全球腐蚀成本估计每年超过2.2万亿美元,或超过3%的全球GDP。1这个数字毫无疑问同比增长是由于这沉默的杀手。我们没有赢得这场战争生锈!许多成熟的油漆技术通常是足够的耐腐蚀的功效,但立法已经删除它们从工作场所或环境有害健康或者环境的影响。这是见过的含铅油漆2通过铬酸盐,3我们看到锌粉和可能的潜在去除重金属的油漆和涂料。一个类似的故事正在上演关于防污涂料,有机锡添加剂被移除4和什么似乎是排除在未来铜基防污剂。5构建研究人员和面临的挑战是把这些材料从涂料以满足当前的健康和环境立法,同时开发产品,维持他们的防蚀性能。188金宝搏bet官网

帮助这一点,我们必须明白缓蚀剂法在许多不同的方式。例如,一些抑制阴极的电化学反应(如镁、锌、镍)和在阳极(如硝酸盐、铬酸盐、钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐),或者使用一个有机材料作为协调障碍(如唑类、硫醇、羧酸盐)。6对于构建,这些传统的阳极和阴极防蚀剂材料的形式来色素添加到油漆配方。188金宝搏bet官网然而,避免了有机材料由于其与涂料不188金宝搏bet官网相容,因为它们是潜在的固化剂。

如何将这些有机和有机金属材料成功地在不影响涂料的属性?188金宝搏bet官网我们如何“compatibilize”这些材料的涂层,让他们在需要188金宝搏bet官网的时候可用来演示其功能,但防止干涉公式或无效的属性涂料本身?他们能保持光学和物理特性和腐蚀控制当前标准一样好或更好?我们如何控制释放他们需要在何时何地?我们有这些材料可以当水进入划痕?188金宝搏bet官网我们能做这一切对健康和满足我们的要求,安全与环境?我们可以与智能自修复涂料颜料吗?

这些问题的答案是“是的”,通过封装缓蚀剂在多孔陶瓷颗粒,将提供保护的有效载荷和腐蚀抑制剂的持续释放。Inhibispheres®真是控释缓蚀剂(CRCI)——设计在各种涂料工作抑制腐蚀铝和钢。这些粒子不是胶囊,但有一个矩阵与矩阵毛孔内的活性物固定结构,载荷的活性物通常按重量10 - 25%。粒子的机械和化学抗性。他们可以承受磨、铣和挤压过程没有有害影响的性质的粒子,活跃或涂层。活跃的封存在多孔陶瓷矩阵使活性物的公司通常会不兼容的油漆un-encapsulated形式。防蚀主动控制的方式释放时水穿透涂层由于浸,冷凝或机械损伤。主动语态来在各种有机(不含金属的系统)和有机金属抑制剂专门量身定做的金属衬底和释放率定义的控制和快速行动暴露的表面或涂层生活的扩展使用时独自一人或与传统腐蚀抑制剂(锌粉/磷酸锌)。材料的大188金宝搏bet官网小来自100 nm - 100微米(图1)。

配方

CRCI粒子很容易融入涂料不同的化学反应(特殊环氧树脂,聚氨酯,粉末涂料),包括solventborne、水性和高固体。一个典型的应用程序是一个2 k环氧树脂涂层。CRCI粒子是同质的分散到涂料用树脂。没有显著影响混合或混合物的粘度由于添加CRCI聪明的颜料。材料作为正常色素添加由于硅基。一个典型的配方如表1所示。材料是一个矩阵188金宝搏bet官网,可以承受铣(或挤压)一步没有过早释放的活性;这与传统的封装技术(胶囊),这将打开和过早释放载荷在这种情况下,必须制定后期处理在一个额外的步骤。CRCI粒子还允许制定防蚀涂料配方中活性物,不能正常使用,因为他们的不稳定影响涂料(如疏水的水性涂料)或通过催化树脂聚合。

应用程序

CRCI的涂料用树脂材料通常是喷洒一种HVLP重力自动加料系统,188金宝搏bet官网应用于铝Al2024-T3光秃秃的,一直是化学蚀刻,或冷轧低碳钢EN1030,喷砂。7

通过固化188金宝搏bet官网后涂层材料是同质的分散。涂料层的扫描电镜显示inhibisphere材料均匀分散在涂料(图2)。铝膜厚度为20 - 25微米,钢188金宝搏bet官网铁是30 - 40微米。而空气喷淋系统被用在这里显示的材料,他们也可以被纳入刷,滚筒或粉末涂料溶剂,水性、低VOC或高188金宝搏bet官网固体。

描述

附着力

包含CRCI进入涂层没有影响涂层的附着力衬底。测试材料的阴影抄写员根据ASTM D3359没有任何减少的迹象粘附到衬底表面由于matrix-encapsulated材料的存在。188金宝搏bet官网8这将是预期,随着矩阵本质上是二氧化硅。

