高エントロピー層状二重水酸化物/グラファイト炭素窒化物フィラーによる水性エポキシコーティングの耐食性向上
Enhanced Corrosion Resistance of Waterborne Epoxy Coatings by High-Entropy Layered Double Hydroxides/Graphitic Carbon Nitride Fillers
二次元ナノ材料であるグラファイト炭素窒化物(g-C3N4)と高エントロピー層状二重水酸化物(HE-LDHs)を磁気超音波協働分散により水性エポキシマトリックスに統合し、多成分協働防食コーティングを調製した。g-C3N4とHE-LDHsの質量比が1:1のコーティング(PCN-LDH-1.0)は、3.5% NaCl溶液に28日間浸漬後、純水性エポキシコーティングと比較して5桁高い5.48 × 10^5 Ω·m^2のコーティング抵抗を維持し、腐食電流密度は4桁低い1.68 × 10^-5 A·m^-2に低下した。30日間の塩水噴霧試験後、錆、膨れ、密着性低下は観察されなかった。この性能向上は、曲がりくねった拡散経路の複合効果に起因すると考えられる。また、PCN-LDH-1.0コーティングは、3Hの鉛筆硬度と最高の密着性グレードを含む優れた機械的特性を維持した。
- g-C3N4とHE-LDHsを質量比1:1で水性エポキシに分散したPCN-LDH-1.0コーティングは、3.5% NaCl溶液に28日間浸漬後、純水性エポキシ比較で5桁高いコーティング抵抗(5.48×10^5 Ω·m^2)を維持し、腐食電流密度は4桁低い1.68×10^-5 A·m^-2を示した。
- 30日間の塩水噴霧試験後も錆、膨れ、密着性低下は観察されず、3Hの鉛筆硬度と最高密着性グレードを維持した。
本記事は、高エントロピー層状二重水酸化物(HE-LDHs)とグラファイト炭素窒化物(g-C3N4)のハイブリッドフィラーを水性エポキシに分散させることで、従来比で腐食抵抗が5桁向上する新規防食コーティング技術を報告している。投資家視点では、既存の防食コーティング市場(船舶、橋梁、パイプライン、建築鋼材など、世界市場規模は数百億ドル)に対して、環境規制強化でシェアを拡大する水性エポキシ系の弱点(耐食性不足)を補う実用的な解決策となり得る点が重要。ただし、現時点では実験室レベルの評価であり、実用化に向けたスケールアップコストや長期耐久性の検証が必要であることにも留意すべき。