CH709580B1 - Corrosion-protective paint preparation. - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft korrosionsschützende Lackzubereitungen. Korrosionsschützende Lackzubereitungen, die anionenaustauschende Polymere in Form basischer Anionen sowie in Nitrit-Form oder Nitrat-Form sowie ein Erdalkali- und Alkaliphosphat enthalten, gewährleisten einen effektiven Korrosionsschutz von Eisenlegierungen durch Passivierung. Bevorzugt sind Polymere mit Imidazolium-Gruppen oder Phosphonium-Gruppen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine korrosionsschützende Zubereitung bzw. Farbe ferner Erdalkali-Phosphat-Partikel, um ein System zur langsamen Freisetzung korrosionsschützender Ionen selbst in ionenarmem Wasser zu schaffen, sodass das zu schützende Metall ständig in einem passiven Zustand und in einem dazu optimalen alkalischen pH-Intervall gehalten wird.The present invention relates to corrosion-protective paint preparations. Corrosion-protective paint preparations, which contain anion-exchanging polymers in the form of basic anions as well as in nitrite or nitrate form as well as an alkaline earth and alkali phosphate, ensure effective protection against corrosion of iron alloys by passivation. Polymers with imidazolium groups or phosphonium groups are preferred. According to a preferred embodiment, a corrosion-protecting preparation or paint also contains alkaline earth metal phosphate particles in order to create a system for the slow release of corrosion-protecting ions even in ion-poor water, so that the metal to be protected is constantly in a passive state and in an optimally alkaline pH -Interval is held.
Description
Beschreibung Technisches Gebiet [0001] Diese Patentanmeldung beschäftigt sich mit korrosionsschützenden Lackzubereitungen wie beispielsweise Korrosionsschutzfarben. Diese Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit Korrosionsinhibitoren und korrosionsschützenden Beschichtungen und Korrosionsschutzfarben für Gegenstände aus Eisen, Stahl und anderen Eisenlegierungen. Diese Erfindung beschäftigt sich ferner mit der Herstellung von Korrosionsschutz-Additiven für Grundierungen.Description Technical Field This patent application deals with anti-corrosion paint preparations such as anti-corrosion paints. This invention is particularly concerned with corrosion inhibitors and anti-corrosion coatings and anti-corrosion paints for articles made of iron, steel and other iron alloys. This invention is also concerned with the manufacture of anti-corrosion additives for primers.
Hintergrund der Erfindung [0002] In unserer Patentanmeldung 10 2014 207 517.3 vom 21.4.2014 wurde eine Kombination von anionenaustauschenden Polymeren bzw. Copolymeren mit quartären Alkylammoniumgruppen (bzw. quartären Arylalkylammoniumgruppen) in Hydroxid-Form und in Nitrit-Form mit einem schwerlöslichen, nicht-korrosionsfördernden Salz wie beispielsweise einem Erdalkaliphosphat wie Ca3(PO4)2 als preiswerte Korrosionsinhibitoren für Eisenlegierungen vorgestellt. Es handelte sich bei diesen anionenaustauschenden Polymeren mit quartären Ammoniumgruppen neben kommerziellen, stark basischen Anionenaustauschern in Hydroxid-Form bzw. Nitrit-Form insbesondere um wasserunlösliche, in einem Lösungsmittel lösliche Copolymere, welche erhältlich sind durch Copolymerisation von Vinylbenzyltrialkylammoniumchlorid oder Diallyldimethylammoniumchlorid mit Styrol und/oder Butadien nebst nachfolgendem lonenaustausch in die Hydroxid-Form bzw. Nitrit-Form.Background of the Invention In our patent application 10 2014 207 517.3 dated April 21, 2014, a combination of anion-exchanging polymers or copolymers with quaternary alkylammonium groups (or quaternary arylalkylammonium groups) in hydroxide form and in nitrite form with a poorly soluble, non- Corrosion-promoting salt such as an alkaline earth metal phosphate such as Ca 3 (PO 4 ) 2 presented as inexpensive corrosion inhibitors for iron alloys. In addition to commercial, strongly basic anion exchangers in hydroxide or nitrite form, these anion-exchange polymers with quaternary ammonium groups were, in particular, water-insoluble, solvent-soluble copolymers which can be obtained by copolymerizing vinylbenzyltrialkylammonium chloride or diallyldimethylammonium chloride with styrene and / or butadiene in addition to the subsequent ion exchange into the hydroxide form or nitrite form.
[0003] Es besteht jedoch ein Kompatibilitätsproblem dieser Korrosionsinhibitoren und Grundierungen, die diese Korrosionsinhibitoren enthalten, zu zahlreichen Polymeren üblicher Decklacke sowie zu Leichtmetallen, das zum Abblättern der Lackschichten bzw. einem Anätzen des Grundmetalls führen kann. Denn die betreffenden Grundierungen können derart alkalische Lösungen freisetzen, dass z.B. ein Decklack auf Acrylatbasis einer alkalischen Hydrolyse der Estergruppen unterliegen würde.However, there is a compatibility problem of these corrosion inhibitors and primers, which contain these corrosion inhibitors, with numerous polymers of conventional topcoats and with light metals, which can lead to peeling off of the lacquer layers or an etching of the base metal. This is because the primers in question can release alkaline solutions such that e.g. an acrylic-based topcoat would be subject to alkaline hydrolysis of the ester groups.
Kurzbeschreibung der Erfindung [0004] Die vorliegende Erfindung behandelt korrosionsschützende Lackzubereitungen, die diese Kompatibilitätsprobleme lösen.Brief Description of the Invention The present invention addresses anti-corrosion paint preparations that solve these compatibility problems.
[0005] Erfindungsgemässe korrosionsschützende Lackzubereitungen enthalten funktionalisierte Filmbildner mit anionenaustauschenden Gruppen in Form basischer Anionen und anionenaustauschenden Gruppen in Nitrit- oder Nitrat-Form, wie dies in Patentanspruch 1 beschrieben ist und im Folgenden detailliert erläutert wird, um einen weitaus wirksameren Korrosionsschutz zu erzielen, als dies mit umweltfreundlichen Korrosionsschutzinhibitoren nach dem Stand der Technik wie beispielsweise Zinkphosphat gelingt, dessen Wirksamkeit - soweit diese überhaupt besteht - äusserst gering ist.Corrosion-protecting paint preparations according to the invention contain functionalized film formers with anion-exchanging groups in the form of basic anions and anion-exchanging groups in nitrite or nitrate form, as described in claim 1 and explained in detail below in order to achieve a far more effective corrosion protection than this can be achieved with environmentally friendly corrosion inhibitors according to the state of the art, such as zinc phosphate, the effectiveness of which - insofar as this exists at all - is extremely low.
[0006] Es wurde festgestellt, dass Korrosionsinhibitoren, die anionenaustauschende Polymere (bzw. Copolymere) mit quartären Alkylammoniumgruppen bzw. quartären Arylalkylammoniumgruppen in Nitrit-Form oder anderen quartären Alkylammoniumnitrite bzw. quartären Arylalkylammoniumnitrite und schwerlösliche Salze wie Erdalkaliphosphate wie Ca3(PO4)2 enthalten, Eisen, Stahl und andere Eisenlegierungen auch schützen, wenn statt anionenaustauschenden Polymeren in Hydroxidform andere Polymere (bzw. Copolymere) mit Alkylammoniumgruppen (bzw. quartären Arylalkylammoniumgruppen) in Form eines schwächer basischen Anions wie beispielsweise in Form eines Carbonsäure-Anions wie beispielsweise in Acetat-Form oder Benzoat-Form zugesetzt werden.It has been found that corrosion inhibitors, the anion-exchanging polymers (or copolymers) with quaternary alkylammonium groups or quaternary arylalkylammonium groups in nitrite form or other quaternary alkylammonium nitrites or quaternary arylalkylammonium nitrites and poorly soluble salts such as alkaline earth metal phosphates 2 such as Ca 3 (PO 3 ) Contain, protect iron, steel and other iron alloys if, instead of anion-exchanging polymers in hydroxide form, other polymers (or copolymers) with alkylammonium groups (or quaternary arylalkylammonium groups) in the form of a weaker basic anion, for example in the form of a carboxylic acid anion such as in acetate Form or benzoate form can be added.
[0007] Es wurde ferner festgestellt, dass Farben auf Epoxidharz-Basis, deren Expoxidharze, Härter oder sonstige reaktive Zusätze wie beispielsweise Reaktivverdünner entsprechende funktionelle Gruppen wie beispielsweise Imidazolium-, Ammonium- oder Phosphonium-Gruppen tragen, sowie ein Salz wie ein Erdalkaliphosphat (z.B. Calciumphosphat) enthalten, den gewünschten Korrosionsschutz zeigen. Zur Herstellung dieser Farben ist jedoch keine grosstechnische radikalische Copolymerisation von speziellen Monomeren erforderlich.It has also been found that paints based on epoxy resin, their epoxy resins, hardeners or other reactive additives such as reactive thinners carry appropriate functional groups such as imidazolium, ammonium or phosphonium groups, and a salt such as an alkaline earth metal phosphate (e.g. Calcium phosphate) contain the desired corrosion protection. However, no large-scale radical copolymerization of special monomers is required to produce these colors.
[0008] Gemäss einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die erfindungsgemässen Korrosionsschutz-Farben auf Epoxidbasis (siehe Patentanspruch 10) in einer Grundierung eingesetzt werden.According to a further embodiment of the present invention, the anti-corrosion paints according to the invention based on epoxy (see claim 10) can be used in a primer.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren [0009] Diese und die anderen Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden in Bezug auf die folgende Beschreibung, beigefügte Patentansprüche und begleitende Zeichnungen, wobei:Brief Description of the Drawing Figures These and the other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood with reference to the following description, appended claims and accompanying drawings, in which:
Fig. 1 die Struktur einer weiteren Klasse von Copolymeren mit quartären Alkylammonium-Gruppen in der Acetat-Form (oder Hydroxid-Form) und Nitrit-Form als Teil einer Zubereitung von Korrosionsinhibitoren gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;1 shows the structure of a further class of copolymers with quaternary alkylammonium groups in the acetate form (or hydroxide form) and nitrite form as part of a preparation of corrosion inhibitors according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 die Struktur von Copolymeren mit Imidazolium-Gruppen in der Acetat-Form (oder HydroxidForm) und Nitrit-Form und t-Butylacrylat (bzw. t-Butylmethacrylat) gemäss einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Fig. 2 shows the structure of copolymers with imidazolium groups in the acetate form (or hydroxide form) and nitrite form and t-butyl acrylate (or t-butyl methacrylate) according to a further embodiment of the present invention;
CH 709 580 B1CH 709 580 B1
Fig. 3 die Struktur von Copolymeren mit Pyridinium-Gruppen in der Acetat-Form (X‘ = Acetat oder3 shows the structure of copolymers with pyridinium groups in the acetate form (X '= acetate or
Hydroxid-Form X = OH ) und Nitrit-Form (X‘ = NO2) und t-Butylacrylat (bzw. t-Butylmethacrylat) gemäss einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Hydroxide form X = OH) and nitrite form (X '= NO 2 ) and t-butyl acrylate (or t-butyl methacrylate) according to a further embodiment of the present invention;
Fig. 4 die Struktur von Copolymeren mit Triphenylphosphonium-Gruppen (beispielsweise in der Acetat-Form (oder Hydroxid-Form) und Nitrit-Form) und t-Butylacrylat (bzw. t-Butylmethacrylat) gemäss einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Figure 4 shows the structure of copolymers with triphenylphosphonium groups (e.g. in the acetate form (or hydroxide form) and nitrite form) and t-butyl acrylate (or t-butyl methacrylate) according to another embodiment of the present invention;
Fig. 5 die Struktur von Copolymeren mit Julolidinium-Gruppen (beispielsweise in der Acetat-Form (oder Hydroxid-Form) und Nitrit-Form und t-Butylacrylat (bzw. t-Butylmethacrylat) gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;5 shows the structure of copolymers with julolidinium groups (for example in the acetate form (or hydroxide form) and nitrite form and t-butyl acrylate (or t-butyl methacrylate) according to a further embodiment of the present invention;
Fig. 6 die Änderung des pH-Werts einer erfindungsgemässen Zubereitung aus anionenaustauschenden Polymeren mit quartären Ammoniumgruppen und Strontiumphosphat in reinstem Wasser gemäss einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch langsame Freisetzung von Hydroxidionen zeigt;Fig. 6 shows the change in pH of a preparation according to the invention of anion-exchange polymers with quaternary ammonium groups and strontium phosphate in the purest water according to a further embodiment of the present invention by slow release of hydroxide ions;
Fig. 7A und Fig. 7B ein Epoxid-Harz mit erfindungsgemässer funktioneller Imidazolium-Gruppe (siehe Patentanspruch 8 bis 10) in Nitrat-(X' = NO3) bzw. in Form basischer Anionen X' wie beispielsweise in Acetat-Form (X = CH3COO) zeigen;7A and 7B an epoxy resin with a functional imidazolium group according to the invention (see claims 8 to 10) in nitrate (X '= NO 3 ) or in the form of basic anions X' such as in acetate form (X = CH 3 COO);
Fig. 8 einen Härter mit einer erfindungsgemässen funktionellen Imidazolium-Gruppe (siehe Patentanspruch 8 bis 10) in Nitrat-(X = NO3 ) bzw. in Form basischer Anionen X'wie beispielsweise in Acetat-Form (X = CH3COO ) zeigt; und8 shows a hardener with a functional imidazolium group according to the invention (see claims 8 to 10) in nitrate (X = NO 3 ) or in the form of basic anions X ', such as in acetate form (X = CH 3 COO) ; and
Fig. 9 eine reaktive Komponente mit einer erfindungsgemässen funktionellen Imidazolium-Gruppe in9 shows a reactive component with a functional imidazolium group according to the invention in
Nitrat-(X = NO3 ) bzw. in Form basischer Anionen X' wie beispielsweise in Acetat-Form (X = CH3COO ) zeigt.Nitrate (X = NO 3 ) or in the form of basic anions X 'such as in acetate form (X = CH 3 COO) shows.
[0010] Diese und die anderen Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden in Bezug auf die folgende Beschreibung und beigefügten Patentansprüche.[0010] These and the other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood with reference to the following description and appended claims.
Beschreibung der Ausführungsarten [0011] In unserer Patentanmeldung DE10 2014 207 517.3 vom 21.4. 2014 wurde eine Kombination von anionenaustauschenden Polymeren bzw. Copolymeren mit quartären Alkylammoniumgruppen in Hydroxid-Form und Nitrit-Form mit einem schwerlöslichen, nicht korrosionsfördernden Salz wie beispielsweise einem Erdalkaliphosphat wie Ca3(PO4)2 als Korrosionsinhibitoren für Eisenlegierungen vorgestellt.Description of the embodiments [0011] In our patent application DE10 2014 207 517.3 from April 21. In 2014, a combination of anion-exchanging polymers or copolymers with quaternary alkylammonium groups in hydroxide form and nitrite form with a poorly soluble, non-corrosive salt such as an alkaline earth metal phosphate such as Ca 3 (PO 4 ) 2 was presented as a corrosion inhibitor for iron alloys.
[0012] Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass der korrosionsschützende Effekt dieser Polymere darauf beruht, dassWithout being bound by theory, it is believed that the corrosion-protecting effect of these polymers is based on the fact that
1. korrosionsfördernde Anionen wie Chloridionen von der Polymerschicht abgefangen werden,1. Corrosion-promoting anions such as chloride ions are trapped by the polymer layer,
2. korrosionsfördernde Anionen durch korrosionsschützende Anionen wie Nitrit-Ionen und alkalische Hydroxid-Anionen ausgetauscht werden, welche Korrosion vorbeugen, indem sie Eisenlegierungen passivieren,2. Corrosion-promoting anions are replaced by corrosion-protecting anions such as nitrite ions and alkaline hydroxide anions, which prevent corrosion by passivating iron alloys,
3. die quartären Ammoniumverbindungen ebenfalls einen korrosionsschützenden Effekt und Effekt als Biozid zeigen,3. the quaternary ammonium compounds also show a corrosion-protecting effect and effect as a biocide,
4. durch Zusatz eines schwer-wasserlöslichen Salzes wie eines Erdalkaliphosphats ein System zur sehr langsamen Freisetzung alkalischer Hydroxid-Anionen (und Nitrit-Ionen) in Gegenwart von ionenarmem Wasser (wie z.B. Regenwasser) entsteht, indem der Anionenaustauscher geringe Phosphationenspuren, welche bei Kontakt von Wasser zu Erdalkaliphosphat-Partikeln in einer erfindungsgemässen Korrosionsschutzfarbe nach den Patentansprüchen 6 und 7 gelöst werden, aus dem Lösungsgleichgewicht entfernt und durch alkalische Hydroxid-Ionen (und Nitrit-Ionen) austauscht. Hierdurch wird das zu schützende Metallteil bei Gegenwart von Wasser permanent in einem zur Passivierung von Eisen günstigen alkalischen pH-Intervall gehalten (siehe Fig. 6) und so passiviert und äusserst effektiv vorbeugend selbst in erheblichem Umkreis um eine erfindungsgemässe Farbschicht nach4. by adding a sparingly water-soluble salt such as an alkaline earth metal phosphate, a system for the very slow release of alkaline hydroxide anions (and nitrite ions) in the presence of low-ion water (such as rainwater) is formed by the anion exchanger having slight traces of phosphate ions, which are caused by contact Water to alkaline earth phosphate particles are dissolved in an anti-corrosive paint according to the claims 6 and 7, removed from the solution equilibrium and exchanged for alkaline hydroxide ions (and nitrite ions). As a result, the metal part to be protected is kept permanently in the presence of water in an alkaline pH interval which is favorable for the passivation of iron (see FIG. 6) and is thus passivated and extremely effectively preventively even in a considerable area around an inventive color layer
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