光泽

CRCI的涂层材料的光泽测量和比较对涂料没有CRCI以及涂料包含传统的钢铁、抑制剂磷酸锌(ZnPO4)。两种材料之间的差异和影响最小的CRCI材料涂层表面目视检查。188金宝搏bet官网光泽外套进行了测量,结果如图3所示。控制涂层和CRCI-containing涂层非常相似。他们在整个电影的测量误差。的ZnPO4涂料的光泽明显低价值和可能被界定为喷砂面。而材料能够被用作底漆188金宝搏bet官网(取代了ZnPO腐蚀控制代理4),matrix-controlled释放材料的优点是潜在的合并成direct-to-metal (DTM)夹大衣。这将增加腐蚀抑制功能的面漆。它可能会减少系统中需要两层通过删除底漆和保持光泽。

控制释放

通过仔细的操作的化学色素和毛孔的大小的粒子,定制发布概要文件可以实现。图4显示了不同版本的一个活跃的基于粒子的孔隙大小的矩阵。这允许积极发布网站的迅速腐蚀来阻止它,或释放缓慢延长生命给防腐蚀涂料的长寿命。

耐蚀性

中性的盐雾试验(NSST)铝

CRCI材料测试与188金宝搏bet官网nonchromate NSST抑制剂。活跃于矩阵是释放到抄写员在测试过程中通过扩散矩阵,它保留了发亮的抄写员被认为与传统铬酸抑制剂。这个亮度是保存在NSST不到1000小时。涂料本身证明了相似的性能显示其它nonchromate抑制剂对腐蚀有抑制作用4000小时。没有水泡或腐蚀产物的抄写员。闪闪发亮的文士中可以看到与图5中的控制进行比较。

NSST钢

对钢铁、控制释放的活性物相比,可以看到传统的抑制剂。10% ZnPO4含涂层的冷轧钢材EN10130被发现提供尽可能多的腐蚀抑制控制2%的重量CRCI材料。活跃的有机缓蚀剂在基质材料是10%,这使一个实际加载的活跃缓蚀剂重量仅为0.2%的涂层。减少材料允许制定有机抑制剂水平相当低,去除危险标签。刮的钢板可以看到如图6所示。

使用轮廓曲线仪钢板的抄写员的深度测量取消后,一旦NSST 1000小时完成。文士深度测量作为一个方法之间的比较传统的腐蚀抑制剂(ZnPO4)和CRCI材料。结果在图7中,很明显可以看到CRCI材料大大减缓或停止文士的腐蚀过程,同时控制和ZnPO4样品已经经历了重大腐蚀文士,看到文士的整体提升深度相比CRCI样本。

当地的电化学阻抗谱(花环)铝

花环的每个执行在铝衬底Al2024-T3材料。188金宝搏bet官网情节在图8中显示了自愈的控释效果证明了积极的矩阵。涂料没有CRCI随时间的推移表现出明显的腐蚀的文士,腐蚀在168小时浸泡样品相比在24小时。然而,在系统CRCI,导纳划痕很难看到在24小时和略微可见168小时。CRCI样本的导纳值远低于没有相比之下。此外,没有观察到腐蚀与matrix-encapsulated材料样品的抄写员。这个结果证明了控制释放的防蚀主动矩阵。一旦进入,腐蚀过程停止或明显迟钝。

结论

可以消除传统色素抑制剂和吸收智能材料给相同的,如果不是更好,涂层的腐蚀控制水平。188金宝搏bet官网此外,这些也可以消除环境,健康和安全问题由于重金属。Inhibispheres所示是一个通用的和健壮的替代传统的缓蚀剂。他们可以很容易地纳入水、溶剂或粉末涂料。他们可以适应任何条件需要控制粒子大小和活跃的释放率。他们没有显著影响最后的涂层性能(光学和机械)。控释机制允许延长涂层的生活直接在文士和腐蚀的抑制作用。

虽然这项技术的当前应用程序是在该地区的腐蚀抑制涂料、矩阵封装技术可以应用于控制释放防污,阻燃剂,紫外线吸收剂,等。它也有应用程序负载保护医疗、药物输送、热敏活性物的热稳定性等。

由安迪•Noble-Judge涂料配方专家,克利斯朵夫Barbe首席技术官,Ceramisphere企业有限公司,澳大利亚悉尼

引用

1海斯,G.F.现在是时候,PE、总干事、世界腐蚀组织。

2 Gottesfeld, p .时间禁止铅工业油漆和涂料,前面。公共卫生,2015;3:144。

3铬(VI)标准,29 CFR 1910.1026。

4有机锡防污涂料控制(33事项2401)1988。

5代参议院法案5436年,248章,2011年的法律,62议会,2011例行会议,休闲水船舶防污漆。

6 Dariva C.G.;Galio,自动跟踪Corroision抑制剂——原理、机制和应用,InTech, 2014年,第16章。

7制备钢基板的应用涂料及相关产品——视觉评估表面清洁,ISO 8501 - 1:2007。

8 ASTM D 3359标准测试方法来测量粘附胶带测试。

9 da Silva, c;Barbe c;Campazzi大肠;Lathiere P.J.;Pebere:;Rumeau大肠;Tran l;Villate, m .花环来研究腐蚀防护的AA2024智能涂料包含封装抑制剂,学报第十届研讨会上腐蚀中的电化学方法研究,Maragogi,巴西,2012年。