石墨烯作為21世紀(jì)革命性的材料,國(guó)際上多石墨烯粉體的技術(shù)研究不斷升溫,其優(yōu)異的力學(xué)性能及化學(xué)惰性使其在防腐涂料、軍工材料領(lǐng)域起到關(guān)鍵性的作用。然而高性能的石墨烯重防腐涂料制備關(guān)鍵技術(shù)就是石墨烯的分散問(wèn)題,但是高比表面積,石墨烯會(huì)發(fā)生不可逆的團(tuán)聚現(xiàn)象,甚至重新排列回石墨結(jié)構(gòu),導(dǎo)致制備石墨烯的穩(wěn)定分散十分困難,如何提高石墨烯粉體分散性呢?
一、石墨烯分散是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路
石墨烯的分散技術(shù),在石墨烯粉體通過(guò)濕法工藝的制備過(guò)程中,通過(guò)石墨烯分散劑,既不損害石墨烯結(jié)構(gòu)與性能的高效分散方法。
二.石墨烯粉體分散需要解決六大基本問(wèn)題
1.石墨烯分散的挑戰(zhàn)性首先源于對(duì)石墨烯深度分散的必然要求,將石墨烯分散到單片或初級(jí)粒子狀態(tài);
2.源于石墨烯對(duì)通過(guò)化學(xué)改性實(shí)現(xiàn)分散這一手段的低容忍性甚至抵觸性;化學(xué)改性,勢(shì)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(tài)石墨烯的優(yōu)異性能;
3.源于石墨烯本身既不親水又不親油的結(jié)構(gòu)特征;一般的分散劑分子又較難與石墨烯形成較強(qiáng)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;
4.源于石墨烯的π-π結(jié)構(gòu)和強(qiáng)的范德華力,使石墨烯極易團(tuán)聚,而且團(tuán)聚體難以再分開;
5.還源于石墨烯極高的長(zhǎng)徑比和比表面積;
6.石墨烯的分散還面臨著實(shí)際生產(chǎn)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(tài),不具有流動(dòng)性,這為生產(chǎn)過(guò)程中物料傳輸、分散和化學(xué)反應(yīng)造成了困難。
三、石墨烯分散劑的分散原理
石墨烯分散劑集分散、解聚、潤(rùn)濕為一體,能夠吸附在石墨烯表面并產(chǎn)生靜電斥力使之分散,避免沉降返粗。在調(diào)漿時(shí)加入可以使疏水材料均勻分散在水中,提升研磨的效率和質(zhì)量。在漿料的研磨過(guò)程中加入能迅速降低漿料的粘度,增加分散性、流動(dòng)性,分散后漿料粘度穩(wěn)定,不分層,不會(huì)二次團(tuán)聚返粗。
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四、石墨烯的分散在重防腐涂料中的應(yīng)用
均勻分散的石墨烯在樹脂中分散效果良好,無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象且石墨烯均勻無(wú)規(guī)則的排列在樹脂基體中,研究結(jié)果表明,石墨烯分散劑處理后的石墨烯可高效地分散在環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等涂料樹脂中,明顯提高樹脂基體的防護(hù)性能。值得一提的是,石墨烯的分散狀態(tài)及含量與涂料整體防護(hù)性能有重要聯(lián)系。若石墨烯分散不均勻,石墨烯不僅起不到好的作用,還可能形成水汽通道,加速涂層的腐蝕失效。
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標(biāo)簽:分散劑,石墨烯分散劑,粉體分散劑
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