一组研究人员最近发表了一项关于蛋壳在钢铁防腐涂料中的应用的研究，因为蛋壳具有独特的化学成分和广泛的可用性。
该研究发表在《有机涂料进展》杂志上，涵盖了使用经过化学和热处理的蛋壳纳米颗粒作为填料。据报道，这些纳米颗粒被用作氯化钠溶液中低碳钢的富锌环氧树脂基质的一部分。
腐蚀挑战
研究小组表示，金属腐蚀已造成全球性挑战，需要大量资源，并可能导致各种工业损失。据报道，全球腐蚀成本约为 2.5 万亿美元，相当于 2016 年全球国内生产总值的 3.4%。
据报道，在美国，未缓解的腐蚀每年还会造成约 5000 亿美元的损失。据报道，除了这种经济后果之外，腐蚀还会造成环境风险，包括在腐蚀过程中重金属泄漏到环境中时对人类和动物产生的毒性。
研究人员介绍，有机涂层可以对腐蚀环境下的金属提供坚实的物理屏障保护，而纳米填料的掺入可以提高环氧锌基有机涂层的屏障保护和阴极效果，提高防腐性能。
据报道，蛋壳由 95% 的碳酸钙 (CaCO3) 和 5% 的蛋白质材料（如 X 胶原蛋白）和硫酸化多糖组成。据报道，蛋壳废物中的高含量碳酸钙为水泥工业对来自石灰石的传统碳酸钙的需求提供了单独的碳酸钙来源。
然而，该团队补充说，蛋壳作为纳米填料用于创建锌基防腐涂层（其中锌提供阴极牺牲保护）尚未得到进一步研究。
研究过程
在该研究的一部分中，研究小组通过电镀由氯化锌（ZnCl2）、氯化钾（KCl）、硼酸、硫脲和蛋壳的多种成分制成的溶液，在低碳钢基材上电镀蛋壳废料颗粒和锌，以防止腐蚀。粒子。
结果，科学家报告说，涂层基材在盐水环境中表现出良好的防腐性能。
在另一项研究中，研究人员用蛋壳废料制成的碳酸钙增强了锌复合涂层的防腐性能，用于生物柴油罐的腐蚀防护。他们通过单层和双层电沉积方法研究了涂层的实用性。
研究人员表示，结果发现，双层涂层可以为装有麻风树生物柴油的低碳钢罐提供平均的腐蚀保护。
据报道，该团队还使用来自方解石矿石、大理石和蛋壳废料的碳酸钙，将其放入环氧树脂基体中制成环氧基铁酸锌涂料，并将其用于钢筋混凝土杆的腐蚀防护。据报道，结果显示出很强的防腐蚀性能。
据报道，该研究使用热处理将蛋壳废物回收成碳酸钙，废物在较高温度下进行煅烧，需要大量能量来去除蛋白质材料。然而，据报道，在碱性溶液中，蛋白质可以转化为可溶性蛋白质，有助于从材料中去除。
研究小组表示，这样的处理可以提供一种可持续的替代方案，通过在用于防腐配方之前去除不必要的蛋白质，将蛋壳废物转化为蛋壳纳米颗粒。
据研究人员称，在腐蚀科学中从未使用过使用化学处理的蛋壳纳米颗粒来创建环氧锌基防腐涂料。
据报道，蛋壳废物中的蛋白质材料通过化学处理被去除，并与热处理进行比较。据报道，经过处理的蛋壳废料纳米颗粒随后单独用于富锌环氧涂料中，以制造富锌蛋壳纳米颗粒环氧（ZENE）涂料。
据报道，然后通过刮刀将涂层放置在低碳钢基材上，这是一种创建特定厚度涂层的技术。
相比之下，30 天后，使用扫描电子显微镜 (SEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 分析以及动电位极化 (PDP) 和电化学阻抗谱 (EIS) 等电化学测量研究了涂层的防腐性能浸泡在定制的腐蚀反应器中，氯化钠溶液保持在 35 摄氏度。
研究成果
该团队表示，该研究展示了如何通过化学处理的蛋壳废物构建蛋壳纳米颗粒的可持续利用，并有助于提高富锌环氧涂层在高温海洋环境中的防腐质量。
研究人员解释说，他们采集了三个富锌涂层样品，其中含有经过化学和热处理的蛋壳纳米颗粒，用于制造 ZENE 涂层。
据报道，研究结果表明，化学和热处理去除了蛋壳纳米粒子中的蛋白质材料，导致电导率增加十倍，并延长了 ZENE 涂层在浸泡期间的阴极牺牲行为。
据报道，这些涂层在浸入高温腐蚀环境后的电化学阻抗研究表明，与热处理的蛋壳相比，经过化学处理的蛋壳可以基本上去除蛋壳纳米颗粒中的蛋白质材料。
研究小组表示，这些纳米颗粒作为锌-环氧基质中的填料，通过增强涂层的阴极和屏障保护性能来增强防腐性能。
此外，据报道，研究人员提出的 ZENE 涂层在 NaCl 溶液中的腐蚀保护机制表明，经过处理的蛋壳纳米颗粒的导电性得到改善，改善了锌颗粒之间空间的电接触，同时延长了锌的阴极牺牲行为。
因此，研究小组表示，这项研究表明，可持续地利用蛋壳废物可以增强富锌环氧涂料的防腐性能。
该论文是文莱达鲁萨兰大学先进材料与能源科学中心和南非大学材料科学中心合作完成的成果。该报告由研究人员 Ukashat Mamudu、Lukman Ahmed Omeiza、Mohammad Redza Hussin、Yathavan Subramanian、Abul Kalam Azad、Mohamad Sahban Alnarabiji、Eno Effiong Ebenso 和 Ren Chong Lim 共同撰写。
