Фракциите на честички со нано големина значително ја зголемуваат ефикасноста на заштитните бои, премази, прајмери и восоци за метал.
Употребата на нанолистови од графен за значително подобрување на перформансите е релативно нова, но брзо растечка област на примена во индустријата за бои.
Иако нивната употреба во производите за заштита на метали е прилично нова - комерцијализирана само во последните неколку години - докажано е дека нанолистите од графен (NNP) имаат огромно влијание врз својствата на прајмерите, облогите, боите, восоците, па дури и лубрикантите.Иако типичниот сооднос за контрола на притисокот варира од неколку десетини до неколку проценти, правилното додавање на GNP ќе стане мултифункционален додаток кој може значително да го продолжи работниот век и издржливоста на облогата, да ја подобри хемиската отпорност, отпорноста на корозија, отпорноста на оксидација и абразијата. отпор.;дури и помага на површината лесно да ја отстрани водата и нечистотијата.Покрај тоа, БНП често делуваат како синергисти, помагајќи им на другите додатоци да работат поефикасно при пониски концентрации без да ја жртвуваат ефективноста.Графенските нанолистови веќе комерцијално се користат во производи за заштита на метали, почнувајќи од автомобилски заптивки, спрејови и восоци до прајмери и бои што ги користат производителите на автомобили, градежните изведувачи, па дури и потрошувачите.Повеќе апликации (како што се морските антифаулирачки/антикорозивни прајмери и бои) се пријавени дека се во завршна фаза на тестирање и се очекува да бидат комерцијализирани во текот на следните неколку години.
Истражувачите од Универзитетот во Манчестер (Манчестер, ОК) беа првите кои изолираа еднослоен графен во 2004 година, за што им беше доделена Нобеловата награда за физика во 2010 година.Графенските нанолистови - повеќеслојна форма на графен достапен од различни продавачи со различни дебелини и средни големини на честички - се 2D форми на јаглерод со рамна/лушпеста нано големина.Како и другите наночестички, способноста на GNP да ги менуваат и подобруваат својствата на макроскопските производи како што се полимерните филмови, пластичните/композитните делови, облогите, па дури и бетонот е целосно непропорционална со нивната мала големина.На пример, рамната, широка, но тенка геометрија на GNP адитивите ги прави идеални за обезбедување ефективно покривање на површината без зголемување на дебелината на облогата.Спротивно на тоа, нивната ефикасност во подобрувањето на перформансите на облогата често значи дека е потребно помалку обложување или може да се применат потенки премази.Материјалот БНП има и многу висока површина (2600 m2/g).Кога се правилно дисперзирани, тие можат значително да ги подобрат бариерните својства на облогите за хемикалии или гасови, што резултира со подобрена заштита од корозија и оксидација.Покрај тоа, од триболошка гледна точка, тие имаат многу ниско смолкнување на површината, што придонесува за подобрување на отпорноста на абење и коефициентот на лизгање, што помага на облогата да му се даде подобра отпорност на гребење и ги отфрла нечистотијата, водата, микроорганизмите, алгите итн. својства, лесно е да се разбере зошто дури и малите количини на адитиви за БНП можат да бидат толку ефикасни во подобрувањето на својствата на огромната низа производи што индустријата ги користи секој ден.
Иако тие, како и другите наночестички, имаат голем потенцијал, не е лесно да се изолираат и распрснуваат нанолистовите од графен во форма што може да се користи од развивачите на бои или дури и од формулаторите на пластика.Деламинирањето на поголеми агрегати на наночестички за ефикасна дисперзија (и дисперзија во производи стабилни на полица) за употреба во пластика, филмови и облоги се покажа како предизвик.
Комерцијалните GNP компании обично нудат различни морфологии (еднослојни, повеќеслојни, различни просечни дијаметри и, во некои случаи, со додадена хемиска функционалност) и различни фактори на форма (сув прашок и течен [на база на растворувач, на база на вода или смола базирани] дисперзии за различни полимерни системи).Најнапредните производители во комерцијализацијата рекоа дека тесно соработувале со формулаторите на бои за да ја пронајдат најдобрата комбинација на својства при најефикасни соодноси на разредување за да го подобрат квалитетот на бојата без негативно да влијаат на другите клучни својства.Подолу се дадени неколку компании кои можат да разговараат за нивната работа на полето на заштитни облоги за метали.
