CN102858894A - 防腐蚀涂层及其制备方法 - Google Patents

防腐蚀涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102858894A
CN102858894A CN2010800652575A CN201080065257A CN102858894A CN 102858894 A CN102858894 A CN 102858894A CN 2010800652575 A CN2010800652575 A CN 2010800652575A CN 201080065257 A CN201080065257 A CN 201080065257A CN 102858894 A CN102858894 A CN 102858894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixture
silane
corrosive compositions
replenishes
tin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800652575A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102858894B (zh
Inventor
L.H.西哈拉
A.蒂瓦里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Hawaii
Original Assignee
University of Hawaii
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/683,940 external-priority patent/US8236203B2/en
Application filed by University of Hawaii filed Critical University of Hawaii
Publication of CN102858894A publication Critical patent/CN102858894A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102858894B publication Critical patent/CN102858894B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08Anti-corrosive paints
    • C09D5/082Anti-corrosive paints characterised by the anti-corrosive pigment
    • C09D5/084Inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/14Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/122Inorganic polymers, e.g. silanes, polysilazanes, polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/48Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • C08G77/58Metal-containing linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20Use of solutions containing silanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

防腐蚀组合物包括三种不同硅烷的混合物,所述三种不同硅烷选择为相互作用并在金属基质上形成具有改进的粘合和耐用性以及防紫外线特性的涂层。制备所述防腐蚀组合物的方法包括将所述硅烷混合在一起并将硅烷混合物进一步与其它混合物合并以得到所述防腐蚀组合物。超声处理可以是将混合物的各种组分混合在一起的优选方式。

Description

防腐蚀涂层及其制备方法
背景技术
材料因腐蚀所致的劣化在很多行业中依然是一个具有挑战性的难题。预计仅在美国每年因材料腐蚀导致的损失就约为3500亿美元或3-4%的总家用产品。因此,围绕防腐蚀涂层等的开发等已出现了大量专题研究。
