Фракције честица нано величине значајно повећавају ефикасност заштитних боја, премаза, прајмера и воскова за метал.
Употреба графенских нанолистова за значајно побољшање перформанси је релативно нова, али брзо растућа област примене у индустрији боја.
Док је њихова употреба у производима за заштиту метала прилично нова – комерцијализована тек у последњих неколико година – показало се да графенски нано листови (ННП) имају огроман утицај на својства прајмера, премаза, боја, воскова, па чак и мазива.Иако типичан однос контроле притиска варира од неколико десетина до неколико процената, исправан додатак ГНП-а ће постати мултифункционални адитив који може у великој мери продужити век трајања и трајност премаза, побољшати хемијску отпорност, отпорност на корозију, отпорност на оксидацију и абразију. отпор.;чак помаже површини да лако уклони воду и прљавштину.Поред тога, ГНП често делују као синергисти, помажући другим суплементима да раде ефикасније у нижим концентрацијама без жртвовања ефикасности.Графенске нано плоче се већ комерцијално користе у производима за заштиту метала, од заптивача за аутомобиле, спрејева и воскова до прајмера и боја које користе произвођачи аутомобила, грађевински извођачи, па чак и потрошачи.Извештава се да је више примена (као што су поморски антивегетативни/антикорозивни прајмери и боје) у завршној фази тестирања и очекује се да ће бити комерцијализоване у наредних неколико година.
Истраживачи са Универзитета у Манчестеру (Манчестер, Велика Британија) први су изоловали једнослојни графен 2004. године, за шта су 2010. добили Нобелову награду за физику.Графенски нанолистови — вишеслојни облик графена који је доступан од различитих произвођача са различитим дебљинама честица и средњим величинама — су равни/љускави наноразмерни 2Д облици угљеника.Као и друге наночестице, способност ГНП-а да мењају и побољшавају својства макроскопских производа као што су полимерни филмови, пластични/композитни делови, премази, па чак и бетон потпуно је несразмерна њиховој малој величини.На пример, равна, широка, али танка геометрија ГНП адитива чини их идеалним за обезбеђивање ефективне површине без повећања дебљине премаза.Насупрот томе, њихова ефикасност у побољшању перформанси премаза често значи да је потребно мање премаза или да се могу нанети тањи премази.ГНП материјал такође има веома велику површину (2600 м2/г).Када су правилно дисперговани, могу значајно побољшати својства баријере премаза за хемикалије или гасове, што резултира побољшаном заштитом од корозије и оксидације.Поред тога, са триболошке тачке гледишта, имају веома ниско смицање површине, што доприноси побољшању отпорности на хабање и коефицијенту клизања, што помаже да се премаз пружи боља отпорност на гребање и одбија прљавштину, воду, микроорганизме, алге, итд. Својства, лако је разумети зашто чак и мале количине ГНП адитива могу бити тако ефикасне у побољшању својстава широког спектра производа које индустрија користи сваки дан.
Иако оне, као и друге наночестице, имају велики потенцијал, изоловање и дисперговање графенских нанолистова у облику који могу да користе програмери боја или чак формулатори пластике није лако.Деламинирање већих агрегата наночестица за ефикасну дисперзију (и дисперзију у производима стабилним на полици) за употребу у пластици, филмовима и премазима показало се изазовним.
Комерцијалне компаније ГНП обично нуде различите морфологије (једнослојне, вишеслојне, различитих просечних пречника и, у неким случајевима, са додатном хемијском функционалношћу) и различите факторе облика (суви прах и течност [на бази растварача, на бази воде или смоле). на бази] дисперзије за различите полимерне системе).Произвођачи који су најнапреднији у комерцијализацији рекли су да су блиско сарађивали са формулаторима боја како би пронашли најбољу комбинацију својстава при најефикаснијим односима разблаживања како би побољшали квалитет боје без негативног утицаја на друга кључна својства.Испод су неке компаније које могу разговарати о свом раду у области заштитних премаза за метале.