Производите за нега на автомобили беа една од првите и најзначајните примени на графенот во индустријата за бои. Фото: Surf Protection Solutions LLC
Една од првите комерцијални апликации на производите за заштита од графен метал беше во автомобилската облога.Без разлика дали се користат во формулации за течност, аеросол или восок, овие производи за нега на автомобили со високи перформанси може да се нанесат директно на боја или хром за автомобили, подобрувајќи го сјајот и длабочината на сликата (DOI), правејќи ги автомобилите полесни за чистење и одржувајќи ги својствата за чистење и проширување.заштитата е далеку подобра од конвенционалните производи.Производите зајакнати со БНП, од кои некои се продаваат директно на потрошувачите, а други се продаваат само на салони за убавина, се натпреваруваат со производи збогатени со керамика (оксид) (содржат силициум диоксид, титаниум диоксид или мешавина од двете).Производите што содржат БНП имаат повисоки перформанси и повисока цена бидејќи нудат неколку важни придобивки што керамичките премази не можат да ги обезбедат.Високата топлинска спроводливост на графинот ефикасно ја троши топлината - благодет за производите што се користат во хаубата и тркалата - а неговата висока електрична спроводливост ги троши статичките полнежи, што го отежнува лепењето на прашината.Со голем агол на контакт (125 степени), GNP облогите течат побрзо и поефикасно, намалувајќи ги водените точки.Одличните абразивни и бариерни својства подобро ја штитат бојата од гребнатини, УВ зраци, хемикалии, оксидација и искривување.Високата транспарентност им овозможува на производите базирани на БНП да го задржат сјајниот, рефлективен изглед кој е многу популарен во овој сектор.
Surface Protective Solutions LLC (SPS) од Grafton, Висконсин, производител на формулации со силна основа во овој пазарен сегмент, продава трајна графенска обвивка базирана на растворувач која трае со години и продава боја на база на вода засилена со графен.Серум за брзо допирање кое трае неколку месеци.Двата производи моментално се достапни само за обучени и лиценцирани естетичари, иако се планира да им се понудат козметика и други производи за нега директно на потрошувачите во блиска иднина.Целните апликации вклучуваат автомобили, камиони и мотоцикли, а за други производи се вели дека се блиску до комерцијализирање за домови и чамци.(SPS нуди и производ од антимон/калај оксид кој обезбедува УВ заштита на површината.)
„Традиционалните карнауба восоци и заптивки можат да ги заштитат обоените површини од недели до месеци“, објаснува претседателот на SPS, Брет Велсиен.„Керамичките премази, претставени на пазарот во средината на 2000-тите, формираат посилна врска со подлогата и обезбедуваат години на UV и хемиска отпорност, самочистечки површини, поголема отпорност на топлина и подобрено задржување на сјајот.Сепак, нивната слабост се водените дамки.површинска боја и површински дамки за кои нашите сопствени тестови покажаа дека се предизвикани од слаб пренос на топлина Брзо напред до 2015 година кога започна истражувањето на графинот како додаток Во 2018 година бевме првата компанија во САД што официјално лансираше додаток на графенска боја во процесот при развојот на производите на компанијата базирани на БНП, истражувачите открија дека дамките од вода и површинските дамки (поради контакт со измет од птици, сок од дрвја, инсекти и груби хемикалии) се намалени во просек за 50%, како и подобрена отпорност на абење поради до долниот коефициент на триење.
Applied Graphene Materials plc (AGM, Redcar, Обединетото Кралство) е компанија која доставува GNP дисперзии на голем број клиенти кои развиваат производи за нега на автомобили.11-годишниот производител на графен се опишува себеси како светски лидер во развојот и примената на дисперзии на GNP во премази, композити и функционални материјали.Всушност, AGM известува дека индустријата за бои и премази моментално сочинува 80% од нејзиниот бизнис, веројатно затоа што многу членови на нејзиниот технички тим доаѓаат од индустријата за бои и премази, што му помага на AGM да ги разбере точките на болка на двата компајлери и на крајот . корисници..
