摘要：本文系統闡述了新型親環境防腐涂料系統的開發及應用，以及不同金屬底材在不同環境下涂料的解決方案。

前言

如今市場上常見的高防腐粉末涂料為富鋅粉末、面粉組成的涂料系統，富鋅粉末的防腐機理主要是屏障保護與陰極保護。

然而含鋅產品被標識成“環境有害”，環保法律允許使用鋅的時間非常短涂料在線coatingol.com。

且富鋅粉末比重大，增加了施工的難度，且容易耗損通風與電極設備，噴涂面積相對較小，提高了粉末回收的難度。

本文中闡述的新型親環境防腐涂料系統使用親環境粉末，不含鋅，無需貼標簽，無VOC排放，可提高基材在自然環境中的耐用性。

具有優異的耐化學品、耐濕熱、耐鹽霧等性能，可噴涂在多種基材上包括含有銳利邊角底材，透氣底材（鍍鋅鋼，美特金等）。

該底漆具有較小的比重，使用方便，可回收使用，提高單位噴涂面積（可減少粉末消耗）,可減少噴涂設備磨損（文丘里管、電極等）。與鐵類金屬具有極佳的附著力，與面粉具有很好的層間結合力。

1、實驗部分

1.1 原材料

環氧樹脂；環氧固化劑；鋅粉；防腐助劑；丙烯酸酯流平劑；硅灰石；鐵紅；欽白粉；安息香等。

1.2 試驗設備

平行雙螺桿擠出機；磨機；鹽霧儀；濕熱儀。

1.3 試驗工藝

(1)熱熔結環氧粉末涂料制作工藝流程：試驗流程：稱量→混合→擠出→磨粉→過篩→噴涂→固化→檢測；(2)擠出溫度：30-90-80℃

1.4 性能檢測

鹽霧、濕熱性能檢測參照ISO 12944進行。

2、結果與討論

2.1 環境識別

ISO 12944標準將環境分為內部環境、外部環境兩大類，每大類中根據污染程度不同分成Cl-C5環境，如表1所示。

      在同一個環境下，涂料耐久性要求不同，防腐性能要求也不同。將涂料的耐久性分成三級：低（L):2~5年，中（M):5~15年，高（H):15年以上。

      環境與涂料耐久性形成二維圖，如圖1所示，ISO 12944標準對二維圖進行分類，同種顏色區域具有相似的防腐性能要求。

2.2 防腐性能評估

涂層的防腐性能一般通過濕熱（ISO 6272）、中性鹽霧（ISO 7253）來評估。ISO 12944中規定了不同環境、不同耐久性涂料需要承受的檢測時間，如表2所示。

2.3 防腐機理

      當金屬與環境中介質接觸發生化學或電化學反應而使金屬損壞，粉末涂料涂膜通過阻隔金屬與環境的直接接觸而起到保護作用。

粉末涂料對鋼鐵的保護作用主要有屏障保護、陰極保護和鈍化保護。底粉和面粉組合行程雙層、加強雙層涂層系統，進一步提高涂層的防腐的防腐性能。

屏障保護，涂層將金屬與環境分離，從而使金屬免受腐蝕。在保護涂層沒有缺陷期間具有很好的保護作用。

鹽霧對金屬的腐蝕是以電化學方式進行的，主要是導電的鹽溶液滲入鋼鐵內部發生電化學反應，形成“低電位金屬-電解質溶液-高電位雜質”的微電池系統。

發生電子轉移，作為陽極的金屬出現溶解，形成腐蝕物。鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子Cl-，其半徑很小，具有很強的穿透能力，容易穿透氧化層與保護涂層進入金屬內部，破壞金屬的鈍態。

