具有防腐蚀性能的涂料组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种防腐蚀涂料组合物，包括粘合剂聚合物和分散于其中的磷酸铝防腐蚀颜料。该涂料组合物包括质量分数高达25%的磷酸铝。该粘合剂聚合物可包括溶剂基聚合物，水基聚合物，无溶剂聚合物，及它们的组合。磷酸铝通过将铝盐与磷酸和碱材料结合的溶胶凝胶法来制备。磷酸铝胶状颗粒为纳米级的，且聚集形成基本的球形。根据磷酸铝的后形成处理，该涂料组合物提供100-1500ppm受控释放的磷酸盐阴离子，且总可溶物含量小于1500ppm。该无定形磷酸铝不含碱金属和碱土金属，当存在于固化膜中时，具有的水吸附势为质量分数高达约25%的水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有防腐蚀性能的涂料组合物，更具体地，本专利技术涉及专门设计为含有无定形磷酸铝防腐蚀颜料的涂料组合物及其制备方法。
技术介绍
在本领域已知，将涂料组合物制备为包括一种或多种材料，以提供防腐蚀性能，用于在金属基体的表面形成膜层。通过三种不同机理之一，这样的涂料组合物利用已知的材料，提供一定程度的防腐蚀保护。在涂料组合物中腐蚀控制的第一种机理为通过制剂来提供，在该制剂中，粘合剂组合物与颜料或固体成分结合，其中粘合剂组合物为所得固化膜提供高程度的抗湿气和水分扩散性，颜料或固体成分增强膜组合物的隔离性能，从而提供物理阻隔，防止水分通过固化涂料膜，以保护下层被涂敷的金属基体表面免受腐蚀。进一步地，该涂料膜主要通过该组合物中的粘合剂成分的粘附性能，对金属基体具有高度的粘附性。颜料或固体成分用于促进含有该膜的组合物的隔离性能，包括铝、氧化铁、云母、滑石、滑石、硅酸钙、和硫酸钡颗粒和/或薄片。在涂料组合物中腐蚀控制的第二种机理为通过在金属基体表面附近设置理想材料来提供，选择理想材料与通过固化涂料膜的水和氧的接触被牺牲地腐蚀，从而牺牲地被腐蚀来阴极地保护并防止下层金属基体被腐蚀。例如，金属锌是用于这方面一种材料，可作为涂料组合物的成分设置在基体的表面，或者可分开设置在基体表面。腐蚀控制的第三种机理为，涂料组合物利用防腐蚀材料，例如，防腐蚀颜料，一旦该材料与水分接触，它释放出扩散到基体表面或吸附至基体的材料，以形成影响腐蚀反应的防渗层，或者与金属基体表面或表面的氧化层形成反应产物，从而防止表面与水、氧气或其他腐蚀材料反应。这使基体表面钝化，从而防止其被腐蚀。已知用于该方面的材料包括磷钥酸锌钙、三聚磷酸铝、磷酸锌、磷酸铁锌、磷硅酸锶锌、磷硅酸钙、磷酸铝锌、含铅的材料、和含铬材料。虽然本领域已知的防腐蚀涂料组合物提供一定程度的保护，防止不想要的腐蚀，但是这种涂料组合物可能依赖于对环境危险/危害和/或对人的健康或安全危险的材料，基于这些原因，这种涂料组合物的使用已经或正在被受到限制或完全禁止。此外，这种已知的涂料组合物，虽然提供一定程度的防腐蚀，但是不能提供足以满足某些终端应用的理想或所需水平的腐蚀控制。这些已知 涂料组合物的缺点可能是由于在真实暴露条件下有效运作的具体腐蚀控制机理的失败造成的，和/或由该组合物形成的膜自身的破坏/故障引起的。因此，希望可以通过以下方式制备防腐蚀涂料组合物:在不使用被监管或已知对环境有害/有危险和/或对人造成健康或安全问题的材料时，提供理想程度的腐蚀控制/抵抗。希望该防腐蚀涂料组合物可制备为与已知涂料组合物相比，提供理想的改善程度的耐腐蚀性及膜性能，从而满足某些终端应用的需要。还希望该防腐蚀涂料组合物由随时可获得材料制备，和/或根据便于制造该涂料组合物的方法来制备，该方法中不需要外来设 备，不需要不必要的密集的劳动，并且该方法是经济上可行的。
技术实现思路
