n KEMITEKNIK (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) Figur 4. Malede stålpaneler før eksponering i et salttågekammer. (a) Ikke-sigtet lignin-epoxy novolac coating, (b) sigtet (maskegennemgående) lignin epoxy novolac coating, (c) epoxy novolac-binder (pigmentfri), (d) jernoxidpigment- baseret epoxy novolac coating, (e) sigtet lignin bisphenol F coating, (f) bisphenol F coating (pigmentfri) og (g) kommerciel antikorrosiv maling. Gengivet fra [1]. (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) Figur 5. Malede stålpaneler efter 70 dage i salttågekammer. (a) Ikke-sigtet lignin- epoxy novolac coating, (b) sigtet (maskegennemgående) lignin epoxy novolac coating, (c) epoxy novolac-binder (pigmentfri), (d) jernoxidpigment-baseret epoxy novolac coating, (e) sigtet lignin bisphenol F coating, (f) bisphenol F coating (pig- mentfri) og (g) kommerciel antikorrosiv maling. Gengivet fra [1]. Figur 6. Rustkryb efter 70 dage for sigtet lignin epoxy novolac coating (venstre), sigtet lignin bisphenol F coating (midten) og en kommer- ciel antikorrosiv coating (højre). Gengivet fra [1]. ment 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 π - π stabling af de aromatiske grupper i epoxybinde ren og ligninmolekylerne. Interaktionen sikrer kompatibilitet og stærke fysiske bindinger, der igen leder til gode barriereegenskaber. Undersøgelsen for kemikalieresistens gav vari erende 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 ude lukke kemiske reaktioner mellem lignin og xylen (malingssolvent). Dimethylsulfoxid og methylethyl ketone 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 fun gerer 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 sammenlig nelige 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 energi krævende kemisk modifikation af de store ligninmolekyler. Yderligere detaljer om brugen af lignin pigmenter 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 bi draget. 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. 20 Dansk Kemi, 105, nr. 5, 2024 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her