Halo Autocare Ltd. (Stockport, Обединетото Кралство) ја користи AGM's Genable GNP дисперзија во два производи за восок за нега на автомобили EZ.Издаден во 2020 година, графен восок за каросеријата комбинира восок T1 карнауба, пчелин восок и масло од овошни јаткасти плодови со полимери, средства за навлажнување и GNP за да го промени однесувањето на површинските води и да обезбеди долготрајна заштита, одлични водени мониста и филмови, ниско собирање нечистотија, лесно се чисти, го елиминира птичјиот измет и во голема мера ги намалува дамките од вода.Графенскиот восок за тркала од легура ги има сите овие предности, но е специјално дизајниран за повисоки температури, зголемено абење на тркалата и врвовите на издувните гасови.GNP се додава во основата на микрокристалните восоци со висока температура, синтетичките масла, полимерите и системите за излечива смола.Halo вели дека во зависност од употребата, производот ќе ги заштити тркалата 4-6 месеци.
Џејмс Бригс Рибар (Salmon Fields, Обединетото Кралство), која се опишува себеси како една од најголемите европски хемиски компании за домаќинство, е уште еден клиент на AGM кој користи дисперзии на GNP за да го развие својот антикорозивен прајмер Hycote графен.Аеросол спреј за брзо сушење без цинк има одлична адхезија на метали и пластика и се користи од луѓе како што се работилници и потрошувачи за да се спречи или спречи корозија на металните површини и да се подготват тие површини за бојадисување и обложување.Прајмерот обезбедува повеќе од 1750 часа заштита од корозија во согласност со ASTM G-85, Додаток 5, како и одлични својства на бариера и флексибилност без пукање при тестот на конусот (ASTM D-522).прајмер живот.AGM рече дека тесно соработувала со клиентите за време на процесот на развој на формулацијата за да ги максимизира својствата со додадена вредност, истовремено ограничувајќи го влијанието врз цената на производот.
Бројот и видовите на производи за нега на автомобили што го зголемуваат БНП на пазарот рапидно растат.Всушност, присуството на графен се смета како главна придобивка за перформансите и е истакнато на табелата со производи.|James Briggs Ltd. (лево), Halo Autocare Ltd. (горе десно) и Surface Protective Solutions LLCS Surface Protective Solutions LLC (долу десно)
Антикорозивните премази се растечка област на примена за БНП, каде што наночестичките можат значително да ги продолжат интервалите на одржување, да го намалат оштетувањето од корозија, да ја продолжат гаранциската заштита и да ги намалат трошоците за управување со средства.|Hershey Coatings Co., Ltd.
GNP се повеќе се користат во антикорозивни премази и прајмери во тешки (C3-C5) средини.Адријан Потс, извршен директор на AGM, објасни: „Кога правилно се вградува во премази на база на растворувач или вода, графенот може да даде одлични антикорозивни својства и да ја подобри контролата на корозија“.влијание со продолжување на животниот век на средствата, намалување на зачестеноста и трошоците за одржување на средствата, како и за производите на база на вода или производите што содржат повеќе токсични адитиви како што е цинкот повеќе не се бараат или користат.област на фокус и можности во следните пет години.„Корозијата е голема работа, рѓата не е многу пријатна тема бидејќи претставува влошување на имотот на клиентот, тоа е сериозен проблем“, додаде тој.
Клиент на AGM кој успешно лансираше прајмер за аеросол спреј е Halfords Ltd. со седиште во Вашингтон, ОК, водечки британски и ирски продавач на автоделови, алати, опрема за кампување и велосипеди.Графинскиот антикорозивен прајмер на компанијата е без цинк, што го прави поеколошки.Се вели дека има одлична адхезија на метални површини, вклучувајќи мек челик, алуминиум и цинтек, ги пополнува малите несовршености на површината и се суши за 3-4 минути до мат финиш што може да се пескара за само 20 минути.Исто така, помина 1.750 часа тестирање со сол и конуси без пукање.Според Халфордс, прајмерот има одлична отпорност на попуштање, овозможува поголема длабочина на обложување и обезбедува одлични бариерни својства за значително продолжување на животниот век на облогата.Покрај тоа, прајмерот има одлична компатибилност со најновата генерација на бои на база на вода.
