Блог

Aug 31, 2023

Повышение механических характеристик и устойчивости волокна к катодному расслоению.

Scientific Reports Volume 13, Номер статьи: 13418 (2023) Цитировать эту статью 726 Доступы Метрики Подробности Целью данной работы является изучение влияния силанизирования стеклянных волокон (GF) на

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13418 (2023) Цитировать эту статью

726 Доступов

Подробности о метриках

Целью данной работы является изучение влияния силанизации стекловолокон (СФ) на механические свойства и стойкость к катодному отслоению эпоксидного композиционного покрытия. Успешная силанизация была одобрена на основе различных методов определения характеристик, включая инфракрасные спектры с преобразованием Фурье, сканирующую электронную микроскопию с автоэмиссионной эмиссией (FE-SEM), энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию и термогравиметрический анализ. Измерение прочности на разрыв показало значительное влияние силанизации на механические характеристики армированного волокном полимера (FRP). Изображения поперечного сечения FE-SEM иллюстрируют улучшение межфазного соединения между эпоксидной матрицей и GF после силанизации. Измерения отрыва показали улучшение прочности сцепления стеклопластика во влажном состоянии с поверхностью мягкой стали после воздействия камеры солевого тумана, когда GF были силанизированы. Кроме того, силанизация выявила повышенную устойчивость к катодному расслоению (CD). Спектроскопия электрохимического импеданса и оценка электрохимического шума доказали значительное влияние силанизации на устойчивость стеклопластика к CD.

Эпоксидные полимеры широко используются в качестве популярных антикоррозионных покрытий в различных областях применения благодаря своим многочисленным исключительным свойствам, включая превосходную химическую стойкость, прочность, стойкость к усадке и адгезию1,2,3,4. Эпоксидные покрытия действуют как эффективный барьер для переноса воды/коррозионных веществ на металлические подложки и увеличивают срок их службы за счет снижения скорости коррозии в агрессивных средах. Полимерные покрытия могут значительно снизить коррозию металлических конструкций за счет трех основных механизмов: барьерного, ингибирующего и жертвенного5,6,7,8,9.

Как правило, органические покрытия относительно проницаемы для воды, кислорода и агрессивных веществ. Следовательно, после воздействия агрессивных электролитов покрытия подвергаются процессу деградации, обычно с образованием таких дефектов, как растрескивание и расслоение10,11. Это также приводит к серьезному снижению барьерных свойств покрытия, что приводит к проникновению большего количества воды и коррозионно-активных веществ на границу раздела покрытия и подложки и ускорению скорости коррозии металла. Потеря адгезии и отслоение покрытия расширяют катодные и анодные площади, увеличивая скорость электрохимических реакций.

Различные факторы, такие как межфазные взаимодействия между подложкой и полимерным покрытием, влияют на устойчивость покрытия в агрессивных средах12. Было предпринято много усилий для улучшения адгезии покрытий к металлическим подложкам, поскольку потеря адгезии напрямую влияет на защитные свойства полимерных покрытий13,14.

Исследования показали, что различные добавки или антикоррозионные пигменты повышают барьерную функциональность и защитные свойства полимерных покрытий15. В последнее время различные микро/наноусилители в полимерной матрице стали использоваться для создания эффективных композиционных покрытий с более высокой механической прочностью, защитой от коррозии, термической и химической стабильностью16,17,18,19. Используемые в литературе наночастицы можно разделить по их размерам: (I) 0-мерные, включая наночастицы кремнезема20 и углеродные квантовые точки21, (II) 1-мерные, включая нановолокна и нанотрубки, такие как углеродное волокно22 и углеродные нанотрубки (УНТ)23,24, (III) 2-мерные, включая нанопластины и нанолисты, такие как материалы на основе графена25,26,27, дисульфид молибдена28, слоистые двойные гидроксиды (LDH)29,30, и (IV) 3-мерные, включая каркасы из органических металлов (MOF)31 и цеолиты32.

Стеклянные волокна (GF), вероятно, являются наиболее широко используемыми армирующими наполнителями в полимерных композитах. Эти композиты превосходны и имеют низкую плотность, надежную термическую и химическую стабильность, высокую жесткость и прочность, а также превосходную коррозионную стойкость33. Несмотря на эти свойства, GF также склонен к различным дефектам, таким как растрескивание, расслоение и разрушение во время нагрузки. Многие из мест, которые вызывают эти дефекты, являются результатом плохой связи между GF и матрицей, что может повлиять на механическую прочность материала34,35. Таким образом, решение этого ограничения улучшает несовершенную поверхностную адгезию между волокнами и полимерной матрицей и позволяет получить многофункциональный композит с прочными механическими и защитными свойствами. Исследователи со всего мира сообщили, что наиболее важными практическими решениями для преодоления этого ограничения являются: (1) использование связующих агентов в полимерной матрице36,37 и (2) обработка поверхности волокон38. Различные методы модификации поверхности были использованы в GF для улучшения их межфазного взаимодействия с полимерными матрицами. Обработка щелочью, ацетилирование, плазменная обработка и прививка являются распространенными подходами к модификации поверхности GF39.