本文公开的防腐蚀涂料组合物包括粘合剂聚合物和分散于该粘合剂聚合物中的磷酸铝。该粘合剂聚合物可选自聚氨酯、聚酯、溶剂基环氧树脂、无溶剂环氧树脂、水基环氧树脂、环氧树脂共聚物、丙烯酸树脂、丙烯酸共聚物、硅树脂、硅树脂共聚物、聚硅氧烷、聚硅氧烷共聚物、醇酸树脂及其组合物。磷酸铝包括无定形磷酸铝。在一个优选实施例中，当磷酸铝与粘合剂聚合物结合时，以及当涂料组合物涂敷至金属基体表面时，该磷酸铝为无定形磷酸招。该涂料组合物包括质量分数约为1-25%的磷酸招。在示例实施例中，该涂料组合物提供受控释放的磷酸盐，例如磷酸盐阴离子，范围约为100-1500ppm。该磷酸盐的释放可来自单独存在或与磷酸铵结合的无定形磷酸铝。在示例实施例中，该涂料组合物中总可溶物含量约小于1500ppm,小于800ppm,优选约小于400ppm,更优选约为100-250ppm。无定形磷酸招优选基本不含碱金属和碱土金属。此外，当在固化膜中存在时，磷酸铝的水吸附势为质量分数高达约25%的水。无定形磷酸铝颗粒为胶体初级颗粒的聚集物，其中初级颗粒的平均尺寸约为l-100nm。胶状和聚集颗粒基本上都是球形，并具有大致均匀的尺寸分布。用于形成防腐蚀涂料组合物的无定形磷酸铝通过溶胶-凝胶法形成，其中铝盐与磷酸在水溶液中结合。加入足够量的碱材料，以增加溶液的pH，形成含有胶状无定形磷酸铝颗粒在溶液中的分散体的溶胶。再加入额外量的碱材料，以使胶状颗粒聚集，形成凝胶结构，其中凝胶包括连接在一起的无定形磷酸铝颗粒的三维结构。在示例实施例中，特别地控制该制备磷酸铝的方法，以产生具有受控磷酸盐阴离子释放以及减少的/低的可溶物含量的理想设计的性能的 无定形磷酸铝。根据具体的终端应用，对所述的无定形磷酸铝进行干燥和/或热处理。在一个实施例中，洗涤该无定形磷酸铝，并在足以仅仅蒸发水的温度下进行干燥，产生得到的粉末(当与粘合剂聚合物结合时)，该粉末用于生产防腐蚀涂料组合物，部分由于磷酸铵的存在，该防腐蚀涂料组合物具有高达1500ppm的相对高的受控释放的磷酸盐阴离子。在另一个实施例中，洗涤无定形磷酸铝，并在200-300°C的温度下进行热处理，产生得到的粉末(当与粘合剂聚合物结合时)，该粉末用于生产防腐蚀涂料组合物，由于不存在磷酸铵，该防腐蚀涂料组合物具有较低的磷酸盐阴离子的受控释放。根据具体配方和/或终端应用，这种防腐蚀涂料组合物可用作底层、中间层和/或顶层涂料。该防腐蚀涂料组合物可涂敷至金属基体，并干燥以形成完全的固化膜。如果该粘合剂聚合物是溶剂型涂料(solvent-borne),那么在固化膜中的无定形磷酸招通过吸附和/或吸附进入膜的水及提供钝化的磷酸盐阴离子来控制下面基体的腐蚀。本文中公开的防腐蚀涂料组合物通过以下方式来制备:在不使用被监管或已知对环境有害/有危险和/或对人造成健康或安全问题的材料时，提供理想程度的腐蚀控制/抵抗。进一步地，该防腐蚀涂料组合物制备为与已知涂料组合物相比，提供理想的改善程度的耐腐蚀性及膜性能，从而满足某些终端应用的需要。这种防腐蚀涂料组合物由随时可获得材料制备，和/或根据便于制造该涂料组合物的方法来制备，该方法中不需要外来设备，不需要不必要的密集的劳动，并且该方法是经济上可行的。具体实施方式本文公开了防腐蚀涂料组合物及其制备方法。这种防腐蚀涂料组合物制备为包括理想含量的无定形磷酸铝防腐蚀颜料，该无定形磷酸铝防腐蚀颜料设计为具有综合理想特征:最佳量的钝化阴离子，例如磷酸盐阴离子的受控释放(delivery)，以抑制腐蚀，和受控量的总可溶物。进一步地，所述设计的磷酸铝组合物的腐蚀控制性能通过无定形结构促进，以通过吸附膜中扩散的水增加组合物的隔离性能，和/或通过与某些粘合剂的官能团进行化学性的结合，增加交联密度，从而增加膜的隔离性能。这些特征来源于由用于制备磷酸铝的溶胶-凝胶合成法形成的颗粒的独特性能。同样地，这些特征使本文公开的防腐蚀涂料组合物为下层金属基体表面提供改善程度的耐腐蚀性，而没有危害膜和复合材料的完整性和稳定性，从而与传统防腐蚀涂料组合物相比，提供延长使用寿命的改善的耐腐蚀性。传统的防腐蚀涂料组合物既没有提供合适的受控释放速度的钝化阴离子，也没有受控含量的总可溶物。在这些防腐蚀涂料组合物中使用的无定形磷酸铝同样特别设计为具有与各种不同粘合剂聚合物或用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·E·福斯肯特，
申请(专利权)人：柏格阿莫菲克索录森斯有限公司，
类型：
国别省市：