本研究研究了碳納米管(CNTs)和氧化石墨烯(GO)對水性膨脹環氧涂料阻燃性能的協同作用。首先，將生物激發的聚多巴胺(PDA)包裹在CNTs表面，提高其水的分散性，為CNTs提供豐富的活性官能團。然后，將3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)接枝到CNTs/PDA表面。隨后通過化學反應將氧化石墨烯與修飾過的碳納米管結合，得到GO@M-CNTs雜化產物。結果表明，與單獨添加碳納米管或氧化石墨烯納米片相比，添加GO@M-CNTs雜化物的復合涂層具有更好的阻燃性能。相比之下，加載1.5% GO@M-CNTs雜化劑的復合涂層背面溫度最低(168.2℃)，表明其隔熱性能最高。此外，儲爐實驗結果表明，GO@M-CNTs1.5%/EP樣品具有最大膨脹高度(13.7 mm)和膨脹率(10.79)，這是由于混合氣體有效地阻止了泡沫氣體向空氣中的逸出。此外，GO@MCNTs1.5%/ EP復合涂層在TGA測試中T
max (370.4
oC)最大，殘炭量(28.8%)最大，阻燃性能最優。
圖1 (a) GO@M-CNTs雜化產物的制備工藝，(b) PDA@KH550與GO的反應方程。
圖2。CNTs、CNTs/PDA、M-CNTs和GO@M-CNTs混合材料的FT-IR光譜。
圖3 氧化石墨烯、碳納米管、m -碳納米管和GO@M-CNTs雜化物的XRD譜圖。
圖4。GO@M-CNTs的XPS譜。
圖5。CNTs (a, b)、PDA/CNTs (c, d)和GO@M-CNTs (e, f)復合物的TEM圖像。
圖6。不同樣品在水中放置不同時間后的圖片:(a, f, k) CNTs， (b, g, l) GO， (c, h, m) PDA/CNTs， (d, i, n) m -CNTs， (e, j, o) GO@M-CNTs。
圖7 (a)純EP， (b) M-CNTs/EP， (c) GO/EP， (d) GO@M-CNTs1.0%/EP， (e) GO@M-CNTs1.5%/EP， (f) GO@M-CNTs2.0%/EP。
圖8 (a, d)純EP， (b, e) M-CNTs/EP， (c, f) GO/EP， (g, j) GO@M-CNTs1.0%/EP， (h,k) GO@MCNTs
1.5%/ EP， (i, l)
GO@M-CNTs2.0%/EP。
圖9 不同試樣在燃燒過程中的背側溫度變化曲線。
圖10 通過爐內試驗，研究了不同樣品的半焦物理形貌。
圖11 不同試樣燃燒60min后的膨脹高度和膨脹率值。
圖12 制備EP、GO/EP、M-CNTs/EP、GO@M-CNTs
1.0%/EP、GO@M-CNTs
1.5%/EP和GO@M-CNTs
2.0%/EP的TGA-DTG曲線。
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圖13 氧化石墨烯、碳納米管、m -碳納米管和GO@M-CNTs雜化物的XRD譜圖。
圖14 (a)純EP， (b) M-CNTs/EP， (c) GO/EP， (d) GO@M-CNTs
1.0%/EP， (e) GO@M-CNTs
1.5%/EP， (f) GO@M-CNTs
2.0%/EP和(g-i) GO@M-CNTs
1.5%/EP的SEM-Mapping。
圖15 (a)純EP， (b) M-CNTs/EP， (c) GO/EP， (d) GO@M-CNTs
1.0%/EP， (e) GO@MCNTs
1.5%/ EP， (f)
GO@M-CNTs2.0%/EP。
圖16 GO@M-CNTs/EP的燃燒阻燃機理。
相關科研成果由西南石油大學Chunlin Chen和Fei Zhong等人于2021年發表在Progress in Organic Coatings (https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106598)上。原文：Synergistic effect of carbon nanotubes bonded graphene oxide to enhance the flame retardant performance of waterborne intumescent epoxy coatings。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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