Coatings with Antifouling Properties due to Graphene Oxide Addition

Abstract

Begroing er en utfordring for mange deler av industri, inkludert skipsfart, vannrensing og fiskeoppdrett. Bunnstoff har blitt brukt for å takle problemet siden det 17. århundre. Økologiske skader som følge av bruk av tributyltin (TBT) som tilsetningsstoff gjennom det 20. århundre har gjort det nødvendig med nye løsninger. Grafenmaterialer er en ny klasse av vidundermaterialer som har blitt undersøkt grundig siden oppdagelsen i 2004. Grafenoksid (GO) et av materialene og har vist lovende resultater når det kommer til veksthindring. Grafenmaterialer kan også brukes som tilsetningsstoff i produksjon av nano-kompositter, ved gi økt styrke til polymerbelegg.

I denne oppgaven var målet å syntetisere et veksthemmende belegg ved å tilsette GO til en sol basert på Tetraetylenortosilikat (TEOS) monomer. En passende syntese ble funnet ved å se på topologi og morfologi av belagte prøver. Hovedutfordringen var å produsere stabil sol ved tilsats av GO. Prøver med ulike konsentrasjoner av GO ble testet for veksthemmende effekt i biofilmreaktor. Til sist ble slitestyrke testet for å se om komposittbeleggene fikk økt styrke.

Resulatene viste belegg med økende vekstprosent GO viste betydaelig veksthemmende effekt, sammenlignet med referanse. 1 vektprosent var de mest lovende prøvene. Økt slitestyrke som følge av økt mengde ble undersøkt. Friksjonen under testing var noe lavere jevnt over for prøvene med GO sammenlignet med referanse. Ingen konklusjon kunne derimot dras på bakgrunn av enkelte anomalier. Resultatene for slitestyrke belyser nødvendigheten for videre testing.

Biofouling is a challenge for many fields of industry including shipping, water treatment and fish farms. Antifouling coatings have been used to prevent the biofouling since the 17th century. The ecological damage caused by TBT coatings during the 20th century, highlighted the need for new alternatives. Graphene Materials is a new group of wonder materials that has been researched extensively since it was discovered in 2004. Graphene Oxide (GO) is one of those materials and has documented promising antifouling properties. GO can also be used as an additive in the production of nanocomposites, adding strength to polymer coatings.

The object of this thesis was to synthesise an antifouling coating by adding GO to a siloxane coating made by sol gel method. A suitable synthesis route was found by looking at the morphology and topology of coated samples. The main challenge was producing a stable sol solution upon addition of GO. Samples with different concentrations of GO was tested for antifouling ability in biofilm reactor. Lastly wear resistance of coatings were tested to see if the nanocomposite had increased strength relative to the reference.

The results showed that increasing weight percents of GO showed significant reduction in fouling compared to reference. 1 wt% was the most promising concentration. Addition of GO did reduce friction during wear in 1 and 10 wt% sample compared to reference. However, the results were not conclusive, due to several anomalies. The results for wear resistance highlights the need for further testing.