含缓蚀化合物的紫外光固化涂料作为铬酸盐腐蚀涂料的环境友好替代品的研究显示出良好的结果。

用于军用飞机的涂层系统通常采用与金属基材直接接触的六价铬(Cr(VI))转换涂层，转换涂层上的铬酸锶底漆，底漆上的面漆。然而，铬已被确定为一种人类致癌物，可以显著增加肺癌的风险。因此，Cr(VI)基涂料正在逐步淘汰，但寻找合适的替代品已被证明具有挑战性。

在战略环境研究与发展计划的资助下，密苏里州罗拉大学(UMR)、密苏里州罗拉、波音幻影工厂、密苏里州圣路易斯和俄亥俄州克利夫兰的光固化涂料的研究人员正在开发环境友好的替代品。该项目始于2006年5月，重点是两层涂层系统，包括非铬酸盐转换涂层和含有无毒缓蚀材料的紫外线(UV)光固化自吸涂层(见图1)。

以前用更温和的材料取代铬酸盐腐蚀涂层(特别是铬酸盐底漆)的努力已经取得了一些成功。例如，一种无铬底漆是umr -波音公司之前合作的一部分，该底漆已由Deft Industrial公司商业化，目前正在美国空军f -15机队上使用。然而，非铬酸盐底漆和面漆需要大量时间来固化，并且仍然含有有害的挥发性有机化合物(VOCs)和有害的空气污染物(HAPs)。相比之下，UV固化系统通常不含VOCs或HAPs，可以在几秒钟内完全固化。

将环境友好的缓蚀化合物加入到uv固化涂料中是现有系统的一种有吸引力的替代方案，因为它将底漆和面漆组合成单层，同时消除VOCs，从而降低了涂料系统的复杂性。当与非铬酸盐转换涂层一起使用时，将获得一种环境友好的腐蚀涂层体系。

氧化铈技术

转换涂料是水化学表面处理，为金属表面提供增强的防腐保护和增强的涂料附着力。在UMR所做的工作已经确定了以氧化铈为基础的转换涂层(CeCC)作为潜在可行的缓蚀剂和铝合金上铬酸盐转换涂层的替代品。cecc在防腐和涂料与高强度铝合金(如用于军用和商用飞机的2024-T3和7075-T6)的粘合方面表现出了良好的前景。

涂层从含有氯化铈的水溶液中沉积，使用的处理技术与目前用于铬酸盐体系的处理技术非常相似。到目前为止，已经开发了电流驱动(非自发电解)和自发(浸泡，喷雾等)工艺(见图2)。氧化铈涂层是通过电化学驱动沉淀工艺沉积在铝合金表面的。通常，涂层的厚度为100到500纳米，其特征晶粒尺寸为直径几纳米。沉积可在15分钟内完成，并使用市售材料和设备，使整个过程与当前飞机制造商所采用的工业操作兼容。

由这些过程产生的涂层主要由氧化铈/氢氧化物相组成。沉积涂层的操作参数和条件对沉积膜的质量和性能有显著影响。生产氧化铈转换涂层的三个关键步骤是表面制备和清洗、沉淀和涂层形成以及沉积后处理和密封。在项目期间，将进行改进和优化这些关键步骤的研究，同时将CeCC与紫外线固化涂料集成。

紫外线发展工作

UV固化涂料是一类涂料，可配制成无溶剂，因此零VOC。紫外线固化是一种光化学过程，通过暴露在紫外线辐射下，液体涂层变成交联固体聚合物，而不需要异氰酸酯交联剂或目前军用飞机上使用的涂料中的溶剂。在uv固化体系中，反应性化合物通过光解生成的反应性物质引发的化学反应交联。UV固化涂料的成分包括低聚物、单体、添加剂、颜料和光引发剂(见图3)。涂料的物理特性主要由低聚物决定，首选丙烯酸脂族聚氨酯低聚物，因为它具有良好的耐候性，并且通过使用多种聚氨酯前驱体分子可能具有多种分子结构。不同的前驱体会在广义聚氨酯丙烯酸酯结构中形成不同的分子形态(见图4)。

在无溶剂、紫外光固化的航空航天涂料中，需要灵活性的重要配方因素包括低聚物玻璃化转变温度、低聚物分子量、单体和低聚物功能、单体玻璃化转变温度、组分比例、着色效率和配方添加剂。许多相同的因素对低光泽外观的无溶剂UV固化军用涂料也很重要。低光泽度取决于填料组合、单体和寡聚物功能、组分比例、反应性、固化参数和添加剂。正在对uv固化单体和寡聚物进行评估，以确定柔韧性、抗冲击性和抗流体性能的最佳平衡。其他重要的性质，如粘度和表面硬度也在研究中。脂肪族聚氨酯丙烯酸酯是许多UV显影工作的焦点。

有前途的潜在

含有缓蚀化合物的紫外光固化涂料的开发在初步研究中显示出良好的结果。结果表明，当应用于铬酸盐转换涂层时，紫外光固化自底漆的腐蚀性能接近铬酸盐底漆和面漆体系。优化涂有氧化铈转换涂层的各种铝合金的耐腐蚀性是这个为期三年的项目的主要重点，还计划将该技术扩展到其他金属基板。