智能、高效创新的缓蚀剂

作者：Giorgia Cacace，业务发展经理&战略合作伙伴，Patrick Dodds，创始人和&CEO, 英国Hexigone缓蚀剂

在欧盟，据估计目前有78.6万名工人会接触到有毒、致癌的六价铬。¹ 然而，开发有效且无铬的替代品已被证明是涂料领域及依赖有效防腐终端产品工业的一个关键挑战。

REACH法规已从2017年9月推迟至2019年1月发布，以缩小当前行业标准与更安全、无铬抑制剂之间的性能差距。在这段时间里，一种创新的、智能的产品上市了：一种用破坏性微储存技术取代有毒化学品的缓蚀剂，可创造出持续时间更长的“智能”涂层。

更安全、更智能的腐蚀控制

Hexigone缓蚀剂将他们的研究从当前替代品的迭代中转移出来，并探索了智能释放工具，它可以控制以前与涂料不相容的化学物质。最终，一个高度有效的缓蚀剂——Intelli-ion®——且性能优于六价铬酸盐的产品在实验室诞生。

Intelliion颜料是一种获得专利的微储库系统，它能感知与腐蚀有关的离子活性，并将腐蚀性离子隔离到储库中，同时释放出高效的抑制剂，以保护涂层缺陷或切口。颜料的智能功能使涂层能够以更聪明的方式保护自己，从而延长使用寿命和最终产品需要维修或更换的时间，从而远远超过市场上的任何竞争对手。最初，技术是由斯旺西大学防腐研究小组的Patrick Dodds博士所开发，由Geraint Williams教授所领导。继这一发现后，Hexigone缓蚀剂被纳入并授予 Armourers和Brasiers风险奖以及Brian Mercer可行性奖。因该公司的非凡创新，英国皇家工程院也授予Hexigone企业奖学金奖，以鼓励其进一步开发这种缓蚀剂。

“这是一个重大发现，表明英国仍然是工业领域创新的驱动力，”Armourers和Brasiers风险奖评委会主席兼教授比尔·邦菲尔德如是说。

加速通过内部技术测试

Hexigone使用一个由该团队(汉密尔顿·麦克默里教授和大卫·沃斯利教授一起)特制的凯文扫描探针（SKP），在不接触涂层的情况下探测涂层下的金属状态。SKP（图1）显示斯旺西大学的研究人员在24小时内测试他们新合成的缓蚀剂系统的电化学效应，而不是以前的500小时。

SKP采用一种金参考探针，该探针垂直于试件以正弦方式振动。涂层样品在平行板电容器中充当其中一个板，前述金探针形成另一个板。电流的通过由电子学检测，并通过锁相放大器使之无效。这就产生了凯文势，随着试样的移动，从而产生了涂层样品的空间分辨率图。

根据破坏机制或基材的不同，每30分钟到1小时生成一幅图，并给出与时间有关的图，从中可以阐明速率和机制。试样可以是任何涂覆或未涂覆的金属基体，该设备甚至可以检测出子弹弹壳上指纹的腐蚀图案，而传统的检测方法仅依赖于在发射过程中燃烧掉的有机物。

更长时间保护终端产品

据Hexigone的首席执行官和创始人Patrick Dodds说，“这个系统已经被证明可以在超过24小时内防止腐蚀的发生，相比之下，目前的市场领导者只需要不到2小时。我们还能够证明，一旦腐蚀开始，腐蚀速度也可以显著降低，这是15年来对这一课题研究的最好结果。”

HDG基材阴极剥离的空间分辨率图如图2所示。随着腐蚀过程的进行，自由腐蚀电位急剧下降，形成阴极剥离前缘，从阴极脱层前缘可以取距离与时间点的比值进行速率计算。新颜料系统在第1代表现出了高水平的性能，第2代产品提供了更多的保护，测试后4天没有明显的故障。

对保护模式进行了进一步的标准电化学检测，发现该系统显示:

•完整与剥离涂层的电位差在减小

•膜下pH值的调节;

•在膜下电解质中，任何可溶解的金属离子会形成不溶性盐；

•高pH下活化，在阴极氧还原前沿形成膜;

•在任何裸露的金属表面形成薄膜。

完全替代工业涂料

因第一代产品的优秀实验结果，使得我们与欧洲的制造商们一起在工业涂料系统中对颜料进行了评估。这些颜料作为替代颜料被提供，在原有配方的基础上，测评了湿度和ASTM-B117（图3和图4）。

在工业涂装体系中，这些颜料显示了高度的腐蚀抑制作用，不仅能在缺陷处起到较高的保护作用，而且能在切边处起到增强保护效果。在1000小时内，实验没有出现抑制系统的潜变。这项技术于2015年获得专利。进一步的分析和测试表明，它们在一系列涂料系统中具有兼容性，始终具有完全替代性。

进一步的加速测试结果对涂料的物理性能进行了分析，独立的UKAS认证的测试结果显示，在物理测试中，被比较涂层的完整性相似或有所提高，这被认为是源自新颜料体系的酸性性质。该体系在性质上也可以是碱性的，取决于涂料体系的固化条件。

结论

涂料制造商很快将被迫不再使用铬酸盐缓蚀剂，尽管对替代品的研究已经广泛展开，但对于性能更好或至少具有类似性能的颜料，仍有需求。

Intelli-ion提供了一种更安全、更智能的方法来替代传统的有毒化学品和重金属产品。它可以很容易的融入到现有的涂料产品中，甚至可以提高某些涂料的性能。

“智能型”科技环保且经济，在独立实验室测试中的表现也优于市场领先者。在卷钢市场取得优异成绩后， Hexigone 正在寻求与具有创新性且研发能力强的涂料生产商合作，并扩大在航空航天和汽车行业的研究。

参考文献

1 3IARC IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Chromium (VI) Compounds. Volume 100C Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, 2012.