作为从事涂料行业的专业人士,我们都敏锐地意识到腐蚀带来的问题,并希望为我们的客户和终端用户提供最优质的产品,以解决这个价值2.2万亿美元的全球问题。1防腐蚀涂料在资金、财产和工人安全方面,保护它们的巨额投资已成为工业界的必要条件。无论是用于保护管道、飞机还是电脑设备的涂层,客户都在与腐蚀作斗争!

历史上,一些最有效的缓蚀剂都是基于铬。然而,这些化学物质目前正在全球范围内逐步淘汰,这给市场上一种无毒、无癌物的高效抑制剂留下了空白。

经过强大的研发努力和长时间的扩展测试,许多涂料公司已经转向基于磷酸盐的系统。本文重点介绍了一种循序渐进的替代方案,可以节省10-30%的防腐成本,并为客户提供更可持续的涂层,不需要危险警告标签。

为什么磷酸盐很受欢迎

目前,磷酸盐占缓蚀剂市场的45%。工业试验和学术研究表明,添加磷酸锌可以抑制金属腐蚀的阳极过程,从而防止腐蚀性介质向涂层/金属界面水平扩散,减缓涂层的脱粘。2

此外,磷酸盐不会像铬酸盐那样对健康和环境造成危害,但它们通过浸出仍然会带来环境问题。作为一种缓蚀剂,它被列为第一类环境危害。在涂料系统中,当涂料的浓度达到2.5%或以上时,该涂料将被归类为第2类环境危害,因此仍然需要贴上危险标签。3.

创新和值得信赖的技术携手合作

磷酸锌盐本身最初并不十分有效,主要是由于它们的溶解度低。因此,在腐蚀性环境中,必须经过大量的时间才能有足够浓度的磷酸盐阴离子与金属表面阳离子反应,形成抗腐蚀沉淀层。这导致了时间延迟,腐蚀可以不受阻碍地进行。4

Intelli-ion®使用“智能释放”技术,可以非常快速地感知和反应腐蚀性离子——缓冲了磷酸盐抑制剂的时间延迟。它可以隔离腐蚀离子,从而触发“活性成分”的释放,在腐蚀部位迅速形成一层抑制层。磷酸盐抑制剂填充空隙,与金属离子和金属表面形成强聚合层。Intelli-ion通过磷酸锌沉淀层提供初始保护,从而提供优化的共混防腐蚀溶液。

共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制 共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制 共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制
数字1 - 3”检测腐蚀离子后共混底漆的保护机制。

此外,像高效铬酸盐,智能离子既是阳极和阴极抑制剂。这确保了该技术可以通过阻断电子的界面转移,降低阳极金属的溶解速率,同时降低还原反应(包括氧还原和水还原)的速率。

去除包装上的有毒警告标签

可持续性是涂料行业的一个关键市场驱动力。在过去,强制性监管是最重要的因素,但现在,我们看到社会需求在可持续性和负责任的商业行为方面发生了根本性转变。5简而言之,客户在寻找对环境无害的产品。

将现有的磷酸盐基防腐系统与inteli -ion共混,在涂料中添加低于2.5%的重量,可使涂料从环境危害分类2 (H411)上升到分类3 (H412)。第3类对水生生物的威胁较低,因此无须在油漆包装上贴上警告标签。反过来,这对储存、运输和处理都有好处,更不用说对环境的好处了!

防腐成本节约

由于高效和低负载-“智能”共混配方与其他含磷酸盐的金属盐,每升涂料可节省10-30%的防腐成本。

此外,Intelli-ion的比重也明显低于ZnP,当加入较低的防腐权重时,减少了重新配方更改的需要。

智能离子和磷酸盐相容性的证据

图4和5显示了斯旺西大学特定创新和知识中心的菲尔·安塞尔博士进行的研究。该独立研究旨在了解智能离子和磷酸锌(ZnP)缓蚀剂共混物之间的关系和最佳负载。将Intelli-ion和ZnP的不同体积组合(PVF -颜料体积分数)应用于钢基体上,并利用时间间隔摄影法测量组合抑制剂对阴极解键率(K)超过24小时。

共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制 共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制
图4 - 5”旨在了解智能离子和ZnP之间关系的独立研究。

在图1中,蓝线表示的是在低PVF(0.025)条件下,当磷酸锌的PVF从0.025增加到0.075时,Intelli-ion的涂层分层率。镀层分层随ZnP浓度的增加而增加。相反,橙色线表明,当PVF智能离子保持高且不变(0.75 PVF), ZnP含量从低(0.025)到高(0.075)变化时,解键率急剧下降。这表明,当涂层体系中有较高的智能离子负载时,共混物的协同效应是最佳的。图2显示了性能最好的共混组合,其中Intelli-ion和ZnP都处于较高的水平。

行业标准盐雾测试

工业标准加速老化测试与市场上的磷酸盐基涂料与含智能离子底漆的性能也相当或更好。图6和图7显示,软钢样品涂上醇酸底漆(+/-面漆),然后使用Elcometer 1638 DIN划痕工具(配有1mm刀具)刻划。然后将样品置于盐雾室中(45°角),并根据ASTM B117连续盐雾试验进行磨合。500小时后,样品用蒸馏水冲洗,用无绒布干燥,然后进行分析。

共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制 共混磷酸盐抑制剂用于可持续、低成本的腐蚀控制
图6和7»工业标准盐雾测试(ASTM B117)磷酸盐基系统(左)与Intelli-ion(右)。

根据成本和环境效益,以3:2的比例优化了抑制剂加载水平,将磷酸盐含量降低到2.5%以下。这种共混方法去掉了包装上的环境警告标签,然而,图像清楚地表明,Intelli-ion与磷酸锌和聚磷酸盐在性能上也有协同关系。

结论

2021年,排名前15位的油漆和涂料公司约占市场份额的58.52%。6在一个由如此少的人主导的行业中,让你的涂料与众不同,以客户能够承受的成本为他们提供高质量的产品变得越来越重要。

将智能离子防腐剂与磷酸盐基系统共混提供了一种步进式替代方案,在不改变制造工艺的情况下增强了目前的涂层系统。在优化的3:2比例下,涂料制造商可以从他们的包装上删除危险警告标签,降低防腐成本——所有这些都从同等或更好的性能中受益。

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参考文献

1 NACE。(2016年3月1日)。经济影响。检索自NACE International:http://impact.nace.org/economic-impact.aspx

2万红霞,王晓霞(2017,6)。磷酸锌对水性丙烯酸涂层/金属界面腐蚀行为的影响。从材料的检索:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5554035/#:~:text=Results%20showed%20that%20adding%20zinc,the%20disbonding%20of%20the%20coating

3联合国。(2021)。全球化学品分类和标签协调系统。从联合国检索:https://unece.org/sites/default/files/2021-09/GHS_Rev9E_0.pdf

科恩,M.(2022)。几种阳极缓蚀剂对铁的缓蚀作用。电化学学会杂志,第100卷,第5期。

5辛西娅Challener。(2018年4月)。涂料工业可持续发展的最新进展。从涂料技术检索:https://www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/an-update-on-sustainability-in-the-coatings-industry/

6阿基的研究。(2022年,4月9日)全球涂料和涂料市场竞赛:2021年前15家公司。检索自AKI Research: https://www.akiresearch.com/post/paints-coatings-market-share-2021。

*图片由Hexigone提供。