同時，氯離子具有一定水合能，容易吸附在金屬表層的孔隙、裂縫等位置，取代保護金屬氧化層的氧，使金屬受到破壞。

       陰極保護，富鋅粉末中含有大量的鋅粉，鋅的標準電位（-0.76V）比鐵（-0.44V）低，涂膜受到侵蝕時，鋅粉作為陽極先被氧化，基材鋼鐵作為陰極受到保護。陰極保護如圖2所示。

      鈍化保護，抑制腐蝕的活性顏料使得金屬底材鈍化，形成鈍化層，減緩金屬與水、氧混合物的反應，抑制由于潮濕造成酸性離子的產生。

      雙層系統保護，在富鋅粉末涂層上面再噴涂一層粉末涂料，組成雙層涂層系統。面層粉末涂料可以根據耐候性、防腐要求選擇純環氧型、環氧/聚酯型或純聚酯型。

      加強雙層系統保護（三層系統），在富鋅粉末涂層上噴涂一層屏障保護的底粉，然后再噴涂一層面層粉末涂料，組成三層系統。富鋅底粉提供陰極保護，中間層提供屏障保護，面層提供防腐及耐候性能。

2.4 Alesta ZeroZinc親環境防腐涂料

 Alesta ZeroZinc親環境防腐粉末主要通過提高涂層的屏障保護作用，或者添加活性防腐顏料提高鈍化作用來提高涂層的防腐性能。通過防腐測試，可取代富鋅粉末。1440h鹽霧測試結果如圖3所示：

 測試結果表明： 

(l）富鋅配方的樣板紅色的腐蝕物明顯，涂層的鋅粉無明顯的腐蝕物產生，其所起到的陰極保護作用不明顯。 

(2)Alesta ZeroZinc親環境防腐涂料的腐蝕物較富鋅配方明顯減少，劃叉破壞處的腐蝕痕跡擴散范圍明顯減小。其形成了高交聯密度的保護涂膜，減小了涂膜的分子間隙，阻止了氯離子的浸入，阻止了鹽溶液的侵蝕，有效的減緩了腐蝕。 

Alesta ZeroZinc親環境防腐涂料與市場上同級別的產品進行性能測試對比，根據ISO 12944標準進行測試，噴砂、磷化鈍化前處理結果分別如表3、4所示。

從對比結果看，Alesta ZeroZinc。親環境防腐粉末耐鹽霧性能明顯優于市場上同級別競爭對手的產品，對底材有明顯較強的保護防腐作用。

根據適用的底材不同，Alesta ZeroZinc。防腐涂料由三種產品組成，如表5所示。

2.5 Alesta防腐方案

根據不同金屬底材、前處理，Alesta都有相應的方案。

2.5.1 鋼鐵底材 

     Alesta ZeroZinc Steel Prime。適用于鋼鐵底材，具有很好的防腐性能。根據表6中的環境腐蝕分類，以及表7選擇合適的鋼鐵底材的前處理和涂料方案。

2.5.2 鍍鋅鋼

      適用于鍍鋅鋼的涂料要求具有很好的脫氣性能，Alesta ZeroZinc不僅具有優異的防腐性能，還具有優異的脫氣性能，適用于鍍鋅鋼底材。根據表8中的環境腐蝕分類，以及表9選擇合適的鍍鋅鋼的前處理和涂料方案。

2.5.3 銳利邊角

適用于銳利邊角的涂料要求具有很好的邊角覆蓋，Alesta ZeroZinc Edge Prime不僅具有優異的防腐性能，還具有優異的邊角覆蓋，適用于銳利邊角底材。根據表10中的環境腐蝕分類，以及表11選擇適用于銳利邊角的前處理和涂料方案。

3、結論

本論文闡述了ISO 12944中規定的環境及其分類，使用年限劃分，以及不同環境、使用年限下涂層的防腐要求。

論文還就不同防腐機理進行闡述，Alesta ZeroZinc采用屏障保護、鈍化保護途徑提高防腐，可以有效替代富鋅防腐，以及Alesta無鋅防腐在各種底材的應用。