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腐蝕問(wèn)題一直以來(lái)困擾著涂料領(lǐng)域，本文重點(diǎn)著眼于粉末涂料配方體系中對(duì)防腐影響的一些要素，當(dāng)然大氣環(huán)境與基材在很大程度上也會(huì)影響著涂層的腐蝕性能。

與其他化學(xué)體系比較，環(huán)氧樹(shù)脂因?yàn)槠涔餐幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)賦予。其優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐水性以及與基材的附著力。

所以在防腐領(lǐng)域，環(huán)氧樹(shù)脂占大多數(shù)。文中對(duì)不同類型的環(huán)氧樹(shù)脂，固化劑以及常用的防腐助劑和填料進(jìn)行了分析。

1、引言

隨著工業(yè)技術(shù)的快速開(kāi)展，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題現(xiàn)已越來(lái)越遭到全世界的注重。特別是在我國(guó)，政府機(jī)構(gòu)聲明在2015年初開(kāi)端對(duì)溶劑涂料廠商征收高達(dá)4%的消費(fèi)稅。

因?yàn)榉勰┩苛系?/span>VOC幾乎接近于零，這對(duì)于粉末涂料廠商是個(gè)好消息，將會(huì)提供更多的開(kāi)展契機(jī)與政府的大力支持。

粉末涂料已廣泛應(yīng)用到許多領(lǐng)域，諸如修建、轎車、管道、移動(dòng)通信和家用電器等。粉末涂料職業(yè)中，涂料防腐的工作與研討一直沒(méi)有間斷過(guò)。

有關(guān)橋梁、修建物、飛機(jī)、轎車與輸氣管道等腐蝕損壞的報(bào)導(dǎo)習(xí)以為常。盡管在油氣管道職業(yè)中現(xiàn)已開(kāi)宣布一種有效的陰極保護(hù)措施，但仍存在涂層損壞的狀況。

涂層損壞的影響要素許多，這或許遭到包含成膜物質(zhì)、顏填料、助劑、基材類型、前處理工藝、固化工藝、涂層厚度與涂層附著力在內(nèi)涂料體系的影響，也或許包含溫度、濕度、細(xì)菌與紫外線在內(nèi)外部環(huán)境的影響。所有腐蝕影響要素間的聯(lián)系如圖1所示。

 
對(duì)于粉末涂料廠商而言，防腐功能的改善關(guān)鍵在于涂料本身化學(xué)組成的設(shè)計(jì)，這就需要挑選適宜的成膜物質(zhì)、顏填料與防腐助劑。接下來(lái)這些影響要素將逐個(gè)介紹。

2、成膜物質(zhì)

粉末涂料所用樹(shù)脂主要為聚酯、丙烯酸、聚氨酯與環(huán)氧。聚酯結(jié)構(gòu)中存在著酯基，易于在潮濕環(huán)境下水解；丙烯酸結(jié)構(gòu)中也含有酯基，被證明易在酸雨環(huán)境下遭到破壞；

聚氨酯可用于防腐涂料，但價(jià)格高昂；價(jià)格合理與防腐功能優(yōu)良的環(huán)氧樹(shù)脂，則是個(gè)很好的挑選，如圖2所示，就以雙酚A型環(huán)氧為例。

雙酚A型環(huán)氧優(yōu)秀防腐功能的決定因素如下：

（1）側(cè)羥基賦予了同金屬杰出的附著力

（2）骨架中醚鍵賦予了優(yōu)秀的耐化學(xué)性與耐堿性；

（3）結(jié)構(gòu)中無(wú)酯基，具備杰出的耐水性；

（4）高交聯(lián)密度賦予了對(duì)基材更杰出的屏蔽作用；

除了雙酚A型環(huán)氧，線性酚醛改性環(huán)氧與雙酚F型也可用于防腐粉末涂料中，兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖如圖3與圖4所示。

 
從化學(xué)結(jié)構(gòu)上分析，線性酚醛改性環(huán)氧同雙酚A型環(huán)氧與F型環(huán)氧相比，單位摩爾物質(zhì)中含有更多數(shù)目的環(huán)氧基團(tuán)與芳香環(huán)，固化后交聯(lián)結(jié)構(gòu)更為細(xì)密，具有更優(yōu)秀的防腐功能，但一起也存在脆性這一缺陷，一般很少在粉末涂料中單獨(dú)使用。

在重防腐粉末涂料中，線性酚醛改性環(huán)氧往往與雙酚A型環(huán)氧共混使用，以到達(dá)優(yōu)秀的防腐功能與力學(xué)功能。粉末涂料用雙酚F型環(huán)氧主要是為改善涂料的流平性，也可同雙酚A型環(huán)氧共混使用。

除了化學(xué)結(jié)構(gòu)，分子量也是影響環(huán)氧各項(xiàng)功能的重要因子，其影響狀況如圖5所示。同高分子量環(huán)氧相比，因?yàn)榈头肿恿凯h(huán)氧含有更多數(shù)目環(huán)氧基團(tuán)，固化后涂層的交聯(lián)密度增大，從而涂層的硬度添加，柔韌性與沖擊強(qiáng)度降低。

低分子量環(huán)氧比高分子量環(huán)氧結(jié)構(gòu)中含有較少數(shù)目的羥基，也會(huì)降低涂層與基材間的潮濕性與附著力。

綜合環(huán)氧各項(xiàng)功能考慮，環(huán)氧的分子量須在必定范圍內(nèi)，或大或小均會(huì)影響到涂層的防腐功能。在重防腐領(lǐng)域中，環(huán)氧的分子當(dāng)量一般在700-900g/eq，分子量散布較窄。