Alltimes Coatings Ltd. од Stroud, ОК, специјалист за заштита од корозија на метални покриви, користи AGM дисперзии во своите системи за течни покриви Advantage Graphene за индустриски и комерцијални објекти.Производот ја зголемува минималната тежина на покривот, е отпорен на временски услови и UV, без растворувачи, испарливи органски соединенија (VOCs) и изоцијанати.Само еден слој се нанесува на правилно подготвена површина, системот има отпорност на удар и висока еластичност, одлична растегливост и без собирање по стврднувањето.Може да се нанесува во температурен опсег од 3-60°C/37-140°F и повторно да се нанесе.Додавањето графен значително ја подобрува отпорноста на корозија, а производот го помина тестот со неутрален спреј од 10.000 часа (ISO9227:2017), продолжувајќи го гарантниот век на Autotech од 20 на 30 години.И покрај создавањето на високо ефикасна бариера против вода, кислород и сол, микропорозната обвивка дише.За да ја олесни архитектонската дисциплина, Alltimes разви систематска програма за континуиран професионален развој (CPD).
Blocksil Ltd. од Личфилд, ОК, се опишува себеси како наградувана компанија за обложување која обезбедува напредни решенија за заштеда на енергија и работна сила на клиентите во автомобилската, железничката, градежната, енергетската, поморската и воздушната индустрија.Blocksil тесно соработуваше со AGM за да развие нова генерација на MT антикорозивни премази со горниот слој засилен со графен за структурен челик во отворени и корозивни средини.Достапен во различни бои, системот со еден слој без VOC и растворувачи е исклучително отпорен на влага и надмина 11.800 часа тестирање со неутрален прскање со сол за 50% поголема издржливост од претходните производи.За споредба, Blocksil вели дека непластифицираниот поливинил хлорид (UPVC) обично трае 500 часа во овој тест, додека епоксидната боја трае 250-300 часа.Компанијата, исто така, вели дека бојата може да се нанесе на малку влажен челик и спречува инфилтрација на вода кратко време по нанесувањето.Опишан како површински отпорен, ќе рѓосува се додека не се отстранат лабавите остатоци и се лечи без надворешна топлина за да може да се користи на терен.Облогата има широк опсег на примена од 0 до 60°C/32-140°F и поминала строги тестови за пожар (BS476-3:2004, CEN/TS1187:2012-Тест 4 (вклучувајќи EN13501-5:2016-тест 4 4)) се отпорни на графити и имаат одлична отпорност на УВ и временски услови.Беше пријавено дека облогата се користела на јарболите за фрлачи во RTÉ (Raidió Teilifís Éireann, Даблин, Ирска) и на комуникациските сателити во Avanti Communications Group plc (Лондон) и на железничките пруги со сегментирана и паралелна колона (SSP), каде што поминал EN4554 -2:2013, R7 до HL3.
Друга компанија која користи премази засилени со GNP за заштита на металот е глобалниот автомобилски добавувач Martinrea International Inc. (Торонто), која користи патнички автомобили обложени со полиамид (PA, исто така наречени најлон) засилен со графин.(Поради неговите добри термопластични својства, снабдувачот од Монтреал GNP NanoXplore Inc. ја испорача Martinrea со целосно композитен GNP/PA слој.) Се наведува дека производот ја намалува тежината за 25 проценти и обезбедува супериорна заштита од абење, зголемена супериорна сила и подобрена хемикалија заштита.отпорноста не бара никакви промени на постоечката производна опрема или процеси.Мартинреа истакна дека подобрените перформанси на облогата може да ја прошири неговата примена на поширок опсег на автомобилски компоненти, особено електрични возила.
Со завршувањето на бројните долгорочни тестови, заштитата од корозија на морето и антифаулирањето најверојатно ќе станат важна примена на БНП.Адитивот за графин Talga Group Ltd. моментално се тестира во реални океански услови на два големи брода.Еден од садовите штотуку заврши 15-месечна проверка и беше речено дека деловите обложени со армиран прајмер GNP покажале споредливи или подобри резултати од оригиналните примероци без засилување, кои веќе покажале знаци на корозија.|Targa Group Co., Ltd.