Производи за негу аутомобила били су једна од првих и најзначајнијих примена графена у индустрији боја.Фото: Сурф Протецтион Солутионс ЛЛЦ
Једна од првих комерцијалних примена производа за заштиту метала од графена била је у аутомобилској опреми.Било да се користе у течним, аеросолним или воштаним формулацијама, ови производи за негу аутомобила високих перформанси могу се нанети директно на фарбу или хром аутомобила, побољшавајући сјај и дубину слике (ДОИ), чинећи аутомобиле лакшим за чишћење и одржавајући својства чишћења и проширења.заштита је далеко боља од конвенционалних производа.Производи побољшани ГНП, од којих се неки продају директно потрошачима, а други само козметичким салонима, такмиче се са производима обогаћеним керамиком (оксидима) (који садрже силицијум диоксид, титанијум диоксид или мешавину оба).Производи који садрже ГНП имају веће перформансе и вишу цену јер нуде неколико важних предности које керамички премази не могу пружити.Висока топлотна проводљивост графена ефикасно распршује топлоту — благодат за производе који се користе у хаубама и точковима — а његова висока електрична проводљивост распршује статичка наелектрисања, што отежава лепљење прашине.Са великим контактним углом (125 степени), ГНП премази теку брже и ефикасније, смањујући мрље од воде.Одлична абразивна и баријерна својства боље штите боју од огреботина, УВ зрака, хемикалија, оксидације и савијања.Висока транспарентност омогућава производима заснованим на ГНП-у да задрже сјајни, рефлектујући изглед који је веома популаран у овом сектору.
Сурфаце Протецтиве Солутионс ЛЛЦ (СПС) из Графтона, Висконсин, произвођач формулација са јаким упориштем у овом сегменту тржишта, продаје издржљив премаз графена на бази растварача који траје годинама и продаје боје на бази воде побољшане графеном.Серум за брзо поправљање који траје неколико месеци.Оба производа су тренутно доступна само обученим и лиценцираним естетичарима, иако постоје планови да се козметика и други производи за његу понуде директно потрошачима у блиској будућности.Циљане апликације укључују аутомобиле, камионе и мотоцикле, а за друге производе се каже да су близу комерцијализације за куће и чамце.(СПС такође нуди производ антимон/калај оксид који пружа УВ заштиту површини.)
„Традиционални карнауба воскови и заптивачи могу да заштите обојене површине од недеља до месеци“, објашњава председник СПС-а Брет Велсијен.„Керамички премази, представљени на тржишту средином 2000-их, формирају чвршћу везу са подлогом и обезбеђују године отпорности на УВ и хемикалије, самочистеће површине, већу отпорност на топлоту и побољшано задржавање сјаја.Међутим, њихова слабост су мрље од воде.површинска боја и површинске мрље за које су наши тестови показали да су узроковани лошим преносом топлоте Премотати у 2015. годину када је почело истраживање графена као адитива 2018. године смо били прва компанија у САД која је званично лансирала адитив за боје графена у процесу развоја производа компаније заснованих на ГНП-у, истраживачи су открили да су мрље од воде и површинске мрље (због контакта са птичјим изметом, соком дрвећа, инсектима и јаким хемикалијама) смањене у просеку за 50%, као и побољшана отпорност на хабање због до нижег коефицијента трења.
Апплиед Грапхене Материалс плц (АГМ, Редцар, УК) је компанија која снабдева БНП дисперзије бројним купцима који развијају производе за негу аутомобила.Једанаестогодишњи произвођач графена себе описује као светског лидера у развоју и примени ГНП дисперзија у премазима, композитима и функционалним материјалима.У ствари, АГМ извештава да индустрија боја и премаза тренутно чини 80% његовог пословања, вероватно зато што многи чланови његовог техничког тима долазе из индустрије боја и премаза, што помаже АГМ-у да разуме болне тачке два компајлера и на крају, корисника..
