Anwendung von Epoxidharz im Metallkorrosionsschutz

Epoxid-Korrosionsschutzbeschichtungen basieren auf Epoxidharz und werden mit Pigmenten, Trockenmitteln, Additiven usw. hergestellt. Epoxidharzbeschichtungen zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften aus: hohe Haftung, hohe Festigkeit, chemische Beständigkeit und Verschleißfestigkeit. Sie zählen zu den ältesten und am weitesten verbreiteten Hochleistungs-Korrosionsschutzbeschichtungen im maritimen Bereich. Es gibt viele Arten von Epoxid-Korrosionsschutzbeschichtungen, darunterBisphenol A-Epoxidharzund Phenol-Epoxidharz.

Die Molekülstruktur von Bisphenol-A-Epoxidharz enthält Hydroxyl-, Etherbindungs- und Epoxidgruppen und weist eine ausgezeichnete Substrathaftung auf. Seine Benzolringstruktur verleiht dem Harz eine hohe mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Nach dem Beschichten weist es eine ausgezeichnete Säure- und Alkalibeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und chemische Beständigkeit auf. Es härtet bei Raumtemperatur aus, ist einfach zu verarbeiten, weist nach dem Aushärten eine geringe Schrumpfung auf und es werden keine flüchtigen Substanzen freigesetzt, wodurch es den grünen Umweltschutzstandards entspricht.

Phenolisches Epoxidharz weist aufgrund seines höheren Gehalts an Epoxidgruppen eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Haftung auf. Es ist stärker vernetzt und dichter und weist die gleiche hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit auf wie Phenolharz. Allerdings erhöht ein höherer Gehalt an Epoxidgruppen die Sprödigkeit des Harzes, was seinen Anwendungsbereich einschränkt. Phenolisches Epoxidharz wird durch Bisphenol A anstelle von Phenol synthetisiert und weist einen niedrigen Gehalt an freiem Phenol und eine enge Molekulargewichtsverteilung auf. Bisphenol A verbessert die mechanischen Eigenschaften des Harzes und verringert die Schrumpfung. Ein höherer Gehalt an Epoxidgruppen verbessert die Haftung und gleichzeitig die Flexibilität, Wärmestabilität, Isolierung, Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Epoxid-Korrosionsschutzbeschichtungen haben jedoch auch Nachteile, wie z. B. eine geringe Schlagfestigkeit und Zähigkeit. Daher muss das Material modifiziert werden.

Reines Epoxidharz ist relativ spröde. In der Regel werden Epoxidharzen Härtemittel zugesetzt. Nach etwa einem Jahr Gebrauch verdunsten die Härtemittel, die Beschichtung wird deutlich spröder, und unter mechanischer Einwirkung können Probleme wie Ablösen auftreten. Daher werden Epoxidharze heute meist mit thermoplastischen Harzen modifiziert. Zu den wichtigsten Härtemechanismen zählen der Brückeneffekt, die Rissfixierung, das Partikelreißen und -dehnen sowie die Scherkraft. Wird der Verbundwerkstoff äußeren Kräften ausgesetzt, übernimmt der Füllstoff die Brückenfixierung, Passivierung und verhindert die Rissausbreitung in der Matrix. Zusätzlich wirkt die Brückenkraft wie ein Fixieranker auf die Risse an der Brückenstelle und erzielt so eine Härtewirkung. Zu den thermoplastischen Harzen, die üblicherweise zum Härten von Epoxidharzen verwendet werden, gehören Polysulfon, Polyurethan, Polysiloxan, Polyethersulfon, Polyamid, Polyetheretherketon usw. Diese thermoplastischen Harze sind normalerweise in ungehärteten Harzen löslich und können mit der Epoxidharzmatrix interagieren, wodurch nach dem Aushärten des Epoxidharzes eine starke Grenzflächenbindung bereitgestellt wird, sodass die Bruchzähigkeit verbessert werden kann, ohne dass andere mechanische Eigenschaften verloren gehen.

Auch die Zugabe von Fluor zur Epoxidharzstruktur ist eine gute Modifizierungsmethode. Phenolharz wird durch Ersetzen von Bisphenol A durch Bisphenol AF synthetisiert und anschließend epoxidiert, um ein fluoriertes Epoxidharz zu erhalten. Da die Polymerhauptkette eine Diphenolpropanstruktur enthält, weist es eine hohe mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf, die Aushärtungsschrumpfung der Beschichtung ist geringer und die Zähigkeit deutlich höher als bei herkömmlichem Phenol-Epoxidharz. Es enthält eine große Anzahl von Epoxidgruppen und bildet dadurch eine starke Haftung mit dem Untergrund. Insbesondere die Zugabe von Fluor macht dieses Fluorkohlenwasserstoffharz hydrophob und ölabweisend und weist eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit sowie UV- und Chemikalienbeständigkeit auf. Die Beschichtung ist zudem flexibel, glatt und selbstreinigend. Diese Beschichtung vereint die Vorteile von Phenolharzbeschichtungen, Epoxidharzbeschichtungen und Fluorkohlenwasserstoffharzbeschichtungen und bietet herausragende Vorteile im Bereich des Korrosionsschutzes im maritimen Bereich.

Auch im Bereich des Korrosionsschutzes auf See gibt es für Epoxidharze viele verschiedene Modifizierungsverfahren, um sie an unterschiedliche Umgebungen anzupassen, z. B. lösungsmittelfrei oder mit schwachem Lösungsmittel, auf Wasserbasis, durch Nanopartikelmischung, geringe Oberflächenbehandlung usw. Diese Modifizierungsverfahren können die Herstellung von Epoxidbeschichtungen umweltfreundlicher und energiesparender machen und die Leistung und Funktionalität der Beschichtungen verbessern.