สารเติมแต่งกราฟีนส่งเสริมการป้องกันการกัดกร่อนที่ ‘เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม’

ตราบเท่าที่ยังมีโครงสร้างเหล็กอยู่ คนที่ดูแลพวกเขาต้องกังวลเกี่ยวกับการกัดกร่อน จากข้อมูลขององค์การการกัดกร่อนของโลก การกัดกร่อนทำให้โครงสร้างเหล็กเสียหายถึง 2.5 ล้านล้านดอลลาร์ทุกปี หรือประมาณ 3-4% ของ GDP ต่อปีของประเทศอุตสาหกรรม ตามเนื้อผ้า มีหลายวิธีในการลดความเสียหายนี้และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการชุบสังกะสีด้วยสังกะสี โครเมียม และโลหะอื่นๆ 

ในสภาพแวดล้อม

ที่มีการกัดกร่อนสูง ไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสีมักจะถูกนำมาใช้ ในขณะที่พื้นที่ที่มีการกัดกร่อนปานกลางถึงต่ำ ไพรเมอร์ที่มีเม็ดสีกัดกร่อนแบบพาสซีฟ เช่น ฟอสเฟตอาจเพียงพอแล้ว ในทั้งสองกรณี สีรองพื้นจะตามด้วยสีชั้นกลางและสีบนเมื่อเร็ว ๆ นี้มีการแนะนำไพรเมอร์ใหม่ที่มีสังกะสีพร้อมกับเม็ดสีเพิ่มเติม 

ไพรเมอร์เหล่านี้มุ่งตอบสนองความต้องการล่าสุดสำหรับการป้องกันการกัดกร่อน ซึ่งกำหนดไว้ในเอกสารมาตรฐานสากล (ISO 12944-2018) น่าเสียดายที่ผลิตภัณฑ์สังกะสี เช่น ผงสังกะสีที่ใช้กันทั่วไป มีความเป็นพิษสูงต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ ผู้ใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลจึงต้องการไพรเมอร์ที่มีปริมาณสังกะสี

ลดลงมากขึ้นเรื่อยๆนี่คือที่มาของกราฟีน ซึ่งเป็นรูปแบบชั้นเดียวของกราไฟต์ วัสดุนี้ถูกตรวจพบครั้งแรกในปี 2547 และมีความแข็งแรงเชิงกลเป็นพิเศษ พร้อมด้วยคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม ทำให้วัสดุนี้น่าสนใจสำหรับการใช้งานหลายประเภท กราฟีนยังสามารถดูดซับอะตอมหรือโมเลกุล

และสามารถทำงานได้โดยการเชื่อมกลุ่มสารเคมีต่างๆ กับอะตอมของคาร์บอนในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้กำหนดเส้นทางการผลิตกราฟีนเชิงอุตสาหกรรมหลายเส้นทาง สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การกำจัดไอของสารเคมี (CVD) ซึ่งเริ่มต้นด้วยบรรยากาศที่อุดมด้วย

คาร์บอน

และสะสมอะตอมของคาร์บอนเพียงชั้นเดียวบนพื้นผิว มักใช้เพื่อสร้างแผ่นกราฟีนที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง วิธีทั่วไปอีกวิธีหนึ่งคือการใช้วิธีดัดแปลง ซึ่งกราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์ก่อน จากนั้นจึงผลิตกราฟีนประเภทต่างๆ ผ่านขั้นตอนการลดขนาดในบรรยากาศเฉื่อย วิธีการอื่นๆ ได้แก่ การลอกออกหรือการขัดผิวชั้น

ของกราฟีนโดยใช้กระบวนการเคมีไฟฟ้าที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะยกเว้น CVD วิธีการเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะผลิตผลิตภัณฑ์กราฟีนไม่กี่ชั้น ซึ่งมีให้เลือกทั้งแบบผงหรือแบบกระจายตัวในตัวทำละลาย น้ำ และระบบโพลิเมอร์ อนุภาคปฐมภูมิของผลิตภัณฑ์กราฟีนบางชั้นอาจมีขนาดด้านข้างตั้งแต่ 1 µm 

ถึงมากกว่า 50 µm โดยมีความหนาไม่เกิน 2-3 นาโนเมตร ขึ้นอยู่กับจำนวนชั้น แม้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่ใช่กราฟีนบริสุทธิ์ แต่การนำไฟฟ้าและความร้อนและคุณสมบัติเชิงกลของพวกมันนั้นคล้ายคลึงกันมากกับวัสดุบริสุทธิ์ ที่สำคัญ พวกมันอยู่ใกล้เพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ในการป้องกันการกัดกร่อน

