包含石墨烯氧化物的碱金属盐的涂料组合物和由所述涂料组合物制备的涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种涂料组合物，其包含少一种含有至少一种选自锂、钾及其混合物的单价金属离子的石墨烯氧化物(GO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含石墨烯氧化物的碱金属盐的涂料组合物和由所述涂料组合物制备的涂层
[0001]本专利技术涉及一种涂料组合物，其包含至少一种含有至少一种选自锂、钾及其混合物的单价金属离子的石墨烯氧化物(GO
‑
M)、至少一种基料B和/或硅烷化合物SC以及至少一种溶剂S1。此外，本专利技术涉及一种制备本专利技术涂料组合物的方法、通过使用本专利技术的涂料组合物在基材上制备至少一个涂层的方法以及一种通过所述方法获得的涂层或多层涂层。最后，本专利技术涉及含有至少一种选自锂、钾及其混合物的单价金属离子的石墨烯氧化物用于涂料组合物中以改善所述涂料组合物的耐腐蚀性的用途。
现有技术
[0002]金属材料的腐蚀是一个直到今天仍未令人满意地解决的问题。腐蚀是金属材料与其大气环境(更特别是氧气和水)的电化学反应，会导致材料发生重大变化和损伤。所述损伤导致金属部件的功能受损，然后需要修理或更换。因此，腐蚀以及因此防腐的相应经济意义具有高度相关性。
[0003]正是由于这些原因，几乎所有金属工业领域(例如机械工程和设备、汽车工业(车辆制造)、航空航天工业、造船工业、电气工业、精密机械工业、建筑工业和家用电器/“白色家电”)都非常重视腐蚀控制，但尤其是在汽车和航空工业中。特别是在后面的领域中，金属基材被广泛用作暴露于大气条件(在某些情况下，暴露于极端大气条件)的部件。
[0004]在车辆的涂饰和航空工业中，金属基材通常要经历昂贵的多层涂覆程序。这是必要的，以便能够满足车辆制造和航空工业的要求—例如，包括有效的腐蚀控制。
[0005]通常，首先将转化涂层施加到金属基材上，以保护所述基材免受腐蚀，并改善与上覆涂层的粘合性。实例包括钢基材的磷化或铝基材或铝合金的铬酸盐处理，实例为2000
‑
7000系列的铝合金，例如AA2024、AA5083、AA6111、AA6014、AA6061和AA7075。后者主要应用于航空工业中，因为其具有非常好的加工性能、低密度和同时耐物理应力的特性。然而，同时，该材料具有有害的丝状腐蚀倾向，在这种情况下，通常在基材涂层受到物理损伤后，再加上高大气湿度，腐蚀在基材涂层下方以丝状形式扩展，并对金属基材造成丝状腐蚀损伤。因此，有效的腐蚀控制非常重要。
[0006]在预处理和适当转化涂层施工后，通常会施加底漆层，以进一步防止腐蚀。该底漆层基于有机聚合物基体，并且可进一步包含稍后描述的防腐颜料。在汽车工业中，该底漆层通常是电沉积涂层，更特别是阴极电泳涂层，也称为ED涂层。在飞机工业中，通常使用特种环氧树脂基底漆。在汽车涂饰领域，通常施加二道底漆来补偿涂覆基材表面上仍然存在的任何不平整之处，并保护阴极电泳涂层免受石击损伤。在最后一步中，施加面漆，其由两个单独施加的涂层组成，即底色漆和透明漆。
[0007]目前仍在使用的一种有效的金属基材防腐形式是使用铬酸盐化合物。例如，作为金属基材表面预处理(也称为铬酸盐处理)的一部分，铬酸盐化合物包含在转化涂层中。同样，通常，铬酸盐形式的铬酸盐化合物(例如铬酸钡、铬酸锌、铬酸锶)用作基于有机聚合物树脂的防腐涂料组合物(优选底漆、头二道混合底漆或填料)中的防腐颜料。
[0008]通过侵蚀金属表面(例如铝)并同时将铬酸盐化合物按比例还原为三价铬，从而实现转化涂层中铬酸盐化合物的防腐效果，而低溶解度钝化涂层包含铝(III)/铬(III)和铬(VI)氧化物水合物，以实现防腐效果。
[0009]然而，问题与铬酸盐化合物的高毒性和致癌作用有关。因此，在车辆、家用和航空工业中避免铬酸盐化合物，同时保持适当的防腐，是相应工业领域的长期需求。
[0010]避免铬酸盐化合物同时保持适当防腐的一种可能方法的实例是使用各种过渡金属的氧代阴离子(和/或其盐)，例如MoO
42
‑
、MnO4‑
和VO3‑
。还已知使用镧系阳离子或不同的有机物质，例如苯并三唑类、乙二胺四乙酸(EDTA)、喹啉衍生物或磷酸酯衍生物。根本的作用机理是复杂的，即使现在仍然没有完全理解。它们的范围从在腐蚀金属表面上形成钝化氧化物/氢氧化物涂层到某些金属阳离子(例如Cu(II))的络合，从而抑制特定形式的腐蚀(例如铝
‑
铜合金的丝状腐蚀)。
[0011]另一种方法在于使用所谓的纳米容器材料和/或层结构材料，例如有机环糊精或无机材料，例如沸石、氧化铝纳米管和绿土。还使用了水滑石组分和层状双氢氧化物材料。后者通常在一般技术文献中与相应的缩写“LDH”一起提及。在文献中，它们通常由理想化的通式[M
22+(1
‑
x)
M
33+
x(OH)2]x+
[A
y
‑
