| PCI杂志2015-10-01 - 2022年世界杯分组表

根据NACE国际发起的一项研究，说明了腐蚀所带来的广泛而昂贵的挑战，2013年中期，美国每年的腐蚀总成本超过了1万亿美元。据估计，腐蚀费用占GDP的6.2%以上，是美国经济中最大的单项支出之一。对美国来说，腐蚀的代价非常高，仅次于医疗保健。¹2001年美国政府发起的一项研究估计，每年仅军事系统和基础设施的腐蚀成本就约为200亿美元。²大部分损失是由于用于制造高速公路和桥梁、传输管道、储罐、汽车、船舶、下水道系统等的钢铁的腐蚀。腐蚀会造成金钱和生命的损失，导致危险的故障，并增加从水电到交通等一切费用。

除了提供改善外观的主要属性外，有机涂层在防止底层基材腐蚀方面发挥着至关重要的作用。涂料配方商使用三种基本策略为金属表面提供腐蚀保护:1)涂层作为屏障技术，防止氧气和水到达金属表面;2)使用缓蚀添加剂和/或颜料对金属表面进行钝化;3)和使用牺牲金属添加剂的原电保护。

屏障涂层降低了渗透性，从而消除了氧气和水通过涂层膜的运输。屏障性能通常通过使用片状(云母)添加剂(如板状滑石、云母和云母铁氧化物)和金属片状颜料(如铝)来获得。

富锌底漆是一个很好的例子，涂层提供防腐，至少部分电。结合到薄膜中的锌金属作为阳极，优先于铁基体腐蚀，因为锌比铁具有更多的电化学负电荷，从而阴极保护铁表面。

使用防腐颜料是提高涂层耐蚀性最广泛使用的方法之一。防腐颜料与漆膜中吸收的水发生反应，并释放出抑制离子，这些离子通过在金属基材上沉积或吸附无机层迁移到金属表面，使金属表面钝化。历史上，基于锌、锶和铬酸铅的金属盐被用于缓蚀，因为它们的阳离子在金属表面形成不溶性沉积物，并添加了一层保护层，抑制了进一步的腐蚀。由于其毒性，无毒和环境安全的防腐颜料已被开发出来作为铬酸盐的替代品。这些无毒颜料通常是基于磷硅酸盐，磷酸盐，硼酸盐和偏硼酸盐的金属盐。与铬酸盐不同，这些色素的阳极部分通过限制氧扩散到金属表面来发挥作用。它们的阳极位置可能不能有效地钝化金属表面，导致耐腐蚀性较差。

监管问题在未来一段时间内仍将是一个驱动力，尤其是缓蚀剂。最近的重大进展包括欧盟(EU)对氧化锌和含磷酸锌产品进行特殊危险标识，以及降低职业健康与安全管理局(OSHA)对六价铬抑制剂的允许接触限值。

在涂层中加入有机缓蚀剂是提高涂层耐蚀性的另一种方法。这些有机缓蚀剂是基于广泛的化合物，包括胺、芳烃、杂环化合物、羧酸、硫和含氮部分。这些缓蚀剂通过钝化金属基板上的阳极或阴极或在金属表面形成保护层来破坏腐蚀性离子流向基板来发挥作用。

新型缓蚀剂已经开发出来，能够在各种水性和非水性高性能涂层应用中提供优越的防锈性能。这些新型有机缓蚀剂可作为一级缓蚀剂使用，也可与环保防腐颜料配合使用。它们与用于底漆和直接接触金属(DTM)面漆的各种树脂兼容，可用于多种工业应用。本文介绍了我们最新的努力，以提高各种涂料的耐腐蚀性与这些新的缓蚀剂。

讨论

当今涂料市场的主要趋势是在高性能涂料系统中消除底漆，取而代之的是适用于DTM应用的强化面漆。这种方法通过去除引物和与其应用相关的成本来降低总体成本。缺点是底漆的耐腐蚀性和附着力下降。在DTM涂层中加入无毒的防腐颜料可以提高耐腐蚀性，但通常不如含有底漆的系统。解决这一缺陷的一种方法是在DTM涂层中添加有机缓蚀剂和无毒防腐颜料。