การกัดกร่อน ในการใช้คำนี้บ่อยที่สุดคือปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าของโลหะ (โดยปกติคือเหล็ก) กับสารออกซิไดซ์ เช่น ออกซิเจน ซัลเฟต หรือคลอไรด์ เพื่อสร้างเกลือโลหะที่เสถียรทางเคมี ซึ่งก็คือสนิม กราฟีนเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ จึงมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี 

(ร่วมกับเม็ดสีต้านการกัดกร่อนเสริมที่สอง) ในทางที่ดี ซึ่งหมายถึงการเกิดสนิมน้อยลง คุณสมบัติการกั้นของกราฟีนรองรับผลกระทบนี้ นอกจากนี้ กราฟีนยังสามารถเสริมการยึดเกาะของสารยึดเกาะในระบบการเคลือบกับพื้นผิว ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้น้ำ (ที่มีรสเค็ม) ซึ่งทำร้ายพื้นผิวแยกชั้นเคลือบป้องกัน

ออกจากพื้นผิว

การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในปี 2555 รัฐบาลจีนออกคำสั่งให้ลดปริมาณสังกะสีในไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสี โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดการชะล้างของซิงค์ออกไซด์และปกป้องสิ่งแวดล้อมตลอดอายุการใช้งานของไพรเมอร์ ในการตอบสนอง นักวิทยาศาสตร์ที่ เริ่มประเมินศักยภาพของกราฟีน

ในฐานะเม็ดสีเพิ่มเติมในการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน ภายในกลางปี ​​2015 เราได้พัฒนาระบบอีพ็อกซี่ 2K – “2K” ในที่นี้คือชวเลขทางอุตสาหกรรมซึ่งบ่งบอกถึงการเคลือบสององค์ประกอบ ซึ่งมีกราฟีนและผงสังกะสีในปริมาณที่น้อยกว่า มีการจดสิทธิบัตรสำหรับระบบนี้ในจีนและสหรัฐอเมริกา

ในขณะที่เรากำลังพัฒนาไพรเมอร์ป้องกันการกัดกร่อนที่เสริมด้วยสังกะสีและกราฟีน นักวิจัยของเราได้ทำการสังเกตที่สำคัญบางประการ หนึ่งคือผงกราฟีนต้องกระจายตัวได้ดีมากและแยกตัวไม่เกาะกันทั่วทั้งไพรเมอร์ เนื่องจากมีเพียงอนุภาคปฐมภูมิของกราฟีนเท่านั้นที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติที่โดดเด่น

ของมัน อีกประการหนึ่งคือการเติมกราฟีนลงบนผิวเคลือบด้วยตัวมันเองจะเร่งการกัดกร่อน เนื่องจากเหล็กกล้ามี “เกียรติ” น้อยกว่า (ทำปฏิกิริยาได้ง่ายกว่า) มากกว่าคาร์บอน เฉพาะเมื่อรวมกราฟีนเข้ากับเม็ดสีป้องกันการกัดกร่อนอื่นๆ เท่านั้นที่จะสามารถทำหน้าที่ป้องกันการกัดกร่อนได้ 

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่ากราฟีนทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่ดีต่อทั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันและการโจมตีทางเคมีจากการแช่ในน้ำที่มีรสเค็มและเป็นกรด เราเชื่อว่าเป็นเพราะสำหรับความหนาของฟิล์มแห้งที่กำหนด จำนวนของอนุภาคกราฟีน 

(ที่มีขนาดด้านข้างไม่กี่ไมครอนและความหนาไม่เกินสองสามนาโนเมตร) นั้นสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับเม็ดสีกั้นมาตรฐาน ซึ่งมีขนาดอนุภาคทรงกลมตั้งแต่ 10 µm ขึ้นไป โดยพื้นฐานแล้ว น้ำเค็มต้องหาทางรอบอนุภาคปฐมภูมิก่อนที่มันจะสัมผัสกับพื้นผิวของสารตั้งต้นได้ในที่สุด อัตราการแช่ลดลงมาก

credit: brave-mukai.com bigfishbaitco.com LibertarianAllianceBlog.com EighthDayIcons.com outletonlinelouisvuitton.com ya-ca.com ejungleblog.com caalblog.com vjuror.com