闪锈抑制剂的作用机理闪锈抑制剂的种类

基于炔二醇制备水性金属缓释防闪锈剂（腐蚀抑制剂）应用研究 作者：张宇军（君），TMDD应用技术工程师,重庆艾克米科技有限公司

一、背景

水性涂料作为近代科技工业发展的先驱者，是环境友好型科技发展的主导力。水性涂料以水为主要溶剂，对人体与环境污染危害小，并且具有施工方便、安全性好、易于储存运输等优点，已成为现代涂料工业的重要发展方向。在金属表面使用水性涂料，干燥过程中由于有水和氧的存在，极容易发生腐蚀，即称之为闪锈。特别是在高碳钢或者铸铁件上涂刷水性涂料，闪锈问题很难解决。重庆艾克米科技有限公司联合中国科学技术大学高分子纳米材料学院（高分子纳米材料课题组）共同研制出新型炔醇基水性金属缓释防闪锈（腐蚀抑制）剂。为了克服目前水基防锈剂防锈效果差、含亚硝酸盐等有毒物质以及硼胺成本较高等缺点，本发明以炔二醇为主料，与多种不同类型的防闪锈活性单体助剂进行加成，制备了环保型亲水基防闪锈剂。

二、闪锈抑制剂的作用机理

1、传统防闪锈抑制剂的作用机理

通常来讲，闪锈抑制剂的作用机理与涂料长效防腐蚀机理是一致的，也有缓蚀型、钝化型和屏蔽型这3种。如前所述，由于闪锈现象是电化学作用产生的，因此采用具有还原作用的物质来释放负电荷而起到缓蚀作用，这是最为简捷和有效的办法。但这类具有还原作用的物质由于离子性太强，导致漆膜的长期耐水性下降，因此随着技术的发展，逐渐出现钝化和屏蔽效果的闪锈抑制剂，正因为抑制腐蚀的原理基本一致，这类产品也同时具有了抗腐蚀的长效性。

2、炔醇基水性金属缓释防闪锈剂（腐蚀抑制剂）的专用机理

炔二醇除含有炔基（—C≡CH）外还含有有极性基团—OH和非极性基团烃基。这种结构决定了炔醇化合物具有许多优良的性能。如快速高效降低动态表面张力提供优异的基材润湿、分散、消（脱）泡、金属缓释防锈等多功能性。炔醇类化合物是高温、浓酸条件下重要的钢铁缓蚀剂，炔醇缓释机理是提供双子电子电荷平衡稳定，利用二壬基萘磺酸钡和炔键耦合在金属表面，形成C6H12单分子膜。这层单分子膜在金属表面形成电子屏障阻隔，炔醇在内部的“互变异构作用”稳定了叁键并提高了它对金属的电子电阻配位能力，因此产生了强烈的物理化学正负电荷吸附和解离耦合，更好的保护金属表面。

三、闪锈抑制剂的种类

闪锈抑制剂的种类大概分为2类，第一类是传统是酸盐类产品，比如亚硝酸钠、钼酸钠、铬酸锶等等，这类产品价格便宜，效果明显，用量较低，到目前仍然有相当的竞争力。但缺点是不环保、有毒、对水资源造成污染，受到社会各方面的打压，尤其是亚硝酸盐在水性体系中容易失去防闪锈抑制活性；第二类是有机高分子胺复配的产品，欧美各助剂厂家有相当多的类似产品，国内也有厂家开始跟进，这一类的产品是在传统产品的基础上开发的替代品，或对其性能进一步的提高和拓宽。炔醇基金属防闪锈抑制剂属于有机高分子系列。它与有机胺高分子抑制剂不一样。炔醇基在金属表面有更好润湿保护，炔键与金属有更好络合缓释作用。

水性涂料漆膜

另外，大量的三键可使吸附层加厚，形成了阻滞H+接近钢铁表面的屏障。铁表面经过缓蚀剂处理后，只以很小的速度溶解，但是由于溶解的冷轧钢铁离子通过三键电子电阻配位，也参与了表面膜的形成。但三键的配位能力较弱，因此铁离子可在膜中扩散通过形成自由的带有炔键和H键的金属离子。从而实现电子电荷的配位与有机树脂更好耦合，从而达到很好的蜂窝状结构保护膜。如图六。

八、对金属防闪锈缓蚀剂未来发展的展望

尽管在大多数涂料化学工程师的心中，对水性涂料的闪锈抑制性并非难题。从而在水性丙烯酸防腐涂料中，实际的施工过程中，闪锈抑制性较差的品种却往往会引起非常大的问题，因此需要引起重视。其改善过程需要进行针对性的研究、模拟试验和现场试验才能有效解决。同时，选择适合的闪锈抑制剂不但可以解决闪锈的问题，同时可提高漆膜的长期耐水性、罐内防腐性等综合效益。重庆艾克（Surfadol）米技术研究中心联合中国科学技术大学理化研究中心共同研究的新型炔醇基金属防闪锈抑制剂不仅提供金属基材防闪锈抑制功能，还能使涂料与基材更好润湿、流平、降低表面张力减少涂料有机份对金属基材化学反应惰性。本身炔键就是一类很好的金属缓释抑制剂。

近年来，防闪锈缓蚀剂受到了人们的极大重视。防闪锈缓蚀剂作为一种经济适用和高效的防腐蚀产品，在保护资源、减少材料损失方面起着重要的作用。随着涂料工业的研究进展，防闪锈缓蚀剂技术就成为人们广泛关注的防腐蚀手段之一。同时，随着工业发展性质的恶劣化，涂料与涂装厂添加的功能化学药剂也越来越多，应加强研究多功能金属防锈缓蚀剂。基于环境保护和可持续发展战略的需要，工业防闪锈缓蚀剂不仅要求具有稳定高效的缓蚀效果和安全方便的管理使用方法，而且在应用开发过程中应适应绿色化学的要求，降低产品的环境负荷。因此，基于绿色化学概念，围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用的高效环境友好型防闪锈缓蚀剂成为未来防闪锈缓蚀剂研究的方向。

申明：感谢中国科学技术大学（理化研究中心）核磁共振有机分析专家庞文民老师，傅里叶红外线分析专家胡克良老师、马宏如老师等团队老师的指导。