[发明专利]具有防腐蚀性能的涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及具有防腐蚀性能的涂料组合物，更具体地，本发明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。

背景技术

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。在这方面使用的颜料或固体成分包括铝、氧化铁、云母、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接触而被牺牲地腐蚀，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钼酸锌钙、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。

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，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。

发明内容

根据本发明原理制备的防腐蚀涂层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，当涂料组合物涂敷至金属基体表面时，磷酸铝为无定形正磷酸铝。该涂料组合物包括约1-25wt%的磷酸铝。

在示例实施例中，无定形磷酸铝为无定形磷酸氢氧化铝，含有连接至铝原子和/或磷原子的羟基官能团。此外，该涂料组合物具有化学系统，其中无定形磷酸氢氧化铝的羟基官能团连接至粘合剂聚合物的官能团。在示例实施例中，无定形磷酸铝具有包括聚合物骨架的化学结构，其中无定形磷酸铝包括在所述聚合物骨架内和外的磷酸盐阴离子。进一步地，无定形磷酸铝的水吸附势为高达约25wt%的水。

在示例实施例中，该涂料组合物受控释放的磷酸盐，例如磷酸盐阴离子，范围约为50-500ppm，优选100-200ppm。在示例实施例中，该涂料组合物的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。无定形磷酸铝优选基本不含有碱金属。

通过结合包含铝源的初始材料与磷源和碱性溶液，并使得结合的初始材料反应，以形成包括无定形磷酸铝沉淀的溶液来制备防腐蚀涂料组合物。铝源可选自铝酸钠、氢氧化铝、硫酸铝和它们的组合，磷源可以是磷酸或磷酸盐。结合的步骤可包括首先混合氢氧化铝与磷酸，形成酸性磷酸铝，然后将该酸性磷酸铝与铝酸钠结合，以形成无定形磷酸铝。在结合铝酸钠的步骤前，酸性磷酸铝具有P:AL的摩尔比，大于加入铝酸钠之后的摩尔比。