随着工业的快速发展，环境保护问题在世界各地越来越受到重视，特别是在中国。2015年初，中国政府宣布，溶剂型涂料制造商开始缴纳高达4%的VOC税。由于粉末涂料几乎不含VOCs，这将为粉末涂料生产企业提供更多的发展机会和地方政府的支持。

粉末涂料广泛应用于建筑、汽车、管道、IT移动通信、家用电器等各个领域。对于粉末涂料，抗腐蚀的斗争一直没有停止。尽管石油和管道行业已经发展出一种可靠的阴极保护方法，但它们也会经历涂层故障。造成这种情况的主要原因有很多。¹涂料体系包括粘合剂、颜料和扩展剂、添加剂、基材类型、预处理、固化、涂层厚度、附着力以及外部环境，如温度、湿度、细菌和紫外线。图1显示了所有的腐蚀关系。

粉末涂料厂家对耐蚀性的贡献主要在于涂料的化学成分，即粘结剂、颜料和增稠剂以及防腐添加剂的合理选择。本文将讨论这些影响因素。

绑定

聚酯、丙烯酸、聚氨酯和环氧树脂主要用于粉末涂料。由于酯基的存在，聚酯在潮湿的环境中容易水解。丙烯酸酯在酸雨中由于水解而失效。聚氨酯可作为防腐涂料，但价格较高。环氧树脂价格适中，防腐性能优异，是防腐涂料的较好选择。图2以双酚a环氧树脂为例。

以下因素有助于双酚-酚- a环氧树脂的防腐性能:

• 垂状羟基对金属具有良好的附着力和结合力;
• 主干中的乙醚键提供了耐化学和碱性;
• 环氧结构中不存在酯键，具有较好的耐水性;
• 固化产物的高交联密度使基材具有更好的阻隔性。

除双酚a环氧树脂外，酚醛改性环氧树脂和双酚f环氧树脂也可用于粉末防腐涂料。相应的化学结构如图3和图4所示。

从化学结构可以看出，与双酚a或双酚f相比，新酚酸改性环氧树脂的耐蚀性增强来自于每个分子中含有较多的环氧基团和芳香族环。这导致了novolac改性环氧树脂的紧密交联结构，但由于固化产物的脆性，它们很少单独使用。在重防腐粉末涂料中，novolac改性环氧树脂通常与双酚a环氧树脂结合使用，以达到优异的机械性能和防腐性能。粉末涂料用双酚f环氧树脂主要用于提高流动性，也可与双酚a环氧树脂配合使用。

分子量

除了化学结构外，分子量是影响环氧树脂各种性能的另一个重要因素。图5显示了环氧树脂的各种性质与分子量的关系。与高分子环氧树脂相比，低分子环氧树脂涂料由于环氧官能团较多，交联密度较大，导致涂料硬度较高，柔韧性较差，抗冲击性较差。未反应的低分子量环氧树脂比未反应的高分子量环氧树脂具有更低的羟基，这也会降低基体的润湿性和对金属的附着力。考虑到粉末涂料的综合性能，环氧树脂的分子量必须在一定范围内。环氧树脂的环氧当量重量(EEW)应在700-900克/当量之间，对于重质防腐涂料应具有较窄的分子量分布。

粘结固化剂

粘合剂由树脂和固化剂组成，用于热固性粉末涂料配方。粉末涂料常用的环氧固化剂有咪唑、胺(双氰胺和芳香胺)、酸酐和酚类。

咪唑固化粉末涂料活化能低，固化反应剧烈，存在内应力和力学性能差的问题。咪唑很少单独用作固化剂，而是作为环氧粉末涂料的催化剂。双氰胺具有优良的性能和较高的性价比，是粉末涂料中常用的固化剂之一。几种芳香胺也可应用于粉末涂料中;如Z. Wang等。²比较了三种芳香族胺-二氨基二苯砜、甲苯二胺和酚醛胺固化涂料的耐蚀性。结果表明，用二氨基二苯砜固化的涂层在10%的高温硫酸溶液中具有最佳的防腐性能。酸酐的贮存稳定性和挥发性等因素在一定程度上限制了酸酐的应用。酚醛固化剂以其低烘烤、快速反应和优异的防腐性能，成为石油、管道等重腐蚀环境的首选。

颜料和扩展剂

大量的防腐颜料或扩展剂可根据保护机理，通过屏障保护、牺牲性质或抑制反应来抑制腐蚀。

层状扩展剂通过增厚涂层层和阻止腐蚀性物质渗透到金属基体表面提供屏障保护。层状扩展剂广泛应用于防腐粉末涂料中，主要有云母氧化铁、绢云母和玻璃鳞片。¹腐蚀性物质倾向于直接通过带有球形颜料的涂层迁移，而带有片层扩展剂的涂层通过提供一个曲折的扩散路径来阻碍腐蚀性物质的迁移。在粉末涂料中，扩展剂通过挤压熔体混合，破坏了这些层状扩展剂的原始形状，从而限制了它们在粉末涂料中的应用。

原则上，所有电化学活性高于被保护基体的金属都可以作为防腐涂料的牺牲颜料。目前，金属锌颗粒是祭祀颜料中应用最广泛的一种。结果表明，平均直径为2 μ m的球形锌颗粒具有较好的防腐性能。^3.金属锌的保护机制涉及不溶性的腐蚀沉淀，如ZnFe₂O₄和碱性碳酸锌产品。特别是用片状锌代替传统的球形锌，大大提高了锌颗粒的防腐性能，在粉末涂料中具有屏蔽性能和平行研磨性能。

粉末涂料中的抑制颜料可根据其对阳极和阴极反应的影响进行分类。阴极抑制剂，如镁和铝的无机盐，通过在中性环境中与羟基离子形成不溶沉淀物来抑制阴极的腐蚀。阳极抑制剂，如磷酸盐或硅酸盐的无机盐和氢氧根化合物，在金属表面形成一层保护性氧化膜。在阳极抑制剂添加量不足的情况下，会形成不良的阳极与阴极区域，从而增加腐蚀速率。⁴目前，磷酸锌、磷酸镁等含磷颜料是应用最广泛的抑制颜料。此外，另一类抑制颜料是基于混合金属氧化物的尖晶石型颜料，与大多数颜料相比，其毒性降低。

添加剂

原则上，所有有助于镀层与金属粘附的添加剂都能提高镀层的防腐性能。一些硅烷或改性硅烷对涂层与金属的界面有很好的作用。除了硅烷之外，还有其他类型的粘附促进剂可用于具有高浓度氨基、羧基或羟基官能团的粉末涂料，这些官能团可在挤压前加入到涂料中。还有一些研究^5、6研究了聚苯胺与环氧树脂的混合，以提高其防腐性能。

的角度来看

随着世界各国对环境保护的日益重视，粉末涂料在不久的将来将有更广阔的应用前景。但到目前为止，由于各种限制，粉末涂料很少用于C5和C6腐蚀类。对于粉末涂装技术人员、应用设备供应商和相关的前处理专家来说，还有很多工作要做。在防腐添加剂中，毒性降低的“绿色”缓蚀剂是发展趋势。对其中一些缓蚀剂进行了讨论^7，8在各种腐蚀环境下，在液体涂料中表现出优异的抑制效果。尽管这些抑制剂的主要优点是无毒和可生物降解性，但存在各种技术边界。还需要进一步的研究和努力在工业水平上广泛应用绿色抑制剂，特别是在粉末涂料中。

参考文献

¹索伦森,公共广播;Kiil,美国;Dan-Johansen k;防腐涂料:综述。涂料技术与研究学报2009， 6(2) 135-176。

²王,z;汉族,大肠;刘,f;不同固化剂对酚醛环氧树脂在热酸溶液中的固化反应和耐曝露性的影响。腐蚀2010， 66(7) 1-9。

^3.锌金属颗粒大小和形状对防腐涂层性能的影响。有机涂料的研究进展2003， 46(4) 324-332。

⁴Arya c;“在含氯化物的混凝土中，正极比和分离距离对钢的电偶腐蚀电流的影响”。水泥与混凝土研究，25(5)，1995，第989-998页。

⁵Kalendova, a;Vesely d;含聚苯胺和无机颜料的有机涂料作为缓蚀剂。有机涂料的研究进展2008， 62(1) 105-116。

⁶Radhakrishnan,美国;Sonawane,美国;含聚苯胺的增强防腐环氧粉末涂料。有机涂料的研究进展2009， 64(4) 383-386。

⁷Kesavan d;Gopiraman m;金属腐蚀的绿色缓蚀剂:综述。化学通报，1(1)，2012，第1-8页。

⁸亚瑟,D.E.;Achika, j .;Ameh汇票;聚合物材料作为金属和合金的缓蚀剂的评估综述。国际工业化学杂志20134(2)。

如需更多信息，请发送电子邮件wenjuan.gong@akzonobel.com．