(x/y)nH2O]或类似的经验式描述。在这些式中，M2表示二价金属阳离子，M3表示三价金属阳离子，A表示x价阴离子。在天然存在的LDH的情况下，这些阴离子通常是无机阴离子，如碳酸根、氯离子、硝酸根、氢氧根和/或溴离子。合成LDH中还可以存在各种其他有机和无机阴离子。上述通式还考虑了结晶水。在水滑石的情况下，二价阳离子为Mg
2+
，三价阳离子为Al
3+
，阴离子为碳酸根，尽管后者可以至少按比例被氢氧根离子或其他有机和无机阴离子代替。水滑石和LDH具有类似于水镁石(Mg(OH)2)的层状结构，其中由于存在带正电荷的三价金属阳离子，在每对带正电金属氢氧化物层之间存在通常也含有结晶水的插层阴离子的带负电荷层。在上式中，LDH层结构由相应放置的括号来说明。通过非共价、离子和/或极性相互作用，可以在两个相邻的金属氢氧化物层之间插入各种试剂，例如上文提及的防腐剂。
[0012]先前描述的纳米容器材料和/或LDH材料可直接引入到基于聚合物基料的相应涂料中，例如转化涂料和/或者底漆。还正在尝试完全更换转换涂层，在这种情况下，然后将相应的底漆直接施加到金属上。以此方式，涂覆程序变得不那么复杂，因此更具成本效益。
[0013]近年来，由于石墨烯具有优异的耐化学性、机械强度以及对气体和腐蚀性离子的非渗透性，研究重点集中在将石墨烯(一个原子或数层厚的结晶石墨片)或石墨烯氧化物引入到防腐涂层中。与石墨烯相比，石墨烯氧化物在表面上具有更多的含氧有机官能团，这增加了与某些有机树脂(如环氧树脂)的相容性和接合表面结构。然而，在有机涂层中引入石墨烯氧化物并不能完全满足汽车、航空、家用和建筑工业的防腐要求。
[0014]因此，有利的是涂料组合物具有优异的防腐性能，而不使用有毒化合物，例如铬和其他重金属化合物以及含氟化合物和含磷化合物。所述涂料组合物应具有优异的储存稳定性，并且应适用于常用的施加设备。此外，所述组合物应具有对金属基材以及任何下层和/或上层涂层的优异粘合性，从而可以在不预先使用转换层的情况下直接施加到金属上以及施加其他涂层以制备多层涂层。
[0015]目的
[0016]因此，本专利技术的目的是提供一种在不使用有毒化合物(例如铬和其他重金属化合
物、氟化合物和含磷酸根的化合物)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涂料组合物，其包含：a)至少一种含有至少一种选自锂、钾及其混合物的单价金属离子的石墨烯氧化物(GO
‑
M)；b)至少一种基料B和/或至少一种硅烷化合物SC；和c)至少一种溶剂S1。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述单价金属离子为锂。3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含总量为0.1ppm至5重量％，优选为0.1ppm至1重量％，更优选为0.1
‑
500ppm，甚至更优选0.3
‑
50ppm，非常优选0.35
‑
1ppm的所述至少一种含有至少一种选自锂和/或钾的单价金属离子的石墨烯氧化物(GO
‑
M)。4.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中所述至少一种基料B选自(i)聚(甲基)丙烯酸酯，更特别是羟基官能和/或羧酸官能和/或胺官能的聚(甲基)丙烯酸酯，(ii)聚氨酯，更特别是羟基官能和/或羧酸官能和/或胺官能的聚氨酯，(iii)线性或支化聚酯或聚酰胺改性的聚酯，更特别是线性或支化的聚酯多元醇，(iv)聚醚，更特别是聚醚多元醇，(v)聚环氧化物，(vi)苯氧基树脂，(vii)所述聚合物的共聚物，和(vi)它们的混合物，优选聚环氧化物、线性或支化的聚酯和/或聚酯
‑
聚氨酯共聚物。5.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含总量为1
‑
40重量％固体，优选为5
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30重量％固体，非常优选为15
‑
20重量％固体的所述至少一种基料B，优选所述至少一种聚环氧化物或所述至少一种线性聚酯，在每种情况下基于涂料组合物的总量。6.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中硅烷化合物SC具有通式(I)：NH2‑
R1‑
Y
‑
R2‑
Si(R
a
)3‑
x
(R
b
)
x
(I)其中：R1、R2彼此独立地为含有1
‑
10个碳原子的亚烷基；R
a
为含有1
‑
4个碳原子的烷氧基；R
b
为含有1
‑
4个碳原子的烷基或含有1
‑
4个碳原子的烷氧基；Y为氧、硫或NR3基团，其中R3为氢或含有1
‑
4个碳原子的烷基；且x为0
‑
1。7.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH，
申请(专利权)人：奥钢联钢材贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：