有機涂層除了能提供改進的外觀這一主要優點外，它們在防止基材腐蝕方面也起著至關重要的作用。涂料配方設計師采用三種基本的策略來對金屬表面提供腐蝕防護作用：1)涂層作為阻隔技術，能防止氧氣和水到達金屬表面；2)使用緩蝕劑和顏料來使金屬表面鈍化；3)用犧牲金屬的方法來進行保護。

　　

　　阻隔涂層能降低滲透性，從而避免氧氣和水到達涂膜表面。往往通過使用片狀(云母)添加劑，如片狀滑石、云母和云母氧化鐵及片狀金屬顏料，如鋁顏料，就能賦予阻隔性能。

　　

　　富鋅底漆是能提供防腐蝕保護作用，至少是提供部分陰極保護作用涂層的一個很好的例子。摻入到涂膜中的金屬鋅作為陽極，并且比鐵基材優先腐蝕，因為鋅比鐵具有更低的氧化還原電位，從而能對鐵表面提供陰極保護作用。

　　

　　使用防腐蝕顏料是提高涂層耐腐蝕性能的最廣泛使用的方法之一。防腐蝕顏料與涂膜吸收的水反應而釋放抑制性離子，它們遷移到金屬表面，并通過金屬基材上的無機層的沉積或吸附而使金屬表面鈍化。一直以來都使用基于鋅、鍶和鉻酸鉛的金屬鹽來抑制腐蝕，因為它們的陽離子會在金屬表面形成不溶性沉積物從而增加一個保護層來抑制進一步的腐蝕。由于它們具有毒性，已經開發對環境安全無毒的防腐蝕顏料來替代鉻酸鹽。這些無毒的顏料通常是基于磷硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和偏硼酸的金屬鹽。不像鉻酸鹽，這些陽極部份的顏料功能是通過限制氧擴散到金屬表面來實現的，因此其陽極鈍化金屬表面的作用可能不是完全有效，從而導致其耐腐蝕性較差。

　　

　　監管問題仍將是今后一段時間內的驅動力，特別是腐蝕抑制劑。最近值得注意的進展包括，歐盟(EU)將含有氧化鋅和磷酸鹽產品標記特殊危險性標簽，以及職業健康與安全管理局(OSHA)降低六價鉻抑制劑允許暴露的限值。

　　

　　在涂料中加入有機腐蝕抑制劑是提高涂膜耐腐蝕性能的另一種方法。這些有機腐蝕抑制劑是基于各種化學化合物，包括胺類、芳族、雜環、羧酸、含硫和氮的官能團。這些腐蝕抑制劑的作用是通過在金屬基材上的陽極或陰極發生鈍化，或者在金屬表面形成保護層而實現，這些腐蝕抑制劑能擾亂腐蝕性離子在基材上的流動。

　　

　　已經開發了一些新型腐蝕抑制劑，它們能夠在各種水性和非水性高性能涂料中賦予優良防銹性能。這些新型的有機腐蝕抑制劑可作為主要的腐蝕抑制劑使用或與環境友好的防腐蝕顏料一起組合使用。它們能與各種工業應用中使用的底漆和直接涂覆至金屬的涂料(DTM)中的各種樹脂兼容。本文介紹了我們最近的一些嘗試，使用這些新型腐蝕抑制劑來改善各種涂料的耐腐蝕性能。

　　

　　討論

　　

　　目前涂料市場的主導性趨勢是在高性能涂料體系中不使用底漆，在DTM應用中采用強化面漆來代替。由于不使用底漆，這種方法可省去與底漆施工相關的成本，從而降低了總成本。不足之處是降低了耐腐蝕性以及由底漆提供的附著力。在DTM涂料中加入無毒的抗腐蝕顏料可提高涂層的耐腐蝕性，但防腐蝕性能通常沒有使用底漆的體系好。解決這一不足的方法是將一種有機腐蝕抑制劑添加到DTM涂料中，同時加入無毒的防腐蝕顏料。

　　

　　在過去，底漆體系中使用的有機腐蝕抑制劑是基于磷酸鹽、磺酸鹽和羧酸鹽。這些化學品效果不錯，但經常發現在DTM涂料中使用時存在缺陷。具有改進的耐腐蝕性的DTM涂料研發需使用更強的有機腐蝕抑制劑，它們與無毒的防腐蝕顏料一起起到協同作用。