Хало Аутоцаре Лтд. (Стокпорт, УК) користи АГМ Генабле ГНП дисперзију у два ЕЗ производа воска за негу аутомобила.Објављен 2020. године, графен восак за каросеријске панеле комбинује Т1 карнауба восак, пчелињи восак и уље воћних орашастих плодова са полимерима, агенсима за влажење и ГНП-ом како би променио понашање површинске воде и обезбедио дугорочну заштиту, одличне водене перле и филмове, ниско сакупљање прљавштине, лако се чисти, елиминише птичји измет и у великој мери смањује мрље од воде.Восак за точкове од легуре графена има све ове предности, али је посебно дизајниран за више температуре, повећано хабање точкова и врхова издувних гасова.ГНП се додаје бази високотемпературних микрокристалних воскова, синтетичких уља, полимера и система смола које се очвршћавају.Хало каже да ће у зависности од употребе, производ штитити точкове 4-6 месеци.
Јамес Бриггс Лтд. (Салмон Фиелдс, УК), која себе описује као једну од највећих европских хемијских компанија за домаћинство, је још један АГМ купац који користи ГНП дисперзије за развој свог Хицоте графенског антикорозивног прајмера.Брзосушећи аеросол спреј без цинка има одличну адхезију на метале и пластику и користе га људи као што су аутолимарске радње и потрошачи за заустављање или спречавање корозије металних површина и за припрему тих површина за фарбање и премазивање.Прајмер пружа више од 1750 сати заштите од корозије у складу са АСТМ Г-85, Додатак 5, као и одлична својства баријере и флексибилност без пуцања у конусном тесту (АСТМ Д-522).живот прајмера.АГМ је рекао да је блиско сарађивао са купцима током процеса развоја формулације како би се максимизирала својства са додатом вредношћу уз ограничавање утицаја на цену производа.
Број и типови производа за негу аутомобила који повећавају ГНП на тржишту брзо расту.У ствари, присуство графена се рекламира као главна предност перформанси и истакнуто је на табели производа.|Јамес Бриггс Лтд. (лево), Хало Аутоцаре Лтд. (горе десно) и Сурфаце Протецтиве Солутионс ЛЛЦСурфаце Протецтиве Солутионс ЛЛЦ (доле десно)
Антикорозивни премази су све већа област примене за ГНП, где наночестице могу значајно да продуже интервале одржавања, смање оштећења од корозије, продуже заштиту гаранције и смање трошкове управљања имовином.|Херсхеи Цоатингс Цо., Лтд.
ГНП се све више користе у антикорозивним премазима и прајмерима у тешким (Ц3-Ц5) окружењима.Адриан Поттс, извршни директор АГМ-а, објаснио је: „Када се правилно угради у премазе на бази растварача или воде, графен може дати изврсна својства против корозије и побољшати контролу корозије.утицај продужењем века трајања средстава, смањењем учесталости и трошкова одржавања средстава, а производи на бази воде или производи који садрже више токсичних адитива као што је цинк више нису потребни нити се користе.област фокуса и могућности у наредних пет година.„Корозија је велика ствар, рђа није баш пријатна тема јер представља пропадање имовине клијента, то је озбиљан проблем“, додао је он.
АГМ купац који је успешно лансирао аеросолни прајмер је Халфордс Лтд. са седиштем у Вашингтону, УК, водећи британски и ирски продавац ауто делова, алата, опреме за камповање и бицикала.Графенски антикорозивни прајмер компаније не садржи цинк, што га чини еколошки прихватљивијим.Речено је да има одличну адхезију на металне површине укључујући меки челик, алуминијум и Зинтец, попуњава мале површинске несавршености и суши се за 3-4 минута до мат завршне обраде која се може брусити за само 20 минута.Такође је прошао 1.750 сати сланог спреја и тестирања конуса без пуцања.Према Халфордсу, прајмер има одличну отпорност на савијање, омогућава већу дубину премаза и пружа одличне баријере за значајно продужење века трајања премаза.Поред тога, прајмер има одличну компатибилност са најновијом генерацијом боја на бази воде.
