Recubrimientos anticorrosivos con Óxido de Grafeno

RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS

CON ÓXIDO DE GRAFENO


La corrosión se define como el deterioro gradual de los materiales metálicos y sus propiedades, y se produce cuando el metal reacciona con el medio ambiente circundante formando óxido u otro compuesto químico.  En general, el aire atmosférico, la humedad, la lluvia, y las soluciones acuosas (productos químicos) son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión.


En la actualidad, el daño por corrosión es una de las problemáticas más importantes a afrontar para muchas industrias en el mundo. Se estima, que la corrosión provoca pérdidas económicas del 3.4 % del PIB mundial (alrededor de 2.5 billones de dólares anuales). Sin embargo, existen tres industrias que cuyo impacto de corrosión es más frecuente y riesgoso para sus procesos: la industria química, industrial naval y la industria de la construcción.


En la industria química, el uso de productos químicos es primordial dentro de sus operaciones, por lo que los equipos y maquinaria están en contacto directo y constante con sustancias químicas, incrementando costos de mantenimiento y/o reparación, afectando el presupuesto de la industria y su producción. En el caso de la industria naval, la humedad y la sal, son el principal factor que contribuye al proceso de la corrosión y, por consiguiente, el deterioro y afectación de sus instalaciones, barcos, contenedores y hasta mercancías. Por otro lado, en la industria de la construcción, tanto la maquinaria y las mismas áreas de construcción pueden verse afectadas por la corrosión debido a su exposición al medio ambiente. La corrosión provoca que se debiliten los activos metálicos generando fallas mecánicas, poniendo en riesgo la obra.


Regularmente los recubrimientos anticorrosivos se usan para la protección contra la corrosión, humedad y ensuciamiento de instalaciones, maquinaria y equipos.  A nivel comercial, existe una amplia variedad de recubrimientos anticorrosivos a base de diferentes aditivos y resinas, su eficiencia está asociado generalmente a un aumento en el costo. Sin embargo, los recubrimientos siguen teniendo baja resistencia térmica y a la corrosión y sobre todo una limitada resistencia química.


Actualmente el grafeno es el aditivo nanotecnológico más revolucionario en la industria de recubrimientos y pinturas. La incorporación de grafeno como aditivo en recubrimientos, produce recubrimientos con extraordinaria protección contra la corrosión. El grafeno crea vías que son muy tortuosas, lo que evita que las moléculas de agua y oxígeno y/o agentes químicos se difundan a la superficie de los materiales con base metálica, lo que da como resultado la protección del metal contra la oxidación y la corrosión (Fig. 1).

Figura 1. Representación esquemática del camino tortuoso para moléculas de oxígeno y agua en recubrimientos poliméricos con arcilla y grafeno.


Los recubrimientos de grafeno brindan muchos beneficios anticorrosivos y de rendimiento, que incluyen:

  • Mayor rendimiento al de las tecnologías de recubrimientos existentes en el mercado actual.
  • Se requieren menos capas de recubrimiento aplicadas para obtener mayores beneficios
  • Reducción de Zinc en las formulaciones
  • Resistencia química


Los recubrimientos anticorrosivos mejorados con grafeno y óxido de grafeno reemplazaran los recubrimientos tradicionales a base de zinc, que tienen varios inconvenientes, como una vida corta, alto contenido de compuestos orgánicos volátiles (COV), curado lento, alto costo, sedimentación en el almacenamiento.


Actualmente Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana líder en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial, a través de su línea Graphenergy, ha lanzado una amplia gama de recubrimientos nanotecnológicos con grafeno. Estos recubrimientos ofrecen alta protección anticorrosiva, extraordinaria resistencia química, con alta resistencia al desgaste, resistencia a los rayos UV, impermeabilidad y con mayor adherencia, con la finalidad de mejorar la vida de útil de cualquier superficie o instalación y reducir los costos de mantenimiento.


Referencias

  1. Chang, C.-H. et al. Novel Anticorrosion Coatings Prepared from Polyaniline/Graphene Composites. Carbon N. Y. 50, 5044–5051 (2012).
  2. Fengjuan Xiao, Chen Qian, et al., et al., Progress in Organic Coatings, 125, 79-88 (2018); doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.08.027
  3. Chaudhry, A. U., Mittal, V. & Mishra, B. Inhibition and Promotion of Electrochemical Reactions by Graphene in Organic Coatings. RSC Adv. 5, 80365–80368 (2015).
  4. Zhen, Z. & Zhu, H. Graphene: Fabrication, Characterizations, Properties and Applications. Graphene (Academic Press, 2018).

Nanotecnología aplicada en el proceso de marcaje de tubos

Graphenergy construcción

Nanotecnología aplicada en el proceso de marcaje de tubos

Ciudad de México – Energeia Graphenemex® es una empresa nanotecnológica pionera en América Latina, dedicada a la investigación y producción de materiales grafénicos, así como al desarrollo de aplicaciones a nivel industrial.

Dentro de los protocolos de investigación y desarrollo de la empresa se busca resolver problemas que enfrentan  empresas o industrias en su día a día, para lo cual se realizan convenios o alianzas de investigación para buscar desarrolar una solución  en la que el grafeno se convierta en el agente de cambio.


¿Por qué desarrollamos la Tinta Graphenergy

En 2019 se tuvo un acercamiento con una de las empresas más grandes del mundo en la fabricación de tubos de acero que efrentaba un problema serio en su proceso de marcaje de los tubos, que eran comercializados.

Durante el proceso de fabricación de los tubos, es necesario su marcaje para la rápida identificación y trazabilidad, optimizando todos los procesos y procedimientos por los que debe pasar cada uno de los tubos de acero. Sin embargo, existía un problema, la tinta que utilizaban en el proceso de marcaje, se borraba con mucha facilidad y no soportaba temperaturas de aplicación superior a los 70°C, además de que presentaba baja resistencia a la abrasión.

En el trayecto de fabricación de tubos de acero, es normal que dichos tubos sean sometidos a diferentes procesos; rotación sobre transportadores, rodillos, granallado y transporte con grúas, donde hay alta fricción y abrasión entre tubos, por lo que la tinta terminaba arrancada, borrándose el marcaje de la superficie metálica, y con ello perdiendo todo control y trazabilidad de los tubos.

Para ofrecer una solución integral al problema de marcaje, Energeia Graphenemex® a través de su línea de Graphenergy Anticorrosive desarrolló una nueva tinta de marcaje color blanca con óxido de grafeno.

Entre las características más importantes de esta tinta de marcaje con óxido de grafeno desarrollada están:

  • Extraordinaria resistencia térmica (resiste más de 200 °C)
  • Resistencia a los rayos UV
  • Propiedad anticorrosiva
  • Alta adherencia a sustratos metálicos
  • Resistencia a la abrasión
  • Secado ultra rápido (3 segundos)
  • Excelente poder cubriente

Resistencia térmica a temperaturas extremas

Gracias al desarrollo de la tinta de marcaje se resolvió el problema de la falta de adherencia de la tinta de marcaje, así como el tema de la abrasión que se presenta al mover los tubos durante el transporte manteniendo así la trazabilidad de los tubos.

Por sus carcterísticas el proceso productivo se vio beneficiado adicionalmete por:

  •  Secado ultrarápido: perimitió que la línea de producción no se detuviera, con lo que se podía mejorar los tiempos de producción
  • Protección anticorrosiva: se formuló una versión de la tinta transparente que se aplica sobre los tubos después del marcaje, evitando que éstos se oxiden.