1. JCCT
  2. Всі випуски
  3. Випуск 19, Номер 1, 2025
  4. Синтез і характеристика функціоналізованого гібриду епоксидної смоли/SiO2 з нанолистами оксиду графену

Синтез і характеристика функціоналізованого гібриду епоксидної смоли/SiO2 з нанолистами оксиду графену

JCCT.
2025;
Випуск 19, Номер 1
: cc. 108 - 116
https://doi.org/10.23939/chcht19.01.108
Автори:
  1. Jevet E. D. López-Campos
  2. Genoveva Hernández-Padrón
  3. Victor M. Castaño
1
Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, PCeIM, UNAM
2
Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Nanotech Department, UNAM
3
Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Universidad Nacional Autónoma de México

Одержано й охарактеризовано наноком- позити з функціоналізованим гібридом епоксидної смоли (REF) з наночастинками SiO2, синтезованими за допомогою in-situ золь-гель процесу, і нанолистами оксиду графену (GO). Епоксидну смолу синтезовано з бісфенолу А й епіхлорогідрину для подальшої функціоналізації абієтиновою кислотою, як джерело –ОН-груп для забезпечення більшої кількості актив- них хімічних центрів на поверхні, щоб вони могли з'єднуватися з частинками SiO2, синтезованими in situ з TEOS, і моди- фікованого Гаммерс-GO. Нанокомпозити були одержані з REF і розчину TEOS 40% об.; до цього гібридного матеріалу (HREF) додавали GO в двох концентраціях: 1% мас. (HREF1) і 5 % мас. (HREF5). Усі матеріали були охарактеризовані методами ІЧ- з перетворенням Фур'є та Раман-спектроскопії: виявлено групи –COOH абієтинової кислоти, силанольні –OH, які будуть зв'я- зуватися з такими ж групами в листах GO. Термограві- метричний аналіз показав, що наночастинки SiO2 декорують базальну площину GO через ковалентне зв'язування, підвищу- ючи термостабільність за 50°С, і HREF5 є матеріалом з найвищою температурою деградації. Гомогенна дисперсія декорованих SiO2/GO листів у функціоналізованій епоксидній смолі була досліджена за допомогою методу SEM, і HREF1 виявився найбільш гомогенним. Стандарт ASTM D2369 вста- новлює, що вміст летких органічних речовин не повинен переви- щувати 3,4 г/мл, а в отриманих матеріалах він становить лише 0,23 г/мл, що є першим кроком до досягнення реальних застосувань у кількох галузях промисловості.

функціоналізація епоксидної смоли
нанолисти оксиду графену
золь-гель метод
SiO2-епоксидний гібрид
  1. [1]   Ghaemy, M.; Hassanpour-Shahriari, A. Study of the Cure Reaction of DGEBA/ABS Blend in the Presence of Aromatic Diamine Iran. Polym. J. 2008, 17, 395–405.
  2. [2]   Raju, T.; Ding, Y.; He, Y.; Paula, M.; Yang, W.; Tibor, C.; Sabu, T. Miscibility, Morphology, Thermal, and Mechanical Properties of a DGEBA Based Epoxy Resin Toughened with a Liquid Rubber. Polymer 2008, 49, 278–294. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2007.11.030
  3. [3]   Frigione, M.; Lettieri, M. Recent Advances and Trends of Nanofilled/Nanostructured Epoxies. Materials (Basel) 2020, 13, 3415. https://doi.org/10.3390/ma13153415
  4. [4]   Shukla, V. Flow Modified Epoxy Resin: The Complete Solution of Aerosol in 2-Pack Epoxy Adhesive. Pigment Resin Technol. 2006, 35, 353-357.https://doi.org/10.1108/03699420610711362
  5. [5]   Brzozowski, Z.; Staszczak, S.; Koziol, P.; Zatorski, W.; Bogdal, D. Development and Characterization of Novel Fire Safe Epoxy Resins. Chem. Chem. Technol. 2009, 3, 269–276. https://doi.org/10.23939/chcht03.04.269
  6. [6]   Sánchez-Soto, M.; Pages, P.; Lacorte, T.; Briceño, K.; Carrasco, F. Curing FTIR Study and Mechanical Characterization of Glass Bead Filled Trifunctional Epoxy Composites. Compos. Sci.Technol. 2007, 67, 1974–1985.https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.10.006
  7. [7]   Chen, S.; Bo, Y.; Shuxue, Z.; Limin, W. Preparation and Characterization of Scratch and Mar Resistant Waterbone Epoxy/Silica Nanocomposite Clearcoat. J. Appl. Polym. Sci. 2009, 112, 3634–3639.
