含碳颜料的抗腐蚀涂层制造技术

本发明专利技术提供了其包含有效抑制腐蚀量的碳颜料底涂层组合物。在一个实施方案中，该腐蚀抑制碳颜料还包括其它组分，比如补充剂，包括产生中性到略微酸性的补充剂和产生酸性的补充剂、稀土化合物、氨基酸和氨基酸衍生物、明胶和明胶衍生物、有机基的交换树脂和它们的组合，以改善所得涂层薄膜的抗腐蚀性。在一个实施方案中，碳颜料是表面改性的碳颜料。该涂层组合物和基材，比如金属，包括铝和铝合金，有良好的粘附性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含碳颜料的抗腐蚀涂层
本专利技术涉及抗腐蚀涂层，尤其涉及含碳的抗腐蚀涂层。专利技术背景有多种原因需要采用涂层。产品涂层或工业涂层一般在工厂里施加在给定基材或产品上，例如器具、汽车、飞机等。许多工业包括飞机工业通常采用能提供腐蚀保护和改善性能的涂层系统。为了改善金属基材的抗腐蚀性，通常在施加到基材上的涂层中采用抑制腐蚀的颜料或添加剂。铬酸锶是常见的抑制腐蚀颜料，它能提供优异的抗腐蚀性能。但是，近年来，人们广泛关注铬酸锶的使用，因为已知它具有高毒性和致癌性。而且，由于地方和政府规章制度越来越苛刻，所以铬酸盐材料的处理也变得越来越困难。所以，人们已经尝试了采用环境可接受的抑制腐蚀颜料或添加剂来制备抗腐蚀涂层。但是，这些涂层的问题在于，有些使用的颜料或添加剂要么和涂料不相容，要么使涂料从基材上剥落。已知有些实际上会加速腐蚀过程。因此，需要提供有效的、但不基于铬酸盐的抗腐蚀涂层。专利技术综述本专利技术提供了含有其有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料的涂层组合物。在一个实施方案中，为了改善最终涂层薄膜的抗腐蚀性，将腐蚀抑制碳颜料结合合一种或多种中性到略微酸性的生成补充剂(例如，金属硫酸盐、磷酸盐等)、稀土化合物(例如，氧化物、氧化物固溶体和其混合物、盐、稀土配合物等)、氨基酸和氨基酸衍生物、明胶和明胶衍生物、基于有机物的交换树脂和其组合。在一个实施方案中，腐蚀抑制碳颜料是表面改性的腐蚀抑制碳颜料。本专利技术进一步提供了涂层系统。在一个实施方案中，提供的涂层系统包括一个或多个施加到基材上形成预处理基材的预处理涂层；和施加到预处理涂层上的有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料。在一个实施方案，没有预处理涂层。在一个实施方案中，腐蚀抑制碳颜料是表面改性的腐蚀抑制碳颜料。在另一实施方案中，腐蚀抑制碳颜料组合-->了一种或多种从中性到微酸性的生成补充剂或一种或多种酸性生成补充剂。在其它实施方案中，腐蚀抑制碳颜料和本领域已知的任何类型的补充剂组合在一起。在一个实施方案中，涂层系统包括外涂层。在一个实施方案中，涂层系统是树脂涂层。在一个实施方案中，涂层系统选自紫外涂层系统、电解涂层(电涂层)系统、嵌花、粉末涂层系统和微波涂层系统。在一个实施方案中，涂层是选自铝和铝合金、裸钢和电镀钢、锌、锌合金、镁和镁合金、铜和青铜的金属基材。本专利技术进一步提供制备涂层组合物的方法，该方法包括制备涂料制剂、在涂料制剂中加入有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料，从而制成涂层组合物。在一个实施方案中，腐蚀抑制碳颜料是表面改性的腐蚀抑制碳颜料。在一个实施方案中，该方法进一步包括用分散剂预分散该腐蚀抑制碳颜料。本专利技术进一步提供使用涂层组合物的方法，该方法包括提供待涂基材并用涂层组合物涂覆基材，其中所述涂层组合物具有有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料。在一个实施方案中，通过任何常规方法，包括但不限于喷涂、滚涂和浸涂方法施加涂层。在一个实施方案中，该方法进一步包括施加外涂层。本文所述的涂层组合物具有优异的抗腐蚀性能，同时保持了可接受程度的颜料粘附性能。该涂层组合物可用于多种工业，包括但不限于航空和航天工业。实施方案详述在下列详细描述中，对实施方案的描述非常详细，足以使本领域技术人员能够实施本专利技术。在不偏离本专利技术的精神和范围的条件下，可以采用其它实施方案，还可以进行结构上、逻辑上和其它改变。所以，下列的详述不是用于限制本专利技术。下列详述的第一节是术语，接着是碳概述和本专利技术各种实施方案的描述。随后给出了一系列实施例，最后是简要的结论。术语本文中所用的术语“基材”是指具有能在清洁和/或保护和/或改性后提供独特性能的表面的结构。“基材”不限于任何特定类型的材料，虽然在谈到施加腐蚀抑制涂层时所述基材典型是金属。但是，也可以将腐蚀抑制涂层施加到其它基材上，例如聚合物基材(例如，涂-->覆的金属基材)。还可以将腐蚀抑制涂层施加到复合基材上，诸如用碳纤维和环氧树脂制备的基材。