因此近年來受到涂料行業的高度關注。



  研究人員試著在常用的環氧富鋅防腐涂料的基礎上通過添加石墨烯制備的涂料,不僅具有環氧富鋅涂料的陰極保護效應、玻璃鱗片涂料的屏蔽效應,更具有韌性好、附著力強、耐水性好、硬度高等特點,在保證防腐效果的同時,大大降低了鋅粉的含量,克服了富鋅涂料以犧牲鋅粉為代價的防腐方式,大大減少了在焊接時產生的氧化鋅霧氣,環境友好。石墨烯環氧富鋅涂料的防腐性能超過現有的環氧富鋅涂料,具有極好的耐磨性、耐腐蝕性、耐沖擊性能和穩定性,涂層附著力強、密實穩定,能有效隔絕酸、堿、鹽類、海水的侵蝕。可廣泛應用于海洋工程、交通運輸、大型工業設備及市政工程設施等領域的涂裝保護。



  石墨烯分散的特性,石墨烯涂料中均勻分散的石墨烯不僅擁有優異的疏水特性和片狀致密的阻隔性能,可以有效的遮蔽樹脂材料本身固有的微孔滲透缺陷,還擁有較好的電荷轉移特性,可作為防靜電涂層應用到石化油罐和輸油管道的工程實踐中。


   

石墨烯涂料

    

  加之石墨烯復合涂層在沖刷腐蝕的摩擦界面上可形成具有自潤滑的連續轉移膜,減小摩擦系數并提升基體樹脂材料的耐磨性能。但是石墨烯具有較大的比表面積,粉體極易團聚,在制備干燥過程中往往團聚在一起,若直接加到涂料體系中,僅僅通過高速攪拌、超聲等方式難于將團聚后的石墨烯分散開。并且超聲技術由于會導致產生過多的氣泡,因此在涂料制備工藝中極少采用。



石墨烯分散的挑戰性首先源于對石墨烯深度分散的必然要求,將石墨烯分散到單片或初級粒子狀態;


 源于石墨烯對通過化學改性實現分散這一手段的低容忍性甚至抵觸性;化學改性,勢必干擾或一定程度上破壞π-π的完整性,從而降低或失去本征態石墨烯的優異性能;


 源于石墨烯本身既不親水又不親油的結構特征;一般的分散劑分子又較難與石墨烯形成較強的物理吸附作用,所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也將受限;


 源于石墨烯的π-π結構和強的范德華力,使石墨烯極易團聚,而且團聚體難以再分開;


 還源于石墨烯極高的長徑比和比表面積;


 石墨烯的分散還面臨著實際生產操作性方面的難題。例如,4%濃度的水型石墨烯漿料已是膏態,不具有流動性,這為生產過程中物料傳輸、分散和化學反應造成了困難


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