长期以来，涂料一直被用于保护关键资产免受腐蚀。这些保护涂层有助于延长金属资产的使用寿命，用于工业，基础设施，交通，机械，石油和天然气，以及军事应用。1 - 3不幸的是，使用保护涂层通常会使人和环境暴露在包括溶剂在内的有毒化学物质中，这导致环境中挥发性有机化合物(VOCs)水平的增加。虽然六价铬等最有毒的化学物质已逐渐从大多数应用中剔除，但大多数防护涂料仍含有向环境中贡献挥发性有机化合物的溶剂。
溶剂型涂料的替代品有许多局限性。热、紫外线(UV)辐射和红外(IR)辐射固化涂料受限于这些涂料可用于保护的资产的大小，而水性涂料等环境固化体系历来表现出较差的附着力、机械性能和防腐性能。4因此，为了满足日益增长的对保护大型资产的更环保的保护涂料的需求，必须改进水性涂料。在这篇文章中，我们描述了使用自愈技术来设计一种水性涂料配方，其防腐性能优于溶剂型，从而消除了高性能和低环境影响之间的权衡。
自主材料公司(AMI)是保护涂层自愈合功能开发的全球领导者。我们的技术平台在包括硅树脂涂料、富锌底漆和粉末涂料在内的涂层系统中，已经证明了在耐腐蚀性和损坏后的粘附性方面的显著改善。5 - 7采用AMI技术的涂层系统的损伤通过嵌入在涂层中的微胶囊的破裂启动愈合反应，随后微胶囊愈合剂释放到损伤部位。一旦在损伤部位，愈合剂聚合，恢复涂层的保护功能。
在开发AMP-UP™100(一种低voc、自修复环氧混合底漆)的过程中，我们利用AMI的自修复技术设计了一种水性保护底漆，兼具了前所未有的耐腐蚀和生态友好性。这款水性底漆的VOC含量低于50克/升，具有自修复功能，在损坏后具有良好的耐腐蚀性。
在本文中，我们讨论了AMP-UP - 100在不同的基材上暴露于ASTM B117和ASTM D 5894-16条件下的腐蚀性能，并对其腐蚀性能和VOC进行了基准测试，相对于现有涂层配方的选择。
涂层的评估
为了证明AMP-UP - 100在各种基材的防腐保护方面的自愈功能的有效性，我们将其性能与一种高性能的商用水性(WB)环氧底漆进行了比较。为了评估腐蚀性能，在SSPC-SP3表面处理的冷轧钢板(CRS)、SSPC-SP10表面处理的喷砂钢板、镀锌钢和铝合金(Al2024-T3)板上应用了三层涂层系统，包括两层底漆和一层低voc的亚克力面漆。涂层系统的示意图如图1所示。除镀锌钢外的所有基材都使用无毛布用丙酮清洗，并在涂层系统应用前将压缩空气应用于表面以去除任何残留的灰尘颗粒。
涂层是通过常规重力喷枪进行喷涂的，喷嘴为1.8 mm，气压为60 psi。分别在2.5密耳、2.5密耳和2密耳条件下测定底漆、底漆和面漆的干膜厚度(DFTs)。AMP-UP 100的快速干燥特性(1小时内无粘，2-4小时内处理，1-3小时内重涂/面涂)有助于在5-8小时内完成涂层系统的应用。在测试之前，让完全涂覆的基板在室温下固化7天。
每个切片用156 μ m和500 μ m的刻写工具进行刻写。面板在室温下平衡24小时。面板的未涂覆区域(背面和边缘)使用透明聚酯密封胶带密封。刻痕板暴露在ASTM B117盐雾中长达2000小时。在经过ASTM B117曝光后，按照ASTM D1654，程序A，方法2中概述的方法评估面板的粘附损失。一个圆形的抹刀保持垂直于面板表面和平行于抄写员被用来去除松散粘附的涂层。使用滑动卡尺测量从6个点沿抄写器的粘附损失(蠕变)。对每种情况和每种涂层系统/基板组合的所有测量进行了三个面板的评估。在2000小时后获得了面板的代表性图像。磨损CRS、喷砂钢、镀锌钢和铝合金Al 2024-T3板的腐蚀性能结果分别如图2-5所示。
