Hoewel grafeen vaak ‘het wondermiddel’ wordt genoemd, valt niet te ontkennen dat het uitstekende optische, elektrische en mechanische eigenschappen heeft. Daarom wil de industrie grafeen zo graag verspreiden als nanovulmiddel in polymeren of anorganische matrices. Hoewel het niet het legendarische effect heeft dat “een steen in goud verandert”, kan het binnen een bepaald bereik ook een deel van de prestaties van de matrix verbeteren en het toepassingsbereik ervan vergroten.

 

Momenteel kunnen de gebruikelijke grafeencomposietmaterialen hoofdzakelijk worden onderverdeeld in op polymeer gebaseerd en op keramiek gebaseerd. Er zijn meer onderzoeken naar het eerste.

 

Epoxyhars (EP) heeft als veelgebruikte harsmatrix uitstekende hechtingseigenschappen, mechanische sterkte, hittebestendigheid en diëlektrische eigenschappen, maar bevat na uitharding een groot aantal epoxygroepen en de verknopingsdichtheid is te hoog, dus de verkregen producten zijn bros en hebben een slechte slagvastheid, elektrische en thermische geleidbaarheid. Grafeen is de hardste stof ter wereld en heeft een uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid. Daarom heeft het composietmateriaal gemaakt door grafeen en EP te combineren de voordelen van beide en een goede toepassingswaarde.

 

     Nano grafeenheeft een groot oppervlak en de dispersie van grafeen op moleculair niveau kan een sterk grensvlak met het polymeer vormen. Functionele groepen zoals hydroxylgroepen en het productieproces zullen grafeen in een gerimpelde toestand veranderen. Deze onregelmatigheden op nanoschaal versterken de interactie tussen grafeen- en polymeerketens. Het oppervlak van gefunctionaliseerd grafeen bevat hydroxyl-, carboxyl- en andere chemische groepen, die sterke waterstofbruggen kunnen vormen met polaire polymeren zoals polymethylmethacrylaat. Grafeen heeft een unieke tweedimensionale structuur en vele uitstekende eigenschappen, en heeft een groot toepassingspotentieel bij het verbeteren van de thermische, elektromagnetische en mechanische eigenschappen van EP.

 

1. Grafeen in epoxyharsen – verbetering van de elektromagnetische eigenschappen

Grafeen heeft uitstekende elektrische geleidbaarheid en elektromagnetische eigenschappen, en heeft de kenmerken van een lage dosering en een hoog rendement. Het is een potentieel geleidende modificator voor epoxyhars EP. De onderzoekers introduceerden oppervlaktebehandeld GO in EP door in-situ thermische polymerisatie. De uitgebreide eigenschappen van de overeenkomstige GO/EP-composieten (zoals mechanische, elektrische en thermische eigenschappen, enz.) waren aanzienlijk verbeterd en de elektrische geleidbaarheid werd met een orde van grootte van 6,5 verhoogd.

 

Gemodificeerd grafeen wordt gemengd met epoxyhars, waarbij 2% gemodificeerd grafeen wordt toegevoegd, de opslagmodulus van epoxycomposietmateriaal neemt toe met 113%, bij toevoeging van 4% neemt de sterkte toe met 38%. De weerstand van pure EP-hars is 10^17 ohm.cm, en de weerstand daalt met 6,5 ordes van grootte na toevoeging van grafeenoxide.

 

2. Toepassing van grafeen in epoxyhars – thermische geleidbaarheid

Toevoegenkoolstofnanobuisjes (CNT's)en grafeen aan epoxyhars, bij toevoeging van 20% CNT's en 20% BNP's kan de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal 7,3 W/mK bereiken.

 

3. Toepassing van grafeen in epoxyhars – vlamvertraging

Bij toevoeging van 5 gew.% organisch gefunctionaliseerd grafeenoxide nam de vlamvertragende waarde toe met 23,7%, en bij toevoeging van 5 gew.% met 43,9%.

 

Grafeen heeft de kenmerken van uitstekende stijfheid, maatvastheid en taaiheid. Als modificator van epoxyhars EP kan het de mechanische eigenschappen van composietmaterialen aanzienlijk verbeteren en de grote hoeveelheid gewone anorganische vulstoffen, de lage modificatie-efficiëntie en andere tekortkomingen overwinnen. De onderzoekers pasten chemisch gemodificeerde GO/EP-nanocomposieten toe. Wanneer w(GO)=0,0375% namen de druksterkte en taaiheid van de overeenkomstige composieten toe met respectievelijk 48,3% en 1185,2%. De wetenschappers bestudeerden het modificerende effect van de vermoeidheidsweerstand en de taaiheid van het GO/EP-systeem: wanneer w(GO) = 0,1%, nam de trekmodulus van het composiet met ongeveer 12% toe; wanneer w(GO) = 1,0% werden de buigstijfheid en sterkte van het composiet met respectievelijk 12% en 23% verhoogd.

 


Posttijd: 21 februari 2022

Stuur uw bericht naar ons:

Schrijf hier uw bericht en stuur het naar ons