  8. [8]   Hernandez-Padrón, G. Design of Hybrid Coatings by Sol–Gel Process. In Alternative for Aerospace Use in Mexico; de Space Fostering Latin American Societies, Springer, 2022; pp. 65–83.
  9. [9]   Chen, X.; Wen, S.; Feng T.; Yuan, X. High Solids Organic- Inorganic Hybrid Coatings Based on Silicone-Epoxy-Silica Coating with Improved Anticorrosion Performance for AA2024 Protection. Prog. Org. Coat. 2020, 139, 105374.http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105374
  10. [10] Guo, S.-Y.; Luo, H.-H.; Tan, Z.; Chen, J.-Z.; Zhang, L.; Ren, J.Impermeability and Interfacial Bonding Strength of TiO2-Graphene Modified Epoxy Resin Coated OPC Concrete. Prog. Org. Coat.2021, 151, 106029.http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.106029
  11. [11] Ayala-Fonseca, L.A.; Amieva, E. J.-C.; Rodriguez-Gonzalez, C.; Angeles-Chavez, C.; De la Rosa, E.; Castaño, V.M.; Salas, P. Enhanced Raman Effect of Solvothermal Synthesized Reduced Graphene Oxide/Titanium Dioxide Nanocomposites.ChemistrySelect 2020, 5, 3789–3797. https://doi.org/10.1002/slct.202000335
  12. [12] An, J.-E.; Jeong, Y.G. Structure and Electric Heating Performance of Graphene/Epoxy Composite Films. Eur. Polym. J. 2013, 49, 1322–1330.https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.02.005
  13. [13] An, J.; Zhang, Y.; Zhang, X.; He, M.; Zhou, J.; Zhou, J.; Liu, Y.; Chen, X.; Hu, Y.; Song, X., et al. Structure and Properties of Epoxy Resin/Graphene Oxide Composites Prepared from Silicon Dioxide-Modified Graphene Oxide. ACS Omega 2024, 9, 17577–17591. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c00707
  14. [14] Papava, G.; Chitrekashvili, I.; Tatrishvili, T.; Gurgenishvili,  M.; Archvadze, K.; Dokhturishvili, N.; Gavashelidze, E.; Gelashvili, N.; Liparteliani, R. Synthesis and Investigation of Properties of Epoxy-Novolac Copolymers Based on Polycyclic Bisphenols of Norbornane Type. Chem. Chem. Technol. 2024, 18, 546–557. https://doi.org/10.23939/chcht18.04.546
  15. [15] Zhou, S.; Yan, J.; Yan, H.; Zhang, Y.; Huang, J.; Zhao, G.; Liu, Y. ZrO2-anchored rGO Nanohybrid for Simultaneously Enhancing the Wear Resistance and Anticorrosion Performance of Multifunctional Epoxy Coatings. Prog. Org. Coat. 2022, 166, 106795. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.106795
  16. [16] Sukhyy, K.; Belyanovskaya, E.; Nosova, A.; Sukha, I.; Sukhyy, M.; Huang, Y.; Kochergin, Y.; Hryhorenko, T. Dynamic Mechanical Properties of Epoxy Composites Modified with Polysulphide Rubber. Chem. Chem. Technol. 2022, 16, 432–439. https://doi.org/10.23939/chcht16.03.432
  17. [17] Aneli, J.; Shamanauri, L.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T.; Mukbaniani, O. Polymer-Silicate Composites with Modified Minerals. Chem. Chem. Technol. 2017, 11, 201–209. https://doi.org/10.23939/chcht11.02.201
  18. [18] Dutta, N.; Nath, S. S.; Dutta, R.; Baishya, J.; Borah, N.; Maji, T. K. A Sustainable Approach to Improve Properties of PVC-CNT Nanocomposites Using Waste Eggshell as Biofiller and Heat Stabilizer. ChemistrySelect 2025, 10, e202405963. https://doi.org/10.1002/slct.202405963
