그래핀 개질 열경화성 수지 개발

그래핀은 sp2 하이브리드 방식으로 연결된 단일 탄소 원자 층으로 구성된 벌집 모양의 2차원 평면 재료입니다. 높은 캐리어 이동도, 높은 광 투과율, 높은 비표면적, 높은 영률, 높은 파괴 강도 등과 같은 많은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 열경화성 수지의 성능을 개선하는 데 이상적인 필러가 됩니다. 열경화성 수지 재료는 높은 비강도, 큰 비탄성률, 우수한 열 안정성 및 내식성과 같은 장점으로 인해 산업계와 학계에서 널리 주목을 받고 있습니다.

그래핀 분말의 표면을 개질하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 공유 결합 개질과 비공유 결합 개질입니다.

공유 결합 개질은 화학 반응을 사용하여 그래핀 표면에서 개질제의 공유 결합을 달성하거나 그래핀을 특수 처리하여 새로운 작용기 또는 화학 결합을 형성하여 수지 매트릭스에서 그래핀 분말의 호환성과 분산성을 개선하는 방법입니다.

비공유 결합 개질은 주로 π-π 결합 스태킹을 통해 개질된 그룹을 그래핀과 결합하여 그래핀의 효과적인 개질을 달성합니다. 이 방법의 장점은 그래핀의 화학 구조를 변경하거나 새로운 공유 결합을 도입하지 않고도 그래핀의 분산성을 개선한다는 것입니다.

다양한 유형의 열경화성 수지 매트릭스의 경우, 그래핀 분말이 수지 매트릭스의 성능에 영향을 미치지 않고 수지에 고르게 분산될 수 있도록 적절한 개질 방법을 선택해야 합니다.

새로운 유형의 보강 필러로서 그래핀은 열경화성 수지 매트릭스에 고르게 분산되어 복합 재료의 기계적 특성, 마모 저항성, 전기적 특성, 내식성 및 내마모성을 크게 개선하여 열경화성 수지 기반 복합 재료의 적용 범위를 확장할 수 있습니다.

기계적 특성

그래핀은 열경화성 수지 재료의 기계적 특성을 크게 개선하여 복합 재료가 기계 및 자동차 구조 부품 분야에서 중요한 응용 가치를 갖도록 할 수 있습니다.

마모 방지 성능

그래핀 산화물을 첨가하면 복합 재료의 열전도도가 향상되고 열 추출이 가속화되어 복합 재료의 선형 마모율이 62.08% 감소합니다. 그래핀 산화물을 첨가하면 절삭 공정 중에 매트릭스에 탄소 층을 형성하도록 유도하여 매트릭스의 흑연화 정도를 높이고 열이 재료로 확장되는 것을 방지하는 단열층을 형성하여 복합 재료의 선형 절삭 속도를 줄이고 수지 복합 재료의 절삭 저항성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

전기적 특성

그래핀은 sp2 혼성 탄소 원자로 구성된 2차원 벌집 격자 구조를 가진 탄소 재료입니다. 뛰어난 구조적 π 전자는 공액 효과를 제공하여 전자의 이동성을 크게 향상시킵니다. 동시에 이상적인 조건에서 그래핀의 전도대와 원자가 밴드는 디랙 포인트에서 접촉하여 전자가 에너지 방해 없이 원자가 밴드와 전도대 사이를 이동할 수 있으므로 그래핀이 뛰어난 전기적 특성을 갖도록 촉진합니다.

내식성

열경화성 수지는 코팅 재료에서 일반적인 매트릭스 재료이며 내식성이 뛰어나지만 경화된 수지 재료는 미세 기공이나 미세 갭을 생성하여 기판의 보호 능력을 약화시킵니다. 그래핀 자체의 화학적 안정성과 차단 특성은 부식성 물질의 침투를 효과적으로 방지하고 부식성 물질이 금속 표면에 도달했을 때 표면에서 더 이상 확산되는 것을 방지하여 보호 기판의 부식 손상 정도를 최소화하여 금속 기판 코팅에 선호되는 필러가 됩니다.

그래핀 개질 열경화성 수지의 적용

현재 그래핀 개질 열경화성 수지는 주로 대형 장비(예: 대형 선박, 표면 플랫폼, 풍력 터빈 등)에 분사하여 부식을 방지하고 서비스 수명을 연장하는 중장비 방식 코팅에 사용됩니다. 앞으로 그래핀 개질 열경화성 수지는 항공우주, 전자 부품 및 기타 분야에서도 더 널리 사용될 것입니다.