rGO als Haftungsverstärker für schmelzgebundene Epoxidbeschichtungen

Schmelzgebundenes Epoxid (FBE), eine Pulverbeschichtung auf Epoxidbasis, hat sich in einigen Sektoren aufgrund ihrer schnellen und einfachen Anwendung und der Verringerung des Ausschussmaterials weitgehend durchgesetzt. FBE ist ein hochleistungsfähiger Verbundwerkstoff mit etwa 30 Gew.-% Mikropartikeln, und die Herausforderung, der man sich jetzt stellt, ist die Verbesserung der Beschichtungseigenschaften durch Zugabe eines geringen Graphenanteils.

Verbesserte Adhäsion

In einer kürzlich durchgeführten Arbeit wurden neue Beschichtungen auf der Grundlage von FBE und thermisch reduziertem Graphenoxid (rGO) entwickelt und mit zwei verschiedenen Verfahren hergestellt: in einem Fall hochgradig thermisch stabiles und niedrig funktionalisiertes Graphen (rGO-tre mit 4,6 % sauerstoffhaltigen Gruppen) und im anderen Fall stark exfoliertes und stärker funktionalisiertes Graphen (rGO-tr mit 9,8 % sauerstoffhaltigen Gruppen). FBE/rGO-tr und FBE/rGO-tre Nanokomposite wurden in Konzentrationen von 0,1, 0,3, 0,5 und 1,0 Gew.-% in einer Planetenmühle hergestellt.

Beschichtete Stahlplatten wurden in einem konventionellen Ofen bei 204 °C erhitzt, und die Aushärtung des Materials wurde durch eine Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC)-Analyse bestätigt. Die Zugabe von rGO-tr (1,0 Gew.-%) und rGO-tre (0,5 Gew.-%) verbesserte die Haftung der Nanokompositbeschichtung im Nasstest um 104 % bzw. 95 % im Vergleich zu reinen FBE-Beschichtungen. Auch bei der Abrasion und der Härte wurden geringe Verbesserungen festgestellt. Neben der Tendenz zur Verringerung der Eindrücke (Mikro- und Nano-Eindrücke) konnte auch eine bessere Erholung der FBE mit dem Zusatz von rGO-tr und rGO-tre nach der Deformation durch eine Nadel beobachtet werden.

Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 171, Oktober 2022, veröffentlicht.