Effect of Graphene Carbon Nitride on Ultraviolet-Curing Coatings

Abstract

Graphene carbon nitride (g-C3N4) was successfully prepared by semi-closed pyrolysis and then incorporated into the ultraviolet (UV)-curing system to synthesize different specimens of g-C3N4-hybridized UV-curing (g-C3N4/UV) coatings. The apparent appearance and dispersity g-C3N4 were characterized through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The influence of the curing speed and mechanical properties was also tested. The dispersion level of g-C3N4 can be kept less than 1 μm by mechanical mixing. The pencil hardness of composite coatings could be 6H while the adhesion based on glass could be 1 level. The degree of curing of the coating could be obviously improved by the addition of g-C3N4, leading to a 7 percent increase of the gel content. Additionally, the decomposition of hard segments of polyurethane acrylate could be avoided by the use of g-C3N4 resulting in an increasing stability to heat. We found the gel content in an aerobic environment was lower than that in an anaerobic environment. On this basis, the function and mechanism of g-C3N4 was investigated in detail and methods to eliminate the O2 were proposed.

Light‐Mediated Polymerization Catalyzed by Carbon Nanomaterials

“…This proceeds faster than the diffusion of oxygen into the coating and explains the boosting property of carbon nanomaterials to diminish the appearance of a tacky surface after completion of chemical drying. [247]…”

Lichtinduzierte Polymerisation katalysiert durch Kohlenstoff‐Nanomaterialien

“…[83,141,142,[148][149][150][151][152][153][154][155][156][157][158][159][160][161][162] Verschiedene Kohlenstoff-basierte Strukturen mit intrinsischen Photoinitiierungseigenschaften wurden entwickelt. [34,35,41,83,130,138,141,142,146,147,[163][164][165][166][167][168][169][170][171][172] Diese photoinitiierenden Systeme sind erfolgreich für die traditionelle freie radikalische Polymerisation, die photo-ATRP, die photo-RAFT und die kationische Photopolymerisation eingesetzt worden. [34,41,142,163,173] Kohlenstoffnanomaterialien können auf unterschiedlichen Substraten beschichtet werden.…”

“…In diesem Zusammenhang fokussiert die Forschung hauptsächlich auf die Innovation von Kohlenstoff‐basierten Nanomaterialien [1,34,74–83,139–142] . Besonders Kohlenstoffpunkte und Kohlenstoffnitride erhielten überwiegend Beachtung, [78,143–145] obwohl Materialien wie beispielsweise Graphen und Fulleren auch als effektive Photokatalysatoren beschrieben wurden [146,147] . Sowohl Kohlenstoffpunkte als auch Kohlenstoffnitride können leicht aus erneuerbarer Biomasse hergestellt werden, was ihre Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit unterstreicht [83,141,142,148–162] .…”

“…Sowohl Kohlenstoffpunkte als auch Kohlenstoffnitride können leicht aus erneuerbarer Biomasse hergestellt werden, was ihre Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit unterstreicht [83,141,142,148–162] . Verschiedene Kohlenstoff‐basierte Strukturen mit intrinsischen Photoinitiierungseigenschaften wurden entwickelt [34,35,41,83,130,138,141,142,146,147,163–172] . Diese photoinitiierenden Systeme sind erfolgreich für die traditionelle freie radikalische Polymerisation, die photo‐ATRP, die photo‐RAFT und die kationische Photopolymerisation eingesetzt worden [34,41,142,163,173] …”

“…[1,34,[74][75][76][77][78][79][80][81][82][83][139][140][141][142] Besonders Kohlenstoffpunkte und Kohlenstoffnitride erhielten überwiegend Beachtung, [78,[143][144][145] obwohl Materialien wie beispielsweise Graphen und Fulleren auch als effektive Photokatalysatoren beschrieben wurden. [146,147] Sowohl Kohlenstoffpunkte als auch Kohlenstoffnitride können leicht aus erneuerbarer Biomasse hergestellt werden, was ihre Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit unterstreicht. [83,141,142,[148][149][150][151][152][153][154][155][156][157][158][159][160][161][162] Verschiedene Kohlenstoff-basierte Strukturen mit intrinsischen Photoinitiierungseigenschaften wurden entwickelt.…”