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Neues Screening-Verfahren zur Bewertung des potenziellen Korrosionsschutzvermögens von Polymerdispersionen

 
: Christ, Ulrich; Nothhelfer-Richter, Rolf; Englert, Cornelia

Hilt, Michael ; Gesellschaft Deutscher Chemiker -GDCh-, Fachgruppe Lackchemie:
79. Lacktagung 2015. Vom klassischen Lack zur High-Tech Beschichtung. Kurzreferate : 16.-18. September 2015, Schwerin
Frankfurt am Main, 2015
52 Folien
Gesellschaft Deutscher Chemiker, Fachgruppe Lackchemie (Jahrestagung) <79, 2015, Schwerin>
Lacktagung <79, 2015, Schwerin>
German
Conference Paper
Fraunhofer IPA ()
Korrosionsschutz; polymer; Screening-Methode; dispersion; Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)

Abstract
Verschärfte Anforderungen für den Umwelt- und Arbeitsschutz führen in den Jahren zu verstärktem Einsatz von wasserverdünnbaren Beschichtungsstoffen. Beim Korrosionsschutz von Stahl sind seit Jahrzehnten 2K-Epixid-Grundbeschichtungssysteme der Stand der Technik. Vom Standpunkt der Verarbeitung, der Handhabung (1 K-Materialien) und der Arbeitssicherheit (Kennzeichnungsfreiheit) wären 1K-Beschichtungssysteme auf Basis von Polymerdispersionen die ideale Lösung für den Korrosionsschutz dieser wirtschaftlich bedeutenden Anwendungsgebiete. Polymerdispersionen zeigen jedoch im Vergleich zu reaktionshärtenden Systemen (2K-Beschichtungsstoffen) deutliche Schwächen im Korrosionsschutzvermögen, die mit der unterschiedlichen Filmbildung zusammenhängen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Beschichtungsstoffe aus 16 verschiedenen Styrol-Acrylat-Dispersionen mit verschiedenen Grundvarianten der Pigmentierung und Additivierung rezeptiert und die daraus hergestellten Beschichtungen auf ihr Korrosionsschutzvermögen und auf damit korrelierende physikalisch-chemische Eigenschaften untersucht. Mit einem neu entwickelten Screening-Verfahren, bestehend aus 72 h Salzsprühtest und 72 h Kondenswassertest an halbtransparent hergestellten Beschichtungen, lassen sich die Systeme schnell hinsichtlich ihres Korrosionsschutzverhaltens einteilen. Beschichtungen mit geringem Korrosionsschutzpotenzial können nach diesen Verfahren schnell identifiziert werden, sodass sich die Entwickler auf die "guten" Systeme weiter konzentrieren können. Ergänzend zum o.g. Screening-Verfahren wurden auch aufwändigere Methoden wie die Sauerstoff- und Wasserdampfpermeation sowie die Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) und die Rasterkelvinsonde eingesetzt, womit die Ergebnisse des Screenings bestätigt und auch Wirkmechanismen erkannt und erklärt werden. können. Die Ausbreitung kathodischer Fronten, die von aktiven Korrosionsstellen ausgehen und durch Schwächung der Haftung der Beschichtung auf dem Substrat den weiteren Korrosionsfortschritt begünstigen, wird durch die Sauerstoff-Permeation maßgeblich bestimmt. Auch hier ist die Art der Polymerdispersion und die Pigmentierung von entscheidendem Einfluss. Das Korrosionsschutzvermögen korreliert mit der Barrierewirkung gegenüber korrosionsstimulierenden Substanzen, wie Chloriden, sowie gegenüber Wasser und Sauerstoff, die für den Fortschritt der Korrosion notwendig sind. Unter Belastung mit NaCl-Lösung wurde die Barrierewirkung zeitabhängig mittels EIS und Auswertung des Porenwiderstandes aus den Niedrigfrequenzimpedanzwerten bestimmt. Die Messungen ergeben eine gute Korrelation zu den o.g. Screening-Ergebnissen des Korrosionsschutzes, allerdings schon nach sehr viel kürzeren Messdauern von wenigen Stunden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-370374.html