在过去，底漆体系中使用的有机缓蚀剂是基于磷酸盐、磺酸盐和羧酸盐。这些化学物质效果很好，但在DTM涂料中使用时经常被发现存在缺陷。开发具有更好耐腐蚀性的DTM涂料需要使用更坚固的有机缓蚀剂，与无毒防腐颜料协同作用。

为了应对这一挑战，研究人员开发了几种基于复杂有机酸金属盐的新型液体缓蚀剂。这些抑制剂单独使用和与无毒防腐颜料一起使用时，可提高耐腐蚀性和湿性附着力。这些产品被发现在基于丙烯酸或聚酯多元醇与脂肪族异氰酸酯交联的溶剂型2K聚氨酯体系中特别有效。

2K聚氨酯DTM涂料

为了证明这些新型缓蚀剂的有效性，将它们与各种DTM涂层中更传统的有机缓蚀剂进行了比较。在第一种配方中，用丙烯酸多元醇与脂肪族HDI三聚体交联制备了白色2K聚氨酯。该体系的配方为颜料与粘合剂的比例为1:1。该体系含有5%的磷酸硅酸锶锌防腐颜料。采用2%(重量)的传统金属磺酸盐缓蚀剂和2%(重量)的新型金属络合缓蚀剂NACORR对涂层进行改性^®xr - 424。两种样品都与含有防腐颜料但不含有机缓蚀剂的控制面板进行了比较。在Bonderite 1000磷酸铁板上涂上1.5-1.7密尔干涂层，然后在室温下固化7天。然后将面板放置在盐雾柜中，并根据ASTM测试方法B117暴露500小时。曝光后，将面板从机柜中取出，立即使用金属刮刀刮划划线，如ASTM D1654第7.2节所述。从图1中可以看出，与传统的有机缓蚀剂相比，新型缓蚀剂具有更好的湿附着性和防锈性能，并且与仅使用防腐颜料的对照剂相比。

在第二种配方中，深色白色2K聚酯多元醇被配制成1.5:1的颜料与粘合剂的比例，并按重量添加5%的防腐颜料。在这种情况下，防腐颜料是一种硅酸钙类型。该配方再次与HDI三聚体交联，并添加2%(重量比)的传统金属磺酸盐缓蚀剂和2%(重量比)的新型金属配合物缓蚀剂NACORR 1389MS。两种样品都与含有防腐颜料但不含有机缓蚀剂的控制面板进行了比较。在Bonderite 1000板上以1.4-1.6 mils的干膜厚度浇铸薄膜，在室温下固化7天。然后将面板放置在盐雾中，并按照ASTM B117的要求暴露500小时。曝光后，面板沿划线使用刮刀刮。与对照组和常规有机缓蚀剂相比，新型缓蚀剂的耐腐蚀性再次得到了改善(图2)。

水性热固性系统

虽然这些新型缓蚀剂是针对无底漆的DTM涂料开发的，但它们也可以用于底漆体系。采用水溶性聚酯与六甲氧基甲基三聚氰胺交联制备了水性热固性氧化红外光底漆。该配方以红外光为一级防锈颜料，磷酸硅酸锶锌为二级防锈颜料，用量为配方总质量的2.5%。颜料与粘合剂的比例为1:1。在配方中加入2%的常规有机抑制剂和2%的新型金属络合抑制剂NACORR XR-419。同样，两个样品都与只有防腐颜料的控制面板进行了比较。通过将涂层涂在Bonderite 1000面板上，干膜厚度为1.0-1.2 mils来制备面板。面板在烤箱中在150°C(300°F)下固化15分钟，并放置在盐雾柜中500小时，然后取出进行检查。如图3所示，与对照配方相比，新型抑制剂的性能优于标准抑制剂。