从图2、3、4和5可以明显看出，无论损伤大小(刻痕宽度)、衬底类型和制备方法如何，具有自愈功能的新型防护底漆在刻痕周围的粘附维护和腐蚀蠕变方面都有显著改善。与对照涂层相比，从刻痕损伤中观察到的粘附损失减少了至少50%。根据ASTM D5894-16的要求，通过循环腐蚀试验进一步评估了含有AMP-UP 100的涂层体系的耐蚀性。固化后，在暴露于ASTM D5894-16条件之前，使用500 μm刻蚀工具刻蚀涂层喷砂钢基板。与对照相比，新底漆的平均蠕变下降了46%，表明在不同的腐蚀测试中表现一致。表1提供了包括ASTM B117和ASTM D5894-16暴露在内的腐蚀测试结果的摘要。
低VOC Vs.高性能:无需权衡
图6展示了amamp - up 100系统的ASTM D1654性能评级，以及不同的商业系统的VOCs / 100平方的功能。在推荐的DFT。本图中所述系统的ASTM D1654性能评级是在ASTM B117盐雾暴露2000小时后获得的。如图所示，新系统展示了低VOCs和高性能的最佳结合，消除了在这两种关键性能之间进行权衡的需要，从而为溶剂型高性能防护涂料提供了可行的替代品。
额外的好处
我们已经观察到AMP-UP - 100在其他基材(如混凝土和木材)上的类似效果，这表明它作为通用底漆的多功能性。由于该底漆的VOC含量低，对基体保护的改善对环境的影响更小，而且由于该涂层是水性的，在涂层应用过程中，施涂者不会暴露在有害溶剂中。此外，该配方的单组分配置提高了化学计量精度和可靠性。该涂层也快速干燥，允许更短的应用时间，多次涂层和快速完成涂层项目的能力。考虑到AMP-UP 100底漆表现出的耐腐蚀性，它是溶剂基环氧树脂和其他用于轻到重工业应用的直接到金属涂层的合适替代品。
结论
我们对AMP-UP - 100底漆及其相对于其他水性和溶剂型涂料的性能进行评估的主要结论包括:
- 通过新型水性防护底漆，显著降低了腐蚀蠕变和粘附损失。性能的提高归功于底漆中包含的自修复功能，这有助于涂层在损坏后保持粘附性，从而减少水分进入和随后的腐蚀蠕变。
- 无论基材类型、表面准备和损伤大小，损伤后的附着力和耐腐蚀性都随着使用AMP-UP 100而显著提高。在长达2000小时的盐雾暴露测试中，包括CRS、喷砂钢、镀锌钢和铝在内的各种衬底都实现了显著的改进。
- 循环腐蚀试验的性能评价结果表明，新底漆在一系列腐蚀环境中表现出良好的耐蚀性。
- 快速干燥，单组分应用，优越的性能和超低VOC的特性结合起来，使AMP-UP - 100适用于要求高腐蚀性能的广泛应用。
参考文献
1油漆和涂料，应用和耐腐蚀，Ed;CRC出版社，泰勒和弗朗西斯集团，博卡拉顿，2006年。
2李,w;pH和电化学响应材料在腐蚀控制中的应用，论文Np. 08214, NACE国际2008年会议和博览会。
3.功能和智能涂层的腐蚀防护:最近进展的回顾，表面涂料和技术，258,17-37,2014年11月。
4重型运输部门推动更持久和可持续的涂层解决方案，CoatingsTech, 10月2019, 28-34。
5纳瓦罗,A.G.;Kasisomayajula,美国;在硅基保护材料中设计自愈功能，油漆和涂料工业6月2019,品种马非常。
6Kasisomayajula,美国;C.R.代顿市;下一代富锌引物:通过自修复功能提高多功能性和性能，油漆和涂料工业, 3月2019, 50 - 55。
7威尔逊,G.O.;Ebbert,开国元勋之一B.R.安贝德卡对;通过微囊化自愈合剂提高粉末涂料的耐蚀性，油漆和涂料工业, 3月2017, 49-59。
报告的评论