Аллтимес Цоатингс Лтд. из Строуда, УК, специјалиста за заштиту од корозије металних кровова, користи АГМ дисперзије у својим Адвантаге Грапхене течним кровним системима за индустријске и пословне зграде.Производ повећава минималну тежину крова, отпоран је на временске прилике и УВ зраке, без растварача, испарљивих органских једињења (ВОЦ) и изоцијаната.Само један слој се наноси на правилно припремљену површину, систем има отпорност на ударце и високу еластичност, одличну растегљивост и нема скупљања након очвршћавања.Може се нанети на температурном опсегу од 3-60°Ц/37-140°Ф и поново применити.Додатак графена значајно побољшава отпорност на корозију, а производ је прошао 10.000-часовни тест неутралног сланог спреја (ИСО9227:2017), продужавајући Аутотецх-ов век гаранције са 20 на 30 година.Упркос стварању високоефикасне баријере против воде, кисеоника и соли, микропорозни премаз је прозрачан.Да би олакшао архитектонску дисциплину, Аллтимес је развио систематски наставни план и програм континуираног професионалног развоја (ЦПД).
Блоцксил Лтд. из Личфилда, Велика Британија, себе описује као награђивану компанију премаза која пружа напредна решења за уштеду енергије и радне снаге купцима у аутомобилској, железничкој, грађевинској, енергетској, поморској и ваздухопловној индустрији.Блоцксил је блиско сарађивао са АГМ-ом на развоју нове генерације МТ антикорозивних премаза са горњим слојем ојачаним графеном за конструкцијски челик у отвореним и корозивним окружењима.Доступан у разним бојама, једнослојни систем без ВОЦ-а и растварача је изузетно отпоран на влагу и премашио је 11.800 сати тестирања неутралног сланог спреја за 50% већу издржљивост од претходних производа.За поређење, Блоцксил каже да непластифицирани поливинил хлорид (УПВЦ) обично траје 500 сати у овом тесту, док епоксидна боја траје 250-300 сати.Компанија такође каже да се боја може нанети на благо влажан челик и спречава инфилтрацију воде убрзо након наношења.Описан као површински отпоран, рђаће све док се отпуштени остаци уклањају и очвршћава без спољне топлоте како би се могао користити на терену.Премаз има широк опсег примене од 0 до 60°Ц/32-140°Ф и прошао је строге тестове на пожар (БС476-3:2004, ЦЕН/ТС1187:2012-Тест 4 (укључујући ЕН13501-5:2016-тест 4 4)) отпорни су на графите и имају одличну УВ и временску отпорност.Извештава се да је премаз коришћен на лансерским јарболима у РТЕ (Раидио Теилифис Еиреанн, Даблин, Ирска) и на комуникационим сателитима у Аванти Цоммуницатионс Гроуп плц (Лондон) и на железничким пругама са сегментираним и паралелним стубовима (ССП), где је прошао ЕН45545 -2:2013, Р7 до ХЛ3.
Друга компанија која користи ГНП ојачане премазе за заштиту метала је глобални добављач аутомобила Мартинреа Интернатионал Инц. (Торонто), који користи полиамид ојачан графеном (ПА, који се назива и најлон) премазана путничка возила.(Због својих добрих термопластичних својстава, добављач из Монтреала ГНП НаноКсплоре Инц. испоручио је Мартинреу потпуно композитни ГНП/ПА премаз.) Извјештава се да производ смањује тежину за 25 процената и пружа врхунску заштиту од хабања, побољшану супериорну чврстоћу и побољшану хемијску заштите.отпорност не захтева никакве промене постојеће производне опреме или процеса.Мартинреа је приметио да би побољшане перформансе премаза могле проширити његову примену на шири спектар аутомобилских компоненти, посебно на електрична возила.
Са завршетком бројних дугорочних тестова, заштита од корозије у мору и заштита од обрастања ће вероватно постати важна примена ГНП-а.Графенски адитив Талга Гроуп Лтд. тренутно се тестира у реалним океанским условима на два велика брода.Једно од посуда је управо завршило 15-месечну инспекцију и речено је да су делови премазани ГНП ојачаним прајмером показали упоредиве или боље резултате од оригиналних узорака без арматуре, који су већ показивали знаке корозије.|Тарга Гроуп Цо., Лтд.