　　

　　為了解決這一問題，研發了一些新的液體腐蝕抑制劑，它們是基于復雜的有機酸的金屬鹽。這些抑制劑單獨使用和與無毒的防腐蝕顏料一起使用時都能提供改進的耐腐蝕性和濕附著力。當應用于丙烯酸或聚酯多元醇與脂肪族異氰酸酯交聯的溶劑型雙組份聚氨酯體系中時，我們發現這些產品尤其有效。

　　

　　雙組份聚氨酯DTM涂料

　　

　　為了證明這些新型腐蝕抑制劑的功效，將它們用于各種DTM涂料中并與更常規的有機腐蝕抑制劑進行比較。在第一個配方中，用丙烯酸多元醇制備白色雙組份聚氨酯涂料，并用脂族HDI三聚體與多元醇進行交聯。該體系配制的顏料與基料之比為1:1。體系中含有5%(質量比)的鍶、鋅、磷硅酸鹽防腐蝕顏料。涂料分別用2%(質量比)的常規金屬磺酸鹽腐蝕抑制劑和2%(質量比)的一種新型金屬絡合物抑制劑NACORR?XR-424進行改性。將兩個樣品與一個僅含有防腐蝕顏料但不含有機腐蝕抑制劑的對照板進行比較。在用磷酸鹽處理的1000邦德板鐵板上施涂，制備干膜厚度為1.5-1.7密耳厚的涂層，然后在室溫下固化7天。然后將板放在鹽霧箱內，按照ASTM試驗方法B117曝露500小時。將曝露后的板從柜中取出后立即使用金屬刮刀按ASTM D1654中7.2條描述的方法進行劃痕。如圖1中可以看到的，與傳統的有機抑制劑和僅使用防腐顏料的對照品相比，新型腐蝕抑制劑提供更好的濕附著力和防銹保護性能。

　　

　　在第二種配方中，一種加了較多顏料的白色雙組份聚酯多元醇配方，配制成1.5:1的顏料與基料比，同時加入5%(質量比)的防銹顏料。在這種情況下，防腐蝕顏料是硅酸鈣類型的顏料。再次將配方與HDI三聚體進行交聯，分別用2%(質量比)的常規金屬磺酸鹽腐蝕抑制劑和2%(質量比)的一種新型金屬絡合物抑制劑NACORR 1389MS進行改性。將兩個樣品與一個僅含有防腐蝕顏料但不含有機腐蝕抑制劑的對照板進行比較。在邦德板上涂裝干膜厚度為1.4-1.6密耳厚的涂層，然后在室溫下固化7天。然后將板放在鹽霧箱內，按照ASTM試驗方法B117曝露500小時。將曝露后的板用金屬刮刀進行劃痕。同樣可以看到，與使用傳統有機抑制劑的對照品相比，使用新型腐蝕抑制劑能夠改善防腐蝕性能。

　　

　　水性熱固性體系

　　

　　盡管這些新型腐蝕抑制劑是為不使用底漆的DTM涂料研發的，它們也可以用于底漆體系。用可稀釋型聚酯與六羥甲基三聚氰胺六甲醚交聯來配制水性熱固性鐵紅底漆。該配方將氧化鐵紅作為主要防銹顏料，磷硅酸鋅鍶用作第二種防腐蝕顏料，其用量為總配方質量的2.5%。顏料與基料比為1:1。配方用2%常規的有機抑制劑和2%新型金屬絡合物抑制劑NACORR XR-419進行處理。再次將兩個樣品與僅使用防腐蝕顏料的對照板進行比較。將涂料施涂到1000邦德板上，得到干膜厚度約為1.0-1.2密耳厚的涂層樣板。然后將樣板在150℃(300°F)的烘箱中固化15min。然后將樣板放入鹽霧箱內曝露500小時。將曝露后的樣板從中取出并進行檢查。如圖3中可以看到，與對照配方相比，新型腐蝕抑制劑的性能優于標準的抑制劑。

　　

　　結論

　　

　　在直接涂覆至金屬涂料(DTM)中，這種新一代液體有機腐蝕抑制劑可以用來增強無毒防腐蝕顏料的性能。它們與這些顏料可以產生協同作用來提高耐腐蝕性，允許配方設計師可以不用底漆，以滿足條件不太苛刻的金屬防腐蝕的應用需求。