  19. [19] Song, Q.; Wang, W.; Li, Y.; Yang, X.; Yu, W.; Yu, D.; Zhu, X.; Du, S.; Qiu, J.; Ren, P. Epoxy Resin/(α-Al2O3/ZrO2) Nanocomposite for Antifriction and Corrosion Resistance. ACS Appl. Nano Mater. 2024, 7, 13756–13764.https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02473
  20. [20] Zhil’tsova, S.; Brovko, O.; Leonova, N. Viscoelastic Properties of Amine-Cured Epoxy-Titania Composites Obtained by the Sol- Gel Method. Chem. Chem. Technol. 2018, 12, 202–206. https://doi.org/10.23939/chcht12.02.202
  21. [21] Reyes-Tesillo, B.G.; López-Campos, J.E.D.; Mojica-Gómez, J.; Ferrer-Pérez, J.A.; Hernández-Padrón, G. Effect of SiO2 Concentration on the Mechanical and Anticorrosive Properties of the Hybrid PMMA/SiO2 Coating Synthesized in situ by Sol-Gel Process. J. Phys.: Conf. Ser. 2024, 2804, 012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2804/1/012002
  22. [22] López-Campos, J.E.D.; Mojica-Gómez, J.; Maciel-Cerda, A.; Castaño, V.M.; Hernandez-Padron, G. Hybrid Epoxy-SiO2 /GO Nanosheets Anti-Corrosive Coating for Aeronautic Aluminum Al6061-T5. J. Coat. Technol. Res. 2023, 21, 559–574.http://dx.doi.org/10.1007/s11998-023-00838-8
  23. [23] Barbakadze, K.; Brostow, W.; Hnatchuk, N.; Lekishvili, G.; Arziani, B.; Zagórski, K.; Lekishvili, N. Antibiocorrosive Hybrid Materials with High Durability. Chem. Chem. Technol. 2021, 15, 500–511. https://doi.org/10.23939/chcht15.04.500
  24. [24] Hummers, W.S.; Offeman, R.E. Preparation of Graphitic Oxide. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339–1339.http://dx.doi.org/10.1021/ja01539a017
  25. [25] Braun, D.; Cherdron, H.; Rehahn, M.; Ritter H.; Voit, B. Epoxy Resins; de Polymer Synthesis: Theory and Practice; Springer, 2015; pp. 318-322.
  26. [26] Hernández-Padrón, G.; García-Garduño, M. Sol-Gel, One Technology by Produced Nanohybrid with Anticorrosive Properties. Physics Procedia 2013, 48, 102–108. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2013.07.017
  27. [27] Drewniak, S.; Muzyka, R.; Stolarczyk, A.; Pustelny, T.; Setkiewicz, M. Studies of Reduced Graphene Oxide and Graphite Oxide in the Aspect of Their Possible Application in Gas Sensors.Sensors 2016, 16, 103. https://doi.org/10.3390/s16010103
  28. [28] Chen, P.-H.; Sie, M.-C.; Jeng, P.-D.; Wu, R.-C.; Wang, C.-B. Graphene Sponge as an Efficient and Recyclable Oil Absorbent. AIP Conf. Proc. 2017, 1877, 030005.https://doi.org/10.1063/1.4999861
  29. [29] Ramirez-Palma, M. T.; Hernández-Padron, G.; Mójica-Gómez, J.; Rojas-Gonzales, F.; Castaño, V. M. Nanostructured Epoxy-Based Anticorrosive Coatings. Surf. Rev. Lett. 2020, 27, 1950202. https://doi.org/10.1142/S0218625X19502020
  30. [30] Araki, W.; Adachi, T. Viscoelasticity of Epoxy Resin/Silica Hybrid Material Prepared via Sol-Gel Process: Considered in Terms of Morphology. J. Appl. Polym. Sci. 2008, 107, 253–261. http://dx.doi.org/10.1002/app.27019
  31. [31] ASTM D-2369-20. Standard Test Method for Volatile Content of Coatings.