• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik08. 10. 2024 | Heidi Thode

Ligninpartikler i antikorrosive malinger

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik08. 10. 2024 By Heidi Thode

For at beskytte stålkonstruktioner mod korrosivt havvand anvendes malinger med højt pigmentindhold. Partikelproduktionen er imidlertid særdeles energikrævende. Kan pigmenterne, uden at det hæmmer korrosionsbeskyttelsen, erstattes af bæredygtige ligninpartikler?

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2024 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Tejasvi Laxminarayan, Narayanan Rajagopalan og Søren Kiil, The Hempel Foundation Coatings Science and Technology Center (CoaST), DTU Kemiteknik

For at undgå korrosion af skibe, produktionsanlæg og infrastruktur (se figur 1), maler man jern- og stålkonstruktioner med højtydende malingssystemer. Især epoxymaling, der har gode vedhæftnings- og mekaniske egenskaber, er populær som grunder og mellemlag, og det globale forbrug af bindermaterialer og pigmenter skal måles i millioner af tons om året. Med den stigende interesse for bæredygtighed, er energiforbruget til fremstilling af pigmenter, for eksempel TiO2, Fe2O3, Zn og magnesiumsilikater, kommet i fokus, og jagten på alternativer sat ind.
I papirindustrien dannes årligt 630.000 tons kraft lignin, der næsten udelukkende anvendes som brændstof af den selvsamme industri. Biproduktet består af partikler af biopolymerer (8.000-10.000 g/mol) med en tydelig aromatisk struktur, der minder en del om den, der findes i epoxybindere (se figur 2). Man forventer derfor, at lignin vil have god kompatibilitet med andre malingkomponenter, og forskere har forsøgt at depolymerisere molekylerne og/eller solventekstrahere underfraktioner for at fremstille nye bindermaterialer [1].
I et samarbejde med Mats Johanssons syntesegruppe ved Stockholms Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), har vi i to ph.d.-projekter undersøgt muligheden for at erstatte pigmenter i antikorrosive barrieremalinger med ligninpartikler. Indeværende artikel gengiver de vigtigste resultater og yderligere detaljer kan findes i Laxminarayan et al. [1].

Ligninpartikler i maling
Til forsøgene anvendte vi en epoxy novolac og en bisphenol F binder, kemisk krydsbundet med henholdsvis en alifatisk og en cyklisk alifatisk polyamin hærder. Den struktur-forstærkende komponent af kraft ligninpartikler fra nåletræer, med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 121 µm, kom fra en svensk papirproducent. For at få en fraktion, der egner sig til brug i en malingsfilm med en tykkelse på omkring 300 µm, blev pulveret neddelt i en kuglemølle og sigtet. Udbyttet af den ønskede fraktion, med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 15 µm, var omkring 40 procent. Ligninpartikler, før og efter sigtning, er vist i figur 3.
Med henblik på at undersøge effekten af ligninpartikelstørrelsen, formulerede vi malinger med det komplette ligninpulver og med den fraktion, der passerede gennem sigten. For at undgå for tyktflydende malinger, måtte ligninindholdet holdes under 25 vol.%. Malingerne blev påført stålsubstrater, og inden forsøgene gik i gang, fik de lov at hærde en uge ved stuetemperatur.

Eksponering i salttåge og kemikalier
For at vurdere ligninmalingernes modstandskraft under accelererede betingelser (simulering af skader eller fejl), påførte vi dem en revneskade (50 x 2 mm) helt ned til stålet, hvorefter de blev eksponeret i et salttågekammer. Kommercielle malinger og maling med jernoxidpigment blev anvendt som referencer. Efter 70 dage i salttågen evaluerede vi malingernes vedhæftning til substratet ved først at fjerne løs maling omkring skaden med en kniv. Derefter målte vi det såkaldte rustkryb, som er afstanden fra skaden til korrosionsfronten.
Malingernes kemikalieresistens blev undersøgt ved at neddyppe panelerne syv dage i følgende væsker: metanol, methylethylketone, isopropanol, natriumhydroxid (5 wt. %), saltsyre (10 wt. %) og dimethylsulfoxid. 

