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Mehr Hydrophobie heisst nicht besserer Korrosionsschutz
Eine chinesische Forschungsarbeit widerlegt die gängige Annahme, dass höhere Hydrophobie automatisch besseren Korrosionsschutz bedeutet. Den optimalen Schutz bieten Epoxidharzbeschichtungen mit einem Kontaktwinkel von 140° – eine ausgewogene Balance zwischen Wasserabweisung und Luftaffinität ist entscheidend.
Hydrophobe und korrosionsbeständige Beschichtungen stehen seit Jahren im Fokus der Forschung. Bisherige Strategien konzentrierten sich überwiegend darauf, die Hydrophobie zu maximieren – ohne zu berücksichtigen, dass eine zu hohe Wasserabweisung gleichzeitig die Anziehung von Luftmolekülen erhöhen und damit die Sauerstoffexposition der Beschichtung verstärken kann. Ein Forschungsteam um Kuilin Lv hat nun gezeigt, dass dieser Zusammenhang die Korrosionsschutzwirkung deutlich beeinträchtigt.
Die Forschenden synthetisierten eine Reihe von Epoxidharzbeschichtungen mit gezielt variierter Hydrophobie und untersuchten den Zusammenhang zwischen Benetzungsverhalten und Korrosionsbeständigkeit. Dabei zeigte sich ein nicht-monotoner Verlauf: Die Leistung verbesserte sich zunächst mit zunehmender Hydrophobie, fiel dann jedoch wieder ab. Die optimale Korrosionsbeständigkeit wurde bei einem Kontaktwinkel von 140° erreicht – nicht bei den hydrophobsten Proben.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
DFT-Berechnungen erklären den Mechanismus
Mittels dichtefunktionaltheoretischer Berechnungen (DFT) konnte das Team den zugrunde liegenden Mechanismus aufklären. Eine moderate H2O-Adsorption optimiert die Abstossung von aktivem Sauerstoff (*O), wodurch der Kontakt zwischen H2O am Substrat und *O reduziert wird. Beschichtungen mit ausgewogener Hydrophobie und Gasaffinität wiesen eine etwa um eine Grössenordnung verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf als die hydrophobsten Varianten.
Die Studie zeigt damit, dass das Verhältnis zwischen Oberflächenbenetzbarkeit und Korrosionsschutz keinem einfachen linearen Zusammenhang folgt, sondern ein dynamisches Gleichgewicht mit einem kritischen Punkt aufweist.
Bessere Langzeitstabilität im Salzsprühtest
Die experimentelle Charakterisierung bestätigte die Berechnungen: Eine moderate Hydrophobie ermöglicht es der Oberfläche, Feuchtigkeit abzuweisen und Eindringpfade für Elektrolyte zu reduzieren, gleichzeitig aber eine übermässige Sauerstoffanreicherung durch extreme Gasaffinität zu vermeiden. In diesem ausbalancierten Zustand werden mikrostrukturelle Defekte effektiv abgedeckt, der Widerstand steigt signifikant und die Beschichtung zeigt eine überlegene Langzeitstabilität in beschleunigten Salzsprüh-Alterungstests.
Mit dem Bruch des Paradigmas „mehr Hydrophobie gleich besserer Korrosionsschutz“ liefert die Arbeit eine theoretisch fundierte und praktisch umsetzbare Grundlage für die Entwicklung langlebiger hydrophober Beschichtungen.
Quelle: Ma, H. et al. Epoxy resin coatings with the competitive relationship of hydrophobic and aerophilic towards anticorrosion application. Prog. Org. Coat. 110095 (2026).