Многу развивачи на бои и производители на графен напорно работеа на развивање на антикорозивни/анти-фаулирачки премази за морската индустрија.Со оглед на обемното и долгорочно тестирање потребно за да се добие одобрение во оваа област, повеќето од компаниите што ги интервјуиравме посочија дека нивните производи сè уште се во фаза на тестирање и евалуација и дека договорите за необјавување (NDA) ги спречуваат да разговараат за нивната работа во Поле.секој од нив изјави дека досега спроведените тестови покажале значителни придобивки од инкорпорирањето на БНП во морските тротоари.
Една компанија која не можеше да елаборира за својата работа е 2D Materials Pte со седиште во Сингапур.Ltd., која започна со производство на БНП на лабораториско ниво во 2017 година и комерцијално минатата година.Нејзините производи од графен се специјално дизајнирани за индустријата за бои, а компанијата рече дека работи со двајца од најголемите добавувачи на морски антикорозивни облоги од 2019 година за да развие бои и премази за овој сектор.2D Materials, исто така, соопшти дека работи со голема компанија за челик за да го вгради графенот во маслата што се користат за заштита на челикот за време на транспортот и складирањето.Според Чванг Чие Фу, експерт за примена на 2Д материјали, „графенот има најголемо влијание врз функционалните облоги“.„На пример, за антикорозивни премази во морската индустрија, цинкот е една од главните состојки.Графенот може да се користи за намалување или замена на цинкот во овие облоги.Додавањето помалку од 2% графен може значително да го зголеми животниот век на овие облоги, што значи дека тоа го прави многу атрактивен предлог за вредност што е тешко да се одбие“.
Talga Group Ltd. (Перт, Австралија), компанија за анодна батерии и графен основана во 2010 година, објави претходно оваа година дека нејзиниот графен додаток Talcoat за прајмери покажал позитивни резултати на тестовите на океаните во реалниот свет.Адитивот е специјално формулиран за употреба во морските облоги за да се подобри отпорноста на корозија, да се намали загубата на боја во водните екосистеми и да се подобрат перформансите со зголемување на интервалот на суво пристаниште.Забележително, овој додаток кој може да се дисперзира на суво може да се вгради во премази in situ, што претставува значителен комерцијален развој на GNP производите, кои обично се испорачуваат како течни дисперзии за да се обезбеди добро мешање.
Во 2019 година, адитивот беше претходно измешан со епоксиден прајмер со две пакувања од водечки снабдувач со облоги и се нанесе на трупот на голем брод со контејнер од 700 m²/7535 ft² како дел од морска проба за да се оцени ефикасноста на облогата во сурови морски средини.(За да се обезбеди реална основа, традиционален означен прајмер беше користен на друго место за да се разликува секој производ. И двата прајмери потоа беа премачкани.) Во тоа време, оваа апликација се сметаше за најголема апликација за графен во светот.Бродот бил подложен на 15-месечна инспекција и деловите обложени со прајмер засилен со GNP, наводно, биле споредливи или подобри од основната линија без арматура, која веќе покажувала знаци на корозија.Вториот тест вклучуваше апликаторот за боја да го измеша адитивот GNP во прав на лице место со друга епоксидна боја од две пакувања од друг водечки снабдувач на бои и да ја испрска на значителен дел од голем сад.Две судски процеси се уште се во тек.Талга истакна дека ограничувањата за патување поврзани со пандемијата продолжиле да влијаат на меѓународното патување, одложувајќи ги вестите за тоа како функционира покриеноста на вториот брод.Охрабрен од овие резултати, се вели дека Talga развива анти-фаулирачки морски облоги, анти-микробни премази за метал и пластика, антикорозивни премази за гломазни метални делови и премази за пластична амбалажа.
Проектот за развој на GNP објавен во март од страна на Advanced Materials Research Laboratory Toray Industries, Inc. (Токио), го привлече интересот на развивачите на формулации за обложување, вклучително и создавање на ултрафино дисперзивен раствор на графен, за кој се вели дека покажува одлична флуидност.Висока спроводливост во комбинација со висока електрична и топлинска спроводливост.Клучно за развојот е употребата на уникатен (неименуван) полимер за кој се вели дека ја контролира вискозноста преку инхибиција на агрегација на нанолистовите на графен, а со тоа го решава долгогодишниот проблем за создавање високо концентрирани дисперзии на GNP.