Многи програмери боја и произвођачи графена су напорно радили на развоју премаза против корозије/против обрастања за поморску индустрију.С обзиром на опсежна и дугорочна тестирања која су потребна за добијање одобрења у овој области, већина компанија које смо интервјуисали навела је да су њихови производи још увек у фази тестирања и евалуације, а споразуми о неоткривању података (НДА) их спречавају да разговарају о свом раду у поље.сваки је навео да су до сада спроведени тестови показали значајне користи од уградње ГНП-а у морске плочнике.
Једна компанија која није била у могућности да елаборира свој рад је 2Д Материалс Пте из Сингапура.Лтд., која је почела да производи БНП у лабораторијској скали 2017. и комерцијално прошле године.Њени производи од графена су посебно дизајнирани за индустрију боја, а компанија је саопштила да од 2019. сарађује са два највећа поморска добављача антикорозивних премаза на развоју боја и премаза за овај сектор.2Д Материалс је такође рекао да сарађује са великом компанијом за производњу челика на уградњи графена у уља која се користе за заштиту челика током транспорта и складиштења.Према Цхванг Цхие Фуу, стручњаку за примену 2Д материјала, „графен има највећи утицај на функционалне премазе.„На пример, за антикорозивне премазе у поморској индустрији, цинк је један од главних састојака.Графен се може користити за смањење или замену цинка у овим премазима.Додавање мање од 2% графена може значајно да продужи животни век ових премаза, што значи да то чини веома атрактивном вредношћу коју је тешко одбити.
Талга Гроуп Лтд. (Перт, Аустралија), компанија за производњу анода и графена за батерије основана 2010. године, објавила је раније ове године да је њен адитив Талцоат графена за прајмере показао позитивне резултате у стварним тестовима океана.Адитив је посебно формулисан за употребу у морским премазима за побољшање отпорности на корозију, смањење губитка боје у воденим екосистемима и побољшање перформанси повећањем интервала сувог дока.Посебно, овај суво-дисперзибилни адитив може се уградити у премазе ин ситу, што представља значајан комерцијални развој ГНП производа, који се обично испоручују као течне дисперзије да би се обезбедило добро мешање.
У 2019. години, адитив је претходно помешан са двокомпонентним епоксидним прајмером од водећег добављача премаза и примењен на труп великог контејнерског брода од 700м²/7535фт² као део испитивања на мору ради процене перформанси премаза у тешким морским окружењима.(Да би се обезбедила реалистична основна линија, традиционални обележени прајмер је коришћен негде другде да би се разликовао сваки производ. Оба прајмера су затим премазана.) У то време, ова апликација се сматрала највећом применом графена на свету.Посуда је подвргнута 15-месечној инспекцији, а делови премазани прајмером ојачаним ГНП-ом су наводно били упоредиви или бољи од основне линије без појачања, што је већ показало знаке корозије.Други тест је укључивао да апликатор боје помеша прашкасти адитив ГНП на лицу места са другом двокомпонентном епоксидном бојом другог водећег добављача боја и распрши је на значајан део великог контејнера.Две тужбе су још у току.Талга је приметио да су ограничења путовања повезана са пандемијом и даље утичу на међународна путовања, одлажући вести о томе како покривање функционише на другом броду.Охрабрена овим резултатима, за Талга се каже да развија морске премазе против обрастања, антимикробне премазе за метал и пластику, антикорозивне премазе за крупне металне делове и заштитне премазе за пластичну амбалажу.
Пројекат развоја ГНП-а који је у марту објавила Лабораторија за истраживање напредних материјала Тораи Индустриес, Инц. (Токио), привукао је интересовање програмера формулација премаза, укључујући стварање раствора ултрафине дисперзије графена, за који се каже да показује одличну флуидност.Висока проводљивост у комбинацији са високом електричном и топлотном проводљивошћу.Кључ за развој је употреба јединственог (неименованог) полимера за који се каже да контролише вискозност тако што инхибира агрегацију нанолистова графена, чиме се решава дугогодишњи проблем стварања високо концентрисаних дисперзија ГНП-а.