在固熱性粉末涂料配方中，成膜物質(zhì)主要由樹(shù)脂與固化劑組成。粉末涂料用環(huán)氧的常見(jiàn)固化劑包含咪唑、胺類（雙氰胺與芳香胺類）、酸酐與酚類固化劑等。

其中，咪唑因?yàn)榛罨艿团c固化反響劇烈，固化后涂層內(nèi)應(yīng)力大與力學(xué)功能不佳，很少單獨(dú)使用，而是常常作為環(huán)氧粉末涂料的催化劑。雙氰胺具有杰出的綜合功能與性價(jià)比，是常見(jiàn)的粉末涂料固化劑。

幾種芳香胺也可用于粉末涂料固化劑，例如Z.Wang等研討了三種芳香胺類固化劑（二氨基苯砜、間苯二胺與酚醛胺）固化涂層在濃度為10%的熱硫酸溶液中的防腐功能，發(fā)現(xiàn)二氨基苯砜固化涂層具有更好的防腐功能。

因?yàn)樗狒桩a(chǎn)生刺激性氣體，儲(chǔ)藏穩(wěn)定性不佳，在一定程度上約束了它在粉末涂猜中的使用。酚類固化劑以其低烘烤溫度、快速固化與優(yōu)秀防腐功能的長(zhǎng)處，成為在重腐蝕環(huán)境如油氣管道領(lǐng)域中的首選。

3、防腐涂料用顏填料

作為粉末涂猜中一種不可或缺的成分，防腐顏填料從防腐機(jī)理來(lái)說(shuō)，是經(jīng)過(guò)物理隔絕、電化學(xué)反響以及緩蝕反響來(lái)達(dá)到防腐抗蝕的目的。

物理隔絕防護(hù)是借助于層狀填料的涂層增厚與防滲功能來(lái)完成的。廣泛用于防腐粉末涂猜中的層狀填料主要是云母氧化鐵、絹云母與玻璃鱗片。

腐蝕介質(zhì)在含球形填料涂層中趨于直線型遷移與擴(kuò)散，這樣大大延緩了涂層腐蝕進(jìn)展。別的需求指出的是，片狀填料在粉末涂料加工擠出過(guò)程中可能難以保持原有的片狀形狀，這一點(diǎn)約束了其在粉末涂猜中的使用。

原則上講，比基材的電化學(xué)性質(zhì)更活潑的金屬，均可作為防腐涂料的顏填料。但目前，使用最為廣泛的是金屬鋅顆粒，有報(bào)導(dǎo)稱環(huán)形鋅達(dá)到最佳防腐功能的顆粒均勻直徑為2μm。

金屬鋅的防腐機(jī)理在于鋅參加腐蝕反響產(chǎn)生了不溶物如ZnFe2O4與堿式碳酸鋅，特別地。

當(dāng)由Eckave-Werke公司開(kāi)發(fā)的片狀金屬鋅替換了傳統(tǒng)的球狀鋅后，因?yàn)槠瑺罱饘黉\具有共同的平行搭接與屏蔽功能，涂料的防腐功能得到進(jìn)一步的改進(jìn)。

緩釋型顏填料按參加反響類型可分為陰極型與陽(yáng)極型。陰極型緩蝕劑，如鎂和鋁的無(wú)機(jī)鹽，是經(jīng)過(guò)在中性環(huán)境下同氫氧根離子的陰極反響生成不溶物來(lái)按捺涂層的腐蝕。

陽(yáng)極型緩蝕劑，如磷酸鹽、硅酸鹽或氫氧化物，可在金屬表面形成一層氧化保護(hù)層。假如反響緩釋型顏填料不足，這將形成不佳的電極區(qū)，反而會(huì)加快腐蝕進(jìn)展。

目前，緩釋型顏填料使用最為廣泛的是含磷酸鹽顏填料，如磷酸鋅與磷酸鎂。別的，還有一類毒性更少的緩釋型顏填料，它們是根據(jù)金屬氧化物混合物的尖晶石型顏填料。

4、助劑

理論上講，一切有助于提高涂層與金屬基材間附著力的助劑，均可用于改進(jìn)涂層的防腐功能。硅烷或改性硅烷便是常見(jiàn)的一種，可改進(jìn)涂層與金屬基材的層間附著。

除了硅烷類還有一些其他類型的附著力促進(jìn)劑，比方查特威國(guó)際公司研宣布一系列用于粉末涂料的附著力促進(jìn)劑。

如含有高濃度氨基、羥基或羥基的Chartsil B 515.2H/1H與ChartsilC，這些均可在擠出加工前引進(jìn)到涂猜中。別的，有報(bào)導(dǎo)稱將聚笨胺加入到環(huán)氧粉末涂猜中，可改進(jìn)其防腐功能。

5、展望

隨著環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到重視，粉末涂料在不久的將來(lái)具有更大的使用遠(yuǎn)景。可是迄今為止，粉末涂料因?yàn)楦鞣N條件的約束，未能使用到C5與C6腐蝕等級(jí)上，這對(duì)于粉末涂料技術(shù)人員、設(shè)備供貨商以及基材前處理專業(yè)人士而言，仍有許多的工作與研討去做。

在很多防腐助劑之中，低毒綠色緩蝕劑是防腐涂料的發(fā)展趨勢(shì)，液體涂料界中提到了一些綠色緩蝕劑如生物可降解高分子與植物提取物，這些在許多腐蝕環(huán)境下表現(xiàn)出突出的防腐功能。

盡管這些綠色緩蝕劑具有低毒與生物可降解的長(zhǎng)處，但仍存在各種技術(shù)瓶頸。如何在工業(yè)層面上廣泛利用這些綠色緩蝕劑，特別使用到粉末涂猜中，需求進(jìn)一步的研討與探究。