Во споредба со конвенционалните дисперзии на GNP, новиот производ со висока флуидност на Toray, кој содржи уникатен полимер кој ја контролира вискозноста со спречување на агрегација на наночестички на графен, произведува високо концентрирани, ултра фини GNP дисперзии со висока топлинска и електрична спроводливост и зголемена флуидност за лесно ракување и мешање.|Torey Industries Co., Ltd.
„Потенкиот графен има тенденција полесно да се агрегира, што ја намалува флуидноста и го отежнува нанесувањето на производите со мешани дисперзиони“, објаснува истражувачот од Торај, Еичиро Тамаки.„За да се избегне проблемот со лепење, наноплочите обично се разредуваат во раствор со мала концентрација.Сепак, ова го отежнува постигнувањето на доволна концентрација за целосно искористување на графенот“.ултра фина дисперзија на GNP и зголемена флуидност за лесно ракување и мешање.Се вели дека првичните апликации вклучуваат батерии, електронски кола за печатење и антикорозивни облоги за да се спречи навлегување на вода и кислород.Компанијата истражува и произведува графен веќе 10 години и тврди дека развила технологија за дисперзија за да го направи графенот попристапен.Истражувачите веруваат дека уникатниот полимер влијае и на самите нанолистови и на медиумот за дисперзија, истакна Тамаки, велејќи дека работи особено добро со високополарни растворувачи.
Со оглед на сите потенцијални придобивки што ги нуди БНП, не е изненадување што над 2.300 патенти поврзани со БНП се издадени за бизниси и академски кругови.Експертите предвидуваат значителен раст за оваа технологија, велејќи дека ќе влијае на повеќе од 45 индустрии, вклучувајќи бои и премази.Неколку важни фактори кои го попречуваат растот се елиминирани.Прво, загриженоста за животната средина, здравјето и безбедноста (EHS) може да биде проблем за новите наночестички бидејќи се олеснува регулаторното одобрување (на пр. системот REACH (регистрација, евалуација, авторизација и ограничување на хемикалии) на Европската унија).Покрај тоа, голем број добавувачи опширно ги тестираа материјалите за зајакнување на БНП за подобро да разберат што се случува кога се прскаат.Производителите на графен брзо истакнуваат дека бидејќи БНП е направен од природен минерал графит, нивниот процес е инхерентно поеколошки од многу други адитиви.Вториот предизвик е да се добие доволно по прифатлива цена, но ова исто така се решава бидејќи производителите ги прошируваат своите системи за производство.
„Главната пречка за воведувањето на графен во индустријата е производствениот капацитет на производителите на графен, во комбинација со историски високата цена на производот“, објаснува Тарек Џалул од Lead Carbon Technologies, технолошки проект NanoXplore.„Овие две пречки се надминуваат и производите засилени со графен влегуваат во комерцијална фаза бидејќи јазот во моќноста и цената се намалува.На пример, мојата сопствена компанија е основана во 2011 година и сега може да произведува 4.000 t/t годишно, според IDTechEx Research (Бостон), ние сме најголемиот производител на графен во светот.Нашиот нов производствен капацитет е целосно автоматизиран и има модуларна структура што може лесно да се реплицира доколку е потребно проширување.Друга голема пречка за индустриските апликации на графен е недостатокот на регулаторно одобрение, но ова се случува сега“.
„Својствата што ги нуди графенот може да имаат големо влијание врз индустријата за бои и облоги“, додава Велзин.„Иако графенот има повисока цена за грам од другите адитиви, тој се користи во толку мали количини и дава толку позитивни придобивки што долгорочната цена е прифатлива.развиваат графенски ?облоги??
„Оваа работа функционира и можеме да покажеме дека е навистина добра“, додаде Потс.„Додавањето графен во рецептот, дури и во многу мали количини, може да обезбеди трансформациски 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
Маскирањето се користи во повеќето операции за завршна обработка на метал каде што треба да се обработат само одредени области од површината на делот.Наместо тоа, маскирањето може да се користи на површини каде што не е потребен третман или треба да се избегнува.Оваа статија опфаќа многу аспекти на маскирање на метална завршница, вклучувајќи апликации, техники и различни типови на маскирање што се користат.
Подобрената адхезија, зголемената отпорност на корозија и плускавци и намалената интеракција со облогата со делови бараат претходен третман.
Време на објавување: 28-11-2022 година