虽然复合基材不会腐蚀，但它仍然可以采用腐蚀抑制涂层，为基材上提供表面保护和/或其它独特性能，但所述涂层必须和基材材料相容。在有些情况下，虽然多数基材是由复合材料制备的并因此无需防止腐蚀，但在所需涂覆区域内存在的其它金属表面，例如金属铆钉，需要采用腐蚀抑制涂层。本文使用的术语“转化涂覆基材”在大多数情况下是指和具有相同元素的金属基材接触的水溶液。将转化涂层沉积到金属基材上依靠的是在外驱动力作用下引发电子转移从而开始沉淀。外驱动力可以是电流，或者电流可以由基材本身生成。基本上，涂层和金属表面的接触导致金属表面转化成不同的材料，例如，从氧化物到磷酸盐，从而使从基材金属沉淀出的阳离子成为涂层自身的一部分。已知使用转化涂层能改善后续聚合材料(例如，颜料，密封剂等)对金属基材的粘附，并可以改善金属基材对腐蚀的短期(例如，两周或更短)抵抗能力。另外，本领域技术人员常常将和不同元素的金属基材相接触的水溶液称作转化涂层，这种涂层被认为包括在这个定义中。虽然这些涂层可以在外驱动力作用下沉积，但这不是必要条件。对这些类型的涂层而言，基材溶解，使得涂层开始沉淀。例如，已知含有铬、铁或稀土离子的溶液可以溶解铝或钢，导致铬、铁或稀土离子分别沉淀形成化合物，从而使当前涂层含有和基材相同的元素。本文使用的术语“离子交换树脂”是指基于有机物的树脂，其能够在局部环境里将具有同种电荷的离子和结合到树脂基底中的带相似电荷的离子进行交换。“离子交换树脂”通常当作一种添加剂。本文使用的术语“聚合树脂”是指基于有机物的聚合物，用以将抑制剂结合到液体聚合材料中。“聚合树脂”通常当作一种粘合剂。本文使用的术语“预处理”是指用来改善基材便于后续处理的任何对基材的表面改性。这种表面改性可以包括一种或多种操作，包括但不限于清洁(从表面上去除杂质和/或脏物)和/或施加一种或多种涂层，这是本领域已知的。预处理具有许多优点，比如能改进后续涂层对预处理基材的粘附。对于需要抗腐蚀的应用场合而言，取决于待预处理的基材的性质，预处理涂层可以包含至少一种腐蚀抑制剂。转化涂层是一种预处理。-->本文使用的术语“粘合剂”是指任何可以用来制备涂层的任何成膜聚合材料。该聚合材料可以是有机的或者无机的。有机粘合剂具有含碳的支架，无机粘合剂一般具有硅酮支架。有机粘合剂由有机单体和低聚物制成，所以粘合剂的名字通常源于这些单体和低聚物。例子是丙烯酸的、环氧的、尿烷、三聚氰胺等。粘合剂包括诸如水稀释性的环氧-聚酰胺系统(对有机聚合物材料而言)的环氧基树脂，或者非环氧基树脂粘合剂比如尿烷、尿素、丙烯酸酯、醇酸树脂、三聚氰胺、聚酯、乙烯基、乙烯基酯、硅酮、硅氧烷、硅酸盐、硫化物、砜、环氧线性酚醛树脂(epoxy novilac)、环氧酚醛树脂、干性油和碳氢聚合物等。本文使用的术语“涂料”是指粘合剂(如上所述)、通常至少一种颜料(如本文所述)、通常至少一种溶剂或溶剂混合物和固化剂的混合物。任选地，还可以包括一种或多种添加剂。涂料在湿或者“未完全固化”的条件下施加到基材上，随着时间自然干燥或者通过加速方法(例如紫外固化系统)干燥(即溶剂挥发)，形成薄膜或“固化的”涂料。涂料施加到基材上充当底漆层(即，底涂层，倾向于包括自成的外涂层)、中间层(即，涂料层)和/或外涂层(即，面漆)。涂料可以施加后形成完整的薄膜，本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；和粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-1-17 10/346,374;US 2003-3-7 60/452,8431.涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；和粘合剂。2.涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；和一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂。3.涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；和氨基酸。4.涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；和至少一种稀土化合物。5.涂料组合物，包含有效抑制腐蚀量的腐蚀抑制碳颜料；至少一种产生中性到略微酸性的补充剂或产生酸性的补充剂；和至少一种稀土化合物。6.涂料组合物，包含：粘合剂；一种或多种腐蚀抑制碳颜料；和一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂。7.涂料组合物，包含：粘合剂；表面改性的腐蚀抑制碳颜料；和一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂。8.涂料组合物，包含：粘合剂；腐蚀抑制碳颜料；一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂；和一种或多种共抑制剂，其中至少一种或多种共抑制剂之一是稀土化合物。9.涂料组合物，包含：粘合剂；腐蚀抑制碳颜料；和一种或多种腐蚀共抑制剂，其中至少一种或多种腐蚀共抑制剂之一是稀土化合物。10.涂料组合物，包含：粘合剂；腐蚀抑制碳颜料；和补充剂。11.权利要求1-5或8-10任一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是表面改性的腐蚀抑制碳颜料。12.权利要求7或11的涂料组合物，其中所述表面改性的腐蚀抑制碳颜料是无机分散的碳黑。13.权利要求7或11的涂料组合物，其中所述表面改性的腐蚀抑制碳颜料是树脂分散的碳黑或者表面活性剂分散的碳黑。14.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是导电碳颜料或非导电碳颜料。15.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料选自乙炔黑、槽黑、炉黑、灯黑、热裂法碳黑、骨黑和它们的组合。16.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是元素形式的碳。17.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是无定形形式的碳。18.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是含碳混合物。19.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料是含碳混合物。20.权利要求1-5或8-10任意一项的涂料组合物，其中所述腐蚀抑制碳颜料的颜料体积浓度是约5-约55。21.权利要求1-5任意一项的涂料组合物，还包含粘合剂。22.权利要求6-10或21任意一项的涂料组合物，其中所述粘合剂是有机粘合剂。23.权利要求6-10或21的涂料组合物，其中所述粘合剂是无机粘合剂。24.权利要求22的涂料组合物，其中所述粘合剂是环氧基的树脂粘合剂。25.权利要求24的涂料组合物，其中所述环氧基树脂粘合剂是胺固化的环氧基树脂粘合剂。26.权利要求24的涂料组合物，其中所述环氧基树脂粘合剂是水稀释性环氧树脂-聚酰胺系统。27.权利要求22或23的涂料组合物，其中所述粘合剂是非环氧基的树脂粘合剂。28.权利要求27的涂料组合物，其中所述非环氧基树脂粘合剂选自尿烷、尿素、丙烯酸酯、醇酸树脂、三聚氰胺、聚酯、乙烯基、乙烯基酯、硅酮、硅氧烷、硅酸盐、硫化物、砜、环氧线性酚醛树脂、环氧酚醛树脂、干性油、碳氢聚合物和其组合。29.权利要求1或3-5或9中任一项的涂料组合物，进一步包含一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或产生酸性的补充剂。30.权利要求2或6-8或29中任一项的涂料组合物，其中一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或产生酸性的补充剂至少之一是含有硫、磷或硅的含氧阴离子的化合物。31.权利要求30的涂料组合物，其中所述含有硫、磷或硅的含氧阴离子的化合物选自金属阳离子硫酸盐、金属阳离子亚硫酸盐、金属阳离子磺酸盐、金属阳离子质子化磷酸盐、阳离子磷酸盐、金属阳离子亚膦酸盐、磷氧酸盐、粘土矿物高岭土和它们的组合。32.权利要求2或6-8或29任一项的涂料组合物，其中一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂至少之一选自硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、硫酸镁和它们的组合。33.权利要求30的涂料组合物，其中含有硫、磷或硅的含氧阳离子的化合物是含有硫、磷或硅的含氧阳离子的盐。34.权利要求2或6-8或29任一项的涂料组合物，其中一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一种或多种产生酸性的补充剂至少之一是硫酸盐。35.权利要求34的涂料组合物，其中所述硫酸盐是金属硫酸盐。36.权利要求35的涂料组合物，其中所述金属硫酸盐选自硫酸钙、硫酸锶、硫酸镁、硫酸钡和它们的组合。37.权利要求2或6-8或29任一项的涂料组合物，其中一种或多种产生中性到略微酸性的补充剂或一...

【专利技术属性】
技术研发人员：JO斯托菲尔，TJ奥基夫，E莫里斯，P于，S海斯，
申请(专利权)人：密苏里大学学监，
类型：发明
国别省市：US[美国]