然而,开发能提供金属及合金的防腐蚀的成功涂层是一项具有挑战性的任务,这可部分归因于环境保护局(EPA)所强制推行的对不环保化学品的使用的限制。例如,铝及其合金在历史上曾用铬酸盐转化涂层或铬酸盐化底漆进行保护,但EPA已经因与其相关的健康风险而设置了对使用这些涂层和底漆的限制。
遗憾的是,铬酸盐转化涂层的替代物也面临它们自身的系列问题。有机-无机、陶瓷-聚合物混合物(hybrid)(即,陶瓷聚合物(creamer))材料具有极好的环境稳定性,但它们在极端天气下的长期使用仍存在问题。与这些混合物涂层相关的自由体积通常为离子和电解质提供了到达基质材料并引发腐蚀的渗入通道。许多有机涂层因其微孔结构而易于发生水分的向内扩散,并且往往会在存在日照的情况下降解。无机涂层可能相对不易渗透和对日照的抗性较好,但往往易碎和易于在挠性基质上断裂。硅酮基涂层可包含相对高的碳氢化合物含量以确保对基质的良好附着,但往往会因水分导致的分层而失败。甚至将要在其上使用防腐蚀涂层的材料也能导致很差的表现。例如,在裸露铝表面顶上迅速形成的惰性氧化物层能够阻止防腐蚀涂层对铝材的附着。
发明内容
本发明公开了防腐蚀组合物及使用硅烷制备该防腐蚀组合物的方法的实施方式。所述防腐蚀组合物可用于涂布多种类型的金属及防止腐蚀。
在一些实施方式中,防腐蚀组合物包括三种硅烷的第一混合物。第一种硅烷可以是甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷或三甲基乙酰氧基硅烷。第二种硅烷可以是甲基三甲氧基硅烷。第三种硅烷可以是四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。
在一些实施方式中,制备防腐蚀组合物的方法包括制备并组合多种混合物以制备防腐蚀组合物。该方法可包括制备包含三种硅烷的预混合物的步骤。第一种硅烷可以是甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷或三甲基乙酰氧基硅烷。第二种硅烷可以是甲基三甲氧基硅烷。第三种硅烷可以是四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。所述方法还可包括制备中间混合物的步骤。所述中间混合物可包含所述预混合物及第一补充混合物。所述第一补充混合物可包含碱金属盐。所述方法可包括另一个制备胶体悬浮液的步骤。所述胶体悬浮液可包含所述中间混合物和第二补充混合物。所述第二补充混合物可包含烷氧基钛(titaniumalkoxide)。所述方法还可包括制备防腐蚀组合物的步骤。所述防腐蚀组合物可包含所述胶体悬浮液和第三补充混合物。所述第三补充混合物可包含锡催化剂或钛催化剂。
应理解前述内容是一些公开的实施方式的各方面的概要。因此本公开内容的范围无需包含所有这些方面或解决前面的背景技术中提出的所有问题。此外,随着说明书的行文前进,所公开的实施方式的其它方面将会变得明显。
通过下文中对如附图中所图解的某些实施方式的更具体的描述,本文所述主题的前述和其它特征、应用和优点将会变得明显。在这点上,应理解本发明的范围通过所提出的权利要求来确定,而不是通过所给定的主题是否包含本发明内容中所提到的任何或所有特征或方面或者是否解决了背景技术中所提到的任何问题来确定。
附图说明
结合附图公开了优选和其它实施方式,其中:
图1图解了本文所述的组合物和方法中所用的硅烷之间的可能的相互作用方式;
图2是详细说明本文所公开的防腐蚀组合物的制备方法的流程图;
图3是通过将经涂布和未经涂布的铝合金试样片在3.15wt%NaCl溶液中浸泡30天之后获取的一系列VIEEW图像;
图4是通过将经涂布和未经涂布的铝合金试样片在10%Harrison’s溶液中浸泡30天之后获取的一系列VIEEW图像;且
图5是通过将经涂布和未经涂布的铝合金在Singleton CCT-10周期腐蚀检测室内曝露8天之后获取的一系列VIEEW图像。
具体实施方式
本文所述的防腐蚀组合物大体上包含三种不同硅烷的第一混合物。所述三种硅烷可相互作用以最终形成作为防腐蚀组合物基底的网络。为产生所需的网络,可选择特定硅烷用于第一混合物。
所述第一混合物中包含的第一种硅烷可以是甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷或三甲基乙酰氧基硅烷。第一种硅烷可选自该组,这是因为在化合物中存在甲基和乙酸基基团。作为防腐蚀组合物网络合成的一部分,甲基基团可导致含乙酸基基团的硅烷的温和水解。
所述第一混合物中包含的第二种硅烷可以是甲基三甲氧基硅烷。类似于第一种硅烷,由于甲基基团的存在以及甲基基团促进第二种硅烷中甲氧基键水解的能力,甲基三甲氧基硅烷可被选作第二种硅烷。
所述第一混合物中包含的第三种硅烷可以是四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。第三种硅烷可以选择为以下硅烷:其能够将第一和第二硅烷水解后形成的硅醇交联并最终形成防腐蚀组合物的网络。
第一混合物中使用的每种硅烷都可以是约90%到约99%纯的。第一混合物中每种硅烷的量一般可为能导致形成上述网络的任何量。在一些实施方式中,第一混合物的约3.0%到约10.0%可以是第一种硅烷,第一混合物的约2.0%到约8.0%可以是第二种硅烷,且第一混合物的约0.5%到约3.0%可以是第三种硅烷。偏离这些量可能导致不理想的防腐蚀组合物特性。例如,防腐蚀组合物中第一种硅烷过量可能会在用该防腐蚀组合物涂布时导致基质腐蚀。第二种硅烷过量可能会导致具有很差屏障性能的涂层。第三种硅烷过量可能导致由该防腐蚀组合物形成的涂层破裂。
所述第一混合物还可含有一种或多种溶剂以促进三种硅烷之间的相互作用。可使用任何合适的溶剂。在一些实施方式中,所述溶剂可以是异丙醇、甲醇、乙醇、丁醇或其任何组合。第一混合物中溶剂的量可为该第一混合物的约79.0%到约94.5%。
在一些实施方式中,防腐蚀组合物可包含其他混合物。在一些实施方式中,第二混合物与第一混合物一起包含作为所述防腐蚀组合物的部分。所述第二混合物一般可包含碱金属盐。所述碱金属盐可用作pH调节剂。可使用任何合适的碱金属盐。在一些实施方式中,所述碱金属盐可以是碳酸氢钠或碳酸氢钾。所述第二混合物还可包含纯水。碱金属盐的量可为第二混合物的约2.0%到约15.0%,且纯水的量可为第二混合物的约85.0%到约98.0%。
第三混合物也可被包含作为防腐蚀组合物的一部分,其通常可包含烷氧基钛。所述烷氧基钛可被包含在组合物中以便为该组合物赋予紫外光防护。所述烷氧基钛可被加入到组合物的网络中。可使用任何合适的烷氧基钛。在一些实施方式中,所述烷氧基钛可以是乙氧基钛(IV)或甲氧基钛(IV)。第三混合物也可包含溶剂。可使用任何合适的溶剂。在一些实施方式中,所述溶剂可以是异丙醇、甲醇、乙醇、丁醇或其任何组合。烷氧基钛的量可为第三混合物的约0.1%到约2.0%,且溶剂的量可为第三混合物的约98.0%到约99.9%。
第四混合物也可被包含作为防腐蚀组合物的部分,其一般可包含锡催化剂或钛催化剂。可使用任何合适的锡催化剂或钛催化剂。在一些实施方式中,所述锡催化剂可以是二月桂酸二丁基锡、二正丁基二乙酰氧基锡、二异辛基马来酸二丁基锡、二正丁基双(2,4-戊二酸)锡、二正丁基丁氧基氯锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡和双(新癸酸)锡。在一些实施方式中,所述钛催化剂可以是2-乙基己氧基钛、(双-2,4-戊二酸)二正丁氧基钛、(双-2,4-戊二酸)二异丙氧基钛、双(乙基-乙酰乙酸)二异丙氧基钛、三甲基硅氧基钛(titanium trimethylsiloxide)。所述锡或钛催化剂可用于提高防腐蚀组合物的硬化过程。
在一些实施方式中,所述第四混合物还可包括第二溶剂和助溶剂。任何合适的溶剂可用于该第四混合物中。在一些实施方式中,所述第二溶剂可以是异丙醇、甲醇、乙醇、丁醇或其任何组合,且助溶剂可以是乙醚。所述助溶剂可在第四混合物中用于提供其表面清洁能力。锡或钛催化剂的量可为第四混合物的约0.05%到约0.20%,第二溶剂的量可为第四混合物的约30.0%到约50.0%,且助溶剂的量可为第四混合物的约50.0%到约70.0%。在一些实施方式中,第二溶剂的量可为第四混合物的40.02%到约40.03%,且助溶剂的量可为第四混合物的约59.88%到约59.97%。
当所有四种混合物均用于所述防腐蚀组合物中时,第一混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约50.0%到约80.0%,第二混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约0%到约10.0%,第三混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约5.0%到约25.0%,且第四混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约5.0%到约25.0%。在一些实施方式中,第一混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约63.0%到约70.0%,第二混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约3.0%到约4.0%,第三混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约13.0%到约17.0%,且第四混合物的量可为所述防腐蚀组合物的约13.0%到约17.0%。
对于图1,显示了四种混合物之间可能的反应机制。
本文所述的制备防腐蚀组合物的方法一般可包括各种混合物的制备以及将这些混合物合并以最终得到所述防腐蚀组合物。对于图2,所述方法一般可包括制备三种不同硅烷的预混合物的步骤200,制备所述预混合物与包含碱金属盐的第一补充混合物的中间混合物的步骤210,制备所述中间混合物与包含烷氧基钛的第二补充混合物的胶体悬浮液的步骤220,以及制备所述胶体悬浮液与包含锡或钛催化剂的第四补充混合物的防腐蚀组合物的步骤230。
从步骤200开始,可通过将三种不同硅烷组合在一起制备预混合物。所述预混合物可类似或等同于上面所详细描述的第一混合物。如同上面所详细描述的第一混合物,所述预混合物还可包含溶剂,诸如异丙醇。
可使用包括将三种硅烷组合在一起的任何制备预混合物的方式。在一些实施方式中,预混合物的制备可包括将三种硅烷在容器中合并,并且对这些材料进行超声处理以促进硅烷之间的相互作用。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约30.0分钟,优选约15分钟。
对于步骤210,所述中间混合物可通过将所述预混合物与第一补充混合物合并制备。所述第一补充混合物可类似或等同于上面所详细描述的第二混合物,包括碱金属盐在该混合物中的存在。同样如上面对于第二混合物所描述的,所述第一补充混合物可包含纯水。可使用包括将碱金属盐与纯水合并的任何制备第一补充混合物的方式。在一些实施方式中,制备第一补充混合物可包括将碱金属盐与纯水在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约30.0分钟,优选约15分钟。
可使用包括将预混合物与第一补充混合物合并的任何制备中间混合物的方式。在一些实施方式中,所述中间混合物的制备可包括将所述预混合物与所述第一补充混合物在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约60.0分钟,优选约30分钟。
对于步骤220,可通过将所述中间混合物与第二补充混合物合并制备胶体悬浮液。所述第二补充混合物可类似或等同于上面所详细描述的第三混合物,包括烷氧基钛在该混合物中的存在。同样如上面对第三混合物所述的,所述第二补充混合物可包括溶剂。可使用包括将烷氧基钛与溶剂合并的任何制备第二补充混合物的方式。在一些实施方式中,所述第二补充混合物的制备可包括将烷氧基钛与溶剂在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约30.0分钟,优选约15分钟。
可使用包括将中间混合物与第二补充混合物合并的任何制备胶体悬浮液的方式。在一些实施方式中,胶体悬浮液的制备可包括将所述中间混合物与所述第二补充混合物在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约60.0分钟,优选约30分钟。
对于步骤230,所述防腐蚀组合物可通过将所述胶体悬浮液与第三补充混合物合并制备。所述第三补充混合物可类似或等同于上面所详细描述的第四混合物,包括锡或钛催化剂在该混合物中的存在。同样如上面对第四混合物所述的,第三补充混合物可包括溶剂和助溶剂。可使用包括将锡或钛催化剂、溶剂和助溶剂合并的任何制备第三补充混合物的方式。在一些实施方式中,第三补充混合物的制备可包括将所述锡或钛催化剂、溶剂和助溶剂在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约30.0分钟,优选约15分钟。
可使用包括将所述胶体悬浮液与所述第三混合物合并的任何制备防腐蚀组合物的方式。在一些实施方式中,防腐蚀组合物的制备可包括将所述胶体悬浮液与所述第三补充混合物在容器中合并,并对这些材料进行超声处理。超声处理可通过能够对混合物进行超声处理的任何设备进行。超声处理也可进行任何合适的时间。在一些实施方式中,超声处理进行约2.0分钟到约60.0分钟,优选约30分钟。
通过本文所述方法制备的防腐蚀组合物通常可为无色透明液体。在一些实施方式中,可向该组合物中加入颜料以便为该组合物赋予颜色。所述防腐蚀组合物的粘度相对低,并且通常可类似于水的粘度。防腐蚀组合物的低粘度可使得该组合物慢慢进入待涂布基质中的裂缝中。