Virker ligninmalingerne?
Filmdannelsen for malinger med det ikke-sigtede ligninpulver var ikke tilfredsstillende. Det skyldes, at ”store” partikler bryder overfladen og danner svage områder, hvor saltvand kan trænge ind og igangsætte korrosion. Samtidig var det tydeligt, at lignin ikke opløses i det organiske solvent (xylen).
I figur 4 ses malingerne, som de så ud før eksponering, mens figur 5 viser dem efter 70 dage i salttågen. Den forventede rustdannelse omkring skaden er tydelig for alle malinger. Kun den partikelfri binder fik blæredannelse og korrosionspletter, der kan relateres til små defekter fra påføring af malingen.
Figur 6 viser rustkrybet efter salttågeeksponering for tre af malingerne. Det laveste rustkryb (2,72 ± 0,2 mm) fandt vi for epoxy novolac-malingen med den sigtede ligninfraktion, mens det højeste blev målt for malingen med ikke-sigtet lignin (3,94 ± 0,3 mm). Til sammenligning havde den kommercielle reference og malingen med jernoxidpigment et rustkryb på henholdsvis 2,98 ± 0,2 mm og 2,90 ± 0,3 mm.
Årsagen til ligninpartiklernes interessante egenskaber i maling, mener vi stammer fra p-p stabling af de aromatiske grupper i epoxybinderen og ligninmolekylerne. Interaktionen sikrer kompatibilitet og stærke fysiske bindinger, der igen leder til gode barriereegenskaber.   
Undersøgelsen for kemikalieresistens gav varierende resultater. Ved neddypning i metanol opstod der blærer og vedhæftningssvigt for alle malinger, undtagen dem baseret på partikel-fri bisphenol F binder, lignin-bisphenol F kombinationen og den kommercielle maling. Epoxy novolac-binder indeholder mange polære OH-grupper med stærk affinitet for metanol, mens bisphenol F, hærdet med en cykloalifatisk diamin, er mere modstandsdygtig. Alle malinger klarede sig til gengæld godt under eksponering til xylen, og dermed kunne vi udelukke kemiske reaktioner mellem lignin og xylen (malingssolvent). Dimethylsulfoxid og methylethylketone var til gengæld hårde ved alle malingerne, de mistede struktur og sammenhængskraft. I saltsyre, natriumhydroxid og isopropanol klarede alle malinger sig fra godt til fremragende.

Konklusion
Undersøgelsen har vist, at ligninpartikler fungerer som en struktur-forstærkende komponent i epoxymalinger. Alle paneler klarede 70 dages salttåge uden defekter, og malingen med den optimale størrelsesfordeling af ligninpartikler, viste rustkrybresultater, som var sammenlignelige med den kommercielle reference. Det er derfor muligt at erstatte de energikrævende pigmenter (og fyldstoffer) i malervarerne og formulere delvist bio-baserede epoxymalinger. Næste skridt er at gøre bindermaterialerne bæredygtige og også her kan lignin, med sin store tilgængelighed, vise sig at være det rette materiale. På nuværende tidspunkt kræver det imidlertid solventekstraktion og energikrævende kemisk modifikation af de store ligninmolekyler.
Yderligere detaljer om brugen af ligninpigmenter i maling kan findes i [1].

Støtte og tak
Projektet er et samarbejde mellem CoaST-gruppen på DTU Kemiteknik og professor Mats Johanssons gruppe på KTH i Stockholm, hvor også ph.d.-studerende Alessio Truncali har bidraget. Tak til Hempel Fonden, The Nordic Five Tech Alliance og Knut og Alice Wallenberg Fonden for støtte til forskningsprojektet.

E-mail:
Søren Kiil: sk@kt.dtu.dk

Referencer
1. Laxminarayan, T., Truncali, A., Rajagopalan, N. Weinell, C.E., Johansson, M., Kiil, S. (2023), Chemically-resistant epoxy novolac coatings: Effects of size-fractionated technical Kraft lignin particles as a structure-reinforcing component, Prog. Org. Coat., 183, artikel 107793.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

Artikler fra Dansk KemiKlima og miljøTop26. 05. 2025

Kontinuerlige, kvalitetssikrede målinger af kemiske, fysiske og biologiske miljøparametre giver uundværlig information. Det gælder også for Grønland. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

AktueltAnalytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi19. 05. 2025

Advances in chemical ionization mass spectrometry can improve our understanding of atmospheric composition. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Varun Kumar, Institut for

Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi14. 05. 2025

Oldgamle CO2-ædende mikroorganismer kan fange CO2 direkte fra skorstensrøg og omdanne kulstoffet til grønne molekyler. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mads Ujarak Sieborg1 og

Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

AktueltBranchenyt14. 05. 2025

Busch Group annoncerer, at deres brand centrotherm clean solutions bliver en del af Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions. Fra september 2025 vil gasreduktionssystemerne til Semicon-industrien, som tidligere blev tilbudt under dette mærke, blive integreret i Pfeiffer-porteføljen og fremover være

I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

Branchenyt14. 05. 2025

For blot fjerde gang i dette årtusinde uddeles Videnskabernes Selskabs Guldmedalje. Det sker i dag, hvor bakterieforsker Per Halkjær Nielsen, professor ved Institut for Kemi og Biovidenskab ved Aalborg Universitet, får den fine hæder for sit livsværk og sin holdånd. Han er manden, der kortlægger

Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø28. 04. 2025

Tilstedeværelsen af PFAS-forbindelser skyldes ikke kun lokale kilder, men de kan langtransporteres i luften til selv meget fjerntliggende arktiske egne. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

AktueltMedicinalkemi21. 04. 2025

I dag er det frem med nålen, hvis man er i behandling med diverse former for fedme-medicin. Det hæmmer imidlertid udbredelsen på specielt asiatiske og afrikanske markeder, hvor der er en udtalt nålefobi. Derfor arbejder det danskstiftede biotekselskab Pila Pharma med at få udvikle deres

Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

AktueltBioteknologiFødevarekemi07. 04. 2025

NitroVolt, en dansk biotech-virksomhed, vil vende produktionen af ammoniak på hovedet. I stedet for den velkendte løsning, der bygger på den energitunge Haber-Bosch-proces, vil produktionen nu foregå i en container, der fx kan stå direkte ude hos en landmand. Ammoniak til kunstgødning er en slags

En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi01. 04. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2024 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Læs originalartiklen her Nomenklaturudvalget får indimellem henvendelser om dansk kemisk nomenklatur fra de oversættere i EU, hvis opgave det er at oversætte EU-lovgivning på

Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

AktueltEnergi31. 03. 2025

Efter en byggeperiode på omkring to år, er BASF nye 54 megawatt elektrolyseanlæg blevet indviet. Udover at være Tyskland største, med en kapacitet til at producere op til 8.000 ton grøn brint årligt, skriver det også historie på et andet område. Brinten skal primært anvendes som råmateriale i

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Sådan vælger du det rigtige opbevaringsskab til farlige stoffer

  • MD Scientific

    Mød MD Scientific på ESOC 2025

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch Group præsenterer innovative vakuumløsninger på Battery Show Europe 2025 i Stuttgart

  • DENIOS ApS

    Sådan transporterer du lithiumbatterier sikkert

  • Kem-En-Tec Nordic

    Opnå rent DNA/RNA på få minutter og på bæredygtig vis!

  • Kem-En-Tec Nordic

    Sikker gelfarvning på kun 15 minutter?

  • DENIOS ApS

    Her er den oversete vej til et sundere arbejdsmiljø

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions lancerer den nye HiCube Neo RGA

  • Busch Vakuumteknik A/S

    centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

  • DENIOS ApS

    Ved du, hvornår det er tid til at vedligeholde, udskifte eller flytte dit opsamlingskar?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

    26.05.2025

  • Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

    19.05.2025

  • Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

    14.05.2025

  • Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

    14.05.2025

  • I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

    14.05.2025

  • Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

    28.04.2025

  • Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

    21.04.2025

  • Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

    07.04.2025

  • En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

    01.04.2025

  • Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

    31.03.2025

  • Dansk innovation blander sig i toppen over lande med de fleste patentansøgninger

    31.03.2025

  • Ny grundbog tager studerende på videregående uddannelser ind i den basale kemi

    26.03.2025

  • Nedrivningsarbejdere i kontakt med PCB slipper med skrækken – kun lave niveauer i blodet

    25.03.2025

  • Styrkelse af nyfundet gen kan gøre kartoflen resistent over for svampeangreb

    24.03.2025

  • Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i det danske arbejdsmiljø

    21.03.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik