本研究研究了碳纳米管(CNTs)和氧化石墨烯(GO)对水性膨胀环氧涂料阻燃性能的协同作用。首先，将生物激发的聚多巴胺(PDA)包裹在CNTs表面，提高其水的分散性，为CNTs提供丰富的活性官能团。然后，将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)接枝到CNTs/PDA表面。随后通过化学反应将氧化石墨烯与修饰过的碳纳米管结合，得到GO@M-CNTs杂化产物。结果表明，与单独添加碳纳米管或氧化石墨烯纳米片相比，添加GO@M-CNTs杂化物的复合涂层具有更好的阻燃性能。相比之下，加载1.5% GO@M-CNTs杂化剂的复合涂层背面温度最低(168.2℃)，表明其隔热性能最高。此外，储炉实验结果表明，GO@M-CNTs1.5%/EP样品具有最大膨胀高度(13.7 mm)和膨胀率(10.79)，这是由于混合气体有效地阻止了泡沫气体向空气中的逸出。此外，GO@MCNTs1.5%/ EP复合涂层在TGA测试中T_max (370.4 ^oC)最大，残炭量(28.8%)最大，阻燃性能最优。
 
  
图1 (a) GO@M-CNTs杂化产物的制备工艺，(b) PDA@KH550与GO的反应方程。
 
  
图2。CNTs、CNTs/PDA、M-CNTs和GO@M-CNTs混合材料的FT-IR光谱。
 
  
图3 氧化石墨烯、碳纳米管、m -碳纳米管和GO@M-CNTs杂化物的XRD谱图。
 
  
图4。GO@M-CNTs的XPS谱。
 
  
图5。CNTs (a, b)、PDA/CNTs (c, d)和GO@M-CNTs (e, f)复合物的TEM图像。
 
 
图6。不同样品在水中放置不同时间后的图片:(a, f, k) CNTs， (b, g, l) GO， (c, h, m) PDA/CNTs， (d, i, n) m -CNTs， (e, j, o) GO@M-CNTs。
 
  
图7 (a)纯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。


图8 (a, d)纯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-CNTs_2.0%/EP。
 
  
图9 不同试样在燃烧过程中的背侧温度变化曲线。
 
 
图10 通过炉内试验，研究了不同样品的半焦物理形貌。
 
  
图11 不同试样燃烧60min后的膨胀高度和膨胀率值。
 
  
图12 制备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曲线。
 
 
图13 氧化石墨烯、碳纳米管、m -碳纳米管和GO@M-CNTs杂化物的XRD谱图。
 
  
图14 (a)纯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。
 
 
图15 (a)纯EP， (b) M-CNTs/EP， (c) GO/EP， (d) GO@M-CNTs_1.0%/EP， (e) GO@MCNTs_1.5%/ EP， (f) GO@M-CNTs_2.0%/EP。
 
  
图16 GO@M-CNTs/EP的燃烧阻燃机理。
 
        相关科研成果由西南石油大学Chunlin Chen和Fei Zhong等人于2021年发表在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。

转自《石墨烯研究》公众号