У поређењу са конвенционалним ГНП дисперзијама, Тораиов нови производ високе течности, који садржи јединствени полимер који контролише вискозитет спречавањем агрегације наночестица графена, производи високо концентрисане, ултра фине дисперзије ГНП са високом топлотном и електричном проводљивошћу и повећаном флуидношћу ради лакшег руковања и мешање.|Тореи Индустриес Цо., Лтд.
„Тањи графен има тенденцију да се лакше агрегира, што смањује флуидност и отежава примену производа мешаних дисперзија“, објашњава истраживач Тораи Еиицхиро Тамаки.„Да би се избегао проблем лепљења, наноплоче се обично разблажују у раствору ниске концентрације.Међутим, ово отежава постизање довољне концентрације да би се у потпуности искористиле предности графена.ултра-фина дисперзија ГНП-а и повећана флуидност за лако руковање и мешање.За почетне примене се каже да укључују батерије, електронска кола за штампање и антикорозивне премазе за спречавање продирања воде и кисеоника.Компанија истражује и производи графен већ 10 година и тврди да је развила технологију дисперзије како би графен учинио приступачнијим.Истраживачи верују да јединствени полимер утиче и на саме наноплоче и на дисперзиони медијум, приметио је Тамаки, рекавши да посебно добро функционише са високо поларним растварачима.
С обзиром на све потенцијалне предности које ГНП нуди, није изненађење да је преко 2.300 патената везаних за ГНП издато предузећима и академским круговима.Стручњаци предвиђају значајан раст ове технологије, рекавши да ће утицати на више од 45 индустрија, укључујући боје и премазе.Елиминише се неколико важних фактора који ометају раст.Прво, забринутост за животну средину, здравље и безбедност (ЕХС) може представљати проблем за нове наночестице пошто је регулаторно одобрење (нпр. РЕАЦХ систем Европске уније (регистрација, евалуација, ауторизација и ограничење хемикалија)) олакшано.Поред тога, бројни добављачи су опсежно тестирали материјале за ојачање ГНП-а како би боље разумели шта се дешава када се прскају.Произвођачи графена брзо истичу да, пошто је ГНП направљен од природног минералног графита, њихов процес је инхерентно еколошки прихватљивији од многих других адитива.Други изазов је набавити довољно по приступачној цени, али и ово се решава како произвођачи проширују своје производне системе.
„Главна препрека увођењу графена у индустрију био је производни капацитет произвођача графена, у комбинацији са историјски високом ценом производа“, објашњава Тарек Јаллоул из Леад Царбон Тецхнологиес, НаноКсплоре технолошког пројекта.„Ове две препреке се превазилазе и производи побољшани графеном улазе у комерцијалну фазу јер се јаз у снази и ценама смањује.На пример, моја сопствена компанија је основана 2011. и сада може да производи 4.000 т/т годишње, према ИДТецхЕк Ресеарцх-у (Бостон), ми смо највећи произвођач графена на свету.Наш нови производни погон је потпуно аутоматизован и има модуларну структуру која се лако може реплицирати ако је потребно проширење.Још једна велика препрека индустријским применама графена је недостатак регулаторног одобрења, али то се сада дешава.
„Својства која нуди графен могу имати велики утицај на индустрију боја и премаза“, додаје Велзин.„Иако графен има вишу цену по граму од других адитива, користи се у тако малим количинама и пружа тако позитивне предности да је дугорочни трошак приступачан.развити графенске ?премазе??
„Ове ствари раде и можемо показати да су заиста добре“, додао је Потс."Додавање графена рецепту, чак и у врло малим количинама, може пружити трансформациона својства."
Peggy Malnati is a regular contributor to PF’s sister publications CompositesWorld and MoldMaking Technology magazines and maintains contact with clients through her regional office in Detroit. pmalnati@garpub.com
Маскирање се користи у већини операција завршне обраде метала где је потребно обрадити само одређене делове површине.Уместо тога, маскирање се може користити на површинама где третман није потребан или га треба избегавати.Овај чланак покрива многе аспекте маскирања металне завршне обраде, укључујући апликације, технике и различите врсте маскирања које се користе.
Побољшана адхезија, повећана отпорност на корозију и пликове и смањена интеракција премаза са деловима захтевају претходну обраду.
Време поста: 28.11.2022