防腐底漆和direct-to-metal (DTM)涂料是涂料的主要功能防止腐蚀。次要目的是维护审美方面和价值昂贵的商品如汽车、卡车和飞机。大约3 - 4% GDP的腐蚀造成损失¹每年全球经济的影响,因此有一个约33亿美元。²

腐蚀类型和测试程序

更常见的一种策略,以保护金属与有机涂层覆盖他们。涂层系统可以包括几层,从一层/ monocoat(例如DTM)三层(底漆,中间漆,面漆)。涂层系统的选择取决于环境暴露,定义根据EN ISO 12944 - 2腐蚀类(图1)。

达到足够的保护水平,涂层通常接触盐雾测试,还通过冷凝气候测试。曝光时间取决于目标腐蚀类,这是进一步分为低、中、高/长。腐蚀类C5-I,额外168 -人力资源耐化学性检查根据ISO 2812 - 1也可以执行。

防腐性能测试根据ISO 9227的盐雾箱35°C和5%氯化钠溶液pH值7。根据所需的腐蚀类时间将从120小时到1440小时不等。

抵抗破坏引起的高湿度,如水泡形成,美白或漂白水,通过测试一个常数冷凝气候测试根据ISO 6270 - 1。根据腐蚀类期间可以从48小时到1440小时不等。

水浸在某些特定的情况下也可以进行类Im1 Im2 Im3根据ISO 2812 - 2来确定损害赔偿的范围从水疱形成或漂白。测试持续时间可以从2000小时到3000小时不等。

疏水性之间的相关性和防腐性能

腐蚀在这种特殊情况下的定义是退化的金属随着时间的推移,通过局部的氧化还原反应。腐蚀过程总是需要的金属衬底,如铁(Fe),氧气和水。电解质溶液氯化钠等解决方案可以显著加速腐蚀过程(图2)。

由于腐蚀过程可以被视为一个水运输过程,更疏水涂层防止水分/液态水到达金属表面在理论上给更好的保护要比在金属衬底疏水涂层。确定疏水性、接触角测量和电化学阻抗方法被选为相关的测试程序。

接触角测量使用一层的润湿行为的信息用不同的液体(水、1、5-pentanediol和二碘甲烷)。涂层的表面能是由数学分析发展的液滴的接触角测试液体。一般来说,高表面能涉及到较低的接触角和低疏水性(液滴)的广泛传播。在低能量水平表面接触角会更高,液滴将大大减少,表明高疏水性(图3)。

电化学阻抗的时间测量电流、电压和相移在一个定义的频率范围。测试执行3%的氯化钠溶液(图4)。通过数学分析计算水吸收。

丙烯酸和苯乙烯丙烯酸的考验

Self-crosslinking 1 k单相丙烯酸苯丙乳液是选择测试。这些聚合物组成也可用市场产品和新颖的实验成绩。

为了有一个“正常”的范围和疏水性粘合剂,纯丙烯酸(RAD),苯乙烯丙烯酸(SAD), VeoVa 10™改性丙烯酸树脂(VAD)和苯乙烯丙烯酸树脂(VSA)被选中。VeoVa 10单体是众所周知的非常疏水单体乙烯基酯。

纯丙烯酸树脂和VeoVa-modified丙烯酸适合DTM面漆和防腐底漆-由于更好的耐紫外线而苯乙烯丙烯酸树脂
一般只适用于防腐底漆或nondecorative monocoats。

进行防腐试验根据C4(长)= 720小时盐雾试验ISO 9227和480小时冷凝气候ISO 6270 - 1。

绑定,一个测试配方使用红氧化铁、滑石和Heucophos ZCP +作为防腐颜料使用。合并被添加在必要时调整为最低成膜温度相似的价值,和调整也为聚合物固体含量。基质是冷轧钢板脱脂。喷涂的涂层被应用与80 - 100年µm干膜厚度和在室温下干燥。

接触角测试结果

作为参考,接触角测定涂层板上有水滴在盐雾试验(未经处理的样品)。有显著差异明显,较低的接触角度样本SAD1和非常高的样本VAD 2(图5)。

水滴的接触角测量后720小时盐雾测试透露了一些重大的改变与未经处理的样品。其中一些显示高损失的测量接触角和一些只有轻微的减少(图6)。它可以得出的结论是,红色圆圈中的样本(RAD,伤心1和VSA)表现不佳,显示低疏水性的成绩相比,绿色圆圈(VAD 1,悲伤2、悲伤3)。

电化学阻抗测试结果

涂层,未经处理的(不是暴露于盐雾试验)面板受到电化学阻抗测试168小时(图7)。在这个测试悲伤,悲伤3和VAD 1得分很好,较低的水吸收的结果,而RAD和VAD 2得分差,高水吸收值。样本悲伤4无法测量。

涂板在室温和干7天1天50°C。控制损伤后用刀(抄写员到金属表面)板暴露在720小时盐雾试验根据ISO 9227(图8)。很明显,RAD样品,VSA,悲伤和VAD 2显示很差防腐性能,而悲伤的2,通过1和悲伤3做的都还不错。

高性能的VAD 1和悲伤2样品,横贯了在抄写员,然后通过快速眼动研究/ EDX分析特殊疏水的迹象的行为与绑定(图9)。

在左边缘文士是可见的。氯离子的元素分析显示了一个相当大的文士出席,但没有出现在未损坏的涂层薄膜或金属衬底的界面。这是明确的证据表明,电解质溶液没有渗透到涂层,也没有到达金属表面腐蚀过程的支持。

总之

• 绑定显示高接触角前后防腐盐雾试验表现得更好,而那些低接触角测试之前和之后。
• 绑定提供较低的水吸收在电化学阻抗测试在防腐要比样品高水吸收。相关性在这种情况下甚至比的更紧密的接触角测量。
• 没有氯离子在REM / EDX测量,在未损坏的涂层和金属衬底,表明没有水/电解质溶液渗透到这部电影。这可以解释为疏水的行为。

结论

• 增加疏水性对获得良好的性能是一个关键因素腐蚀保护,经测量接触角和电化学阻抗。
• 绑定的优良性能,如VAD 1 (VeoVa 10-modified丙烯酸分散)和悲伤2(苯丙)可以转移到提高市场产品。
• 电化学阻抗显示了一个密切相关的盐雾测试结果。一个积极的副作用是这个测试方法可以应用于测试涂层板,因此可以用作快速筛选方法对粘结剂和涂料的发展。

引用

1基督,美国;Nothelfer-Richter, r .色彩和缺乏。2016(05),22日至23日。

2 Gagro, d .色彩和缺乏。2013 (12),12 - 15。

3琼斯,D.A.原则和预防腐蚀;普伦蒂斯霍尔:鞍上游,1996。

4接触角。https://www.kruss.de/de/service/schulung-theorie/glossar/ kontaktwinkel。

5应用科学大学Niederrhein、报告试验装置电化学阻抗。

本文最初发表于Pitture e Vernici杂志。