基质可通过任何合适的方式用本文所述的防腐蚀组合物涂布。在一些实施方式中,可将组合物喷或刷到基质上,或者可将基质用该组合物浸涂。在将组合物施加到基质上之后,可使该组合物硬化并在基质上形成涂层。所述涂层可在涂布的30分钟之内干至可以碰触,并且可在涂布的3小时之内处理。在环境条件下放置,该涂层可在涂布的12小时左右几乎完全固化,并且可在约6天后达到完全硬度。可通过在诸如40-60℃之间的较高温度固化来加速整个固化过程。如上所述,也可通过使用锡或钛催化剂来加速硬化过程。得到的涂层通常可以是在基质表面上的透明的硬薄膜。在一些实施方式中,涂层的厚度可为约2μm到约5μm。
通过将所述防腐蚀组合物施加到基质上形成的涂层可与基质形成共价键以确保良好的附着和防止分层。例如,在涂布铝基质的情况中,所述组合物可浸蚀铝基质表面的氧化层以显露羟基官能度。随后该组合物的反应性官能度可与基质的官能度形成稳定的化学键。
可用该防腐蚀组合物涂布任何合适的金属基质,包括各种金属的合金。如上所述,所述防腐蚀组合物已显示了尤其可用于涂布铝和铝合金基质。
通过所述防腐蚀组合物产生的基质上的涂层可用特别研发的面漆涂布以便为该经涂布的基质提供进一步的有利特性。
实施例
对于下面每个实施例,2英寸x2英寸的金属试样片用本文所述的防腐蚀组合物浸涂。将经涂布的试样片风干过夜,然后将它们(除了用于浸泡检测的试样片之外)于60℃加热5小时,而那些用于浸泡检测的试样片于60℃固化15天。随后将经涂布的试样片储存在2%相对湿度的干燥箱(McDry)中,直到需要用于实验。在如下的试样片上得到了与下面所述者相似的结果:这些试样片在环境条件下风干24小时,然后加热到40℃-60℃并保持2小时,最后置于环境条件中48小时。
实施例1-户外曝露和腐蚀研究
总共12个铝合金试样片用于本研究–四个2”x 2”6061A1试样片,四个2”x 2”2024A1试样片,以及四个2”x 2”7075A1试样片。每组中的一个试样片保持裸露,每组中两个试样片用所述防腐蚀组合物涂布,且每组中一个试样片涂布并划线。所有12个试样片均置于试验架上,并曝露于位于Big Island,HI上由University of Hawaii的HawaiiCorrosion Laboratory建立的高空Muana Loa实验点。选择该实验点是为了得到高水平的日照曝露。在4个月的曝露之后回收试样片。
在4个月的曝露期之前和之后使用VIEEW设备扫描每个试样片。对曝露前后的VIEEW扫描的肉眼比较显示在所述防腐蚀组合物中涂布的试样片上没有任何可见损坏。
实施例2–浸泡检测
使用试剂级化学品和18MΩ·cm电阻率的纯水制备3.15wt%的NaCl溶液。通过向纯水中加入3.5g/l硫酸铵和0.5g/l氯化钠制备Harrison’s溶液。将Harrison’s溶液稀释到10%强度。
NaCl浸泡
将一组三种不同铝合金(2024A1、6061A1和7075A1)的三个试样片用如上所述的防腐蚀组合物涂布,并将其在如上所述般制备的3.15wt%NaCl溶液中浸泡30天。将相同铝合金的未涂布试样片也同时浸泡以进行比较。图3显示了浸泡30天后经涂布(C)和未经涂布(UC)的试样片的VIEEW分析。未经涂布的试样片因腐蚀受到了严重的表面损坏,而经涂布的试样片则不受影响。在经涂布的试样片边缘处的轻微腐蚀可归因于浸涂过程中涂层的边缘缺陷。
Harrison’s溶液浸泡
将一组九个经涂布的铝合金试样片(2024Al、6061Al和7075Al)和三个未经涂布的试样片曝露于Q-Sun60小时。将九个经涂布的试样片中的六个以及三个未经涂布的试样片依次浸泡在如上所述般制备的Harrison’s溶液中。将未曝露于紫外光的另外六个经涂布的试样片也浸泡在如上所述般制备的Harrison’s溶液中。在浸泡30天后回收试样片。然后将所有试样片用纯水清洗并风干,在此时获取每个试样片的VIEEW图像。图4显示了为各个样品获取的VIEEW图像。每个样品标记有其铝合金型号以及其是经涂布的(C)或未经涂布的(UC)和曝露于紫外照射的(E)或未曝露于紫外照射的(UE)。
无论是经紫外曝露的或者是未经紫外曝露的经涂布的试样片均未显示腐蚀迹象,表明防腐蚀组合物甚至在紫外曝露之后在浸泡条件下仍起到不透性涂层的作用。
实施例3-加速气候腐蚀测试
将三种类型的经涂布的铝合金试样片(2024A1、6061A1和7075A1)安装在塑料架上并在Singleton CCT-10周期腐蚀检测室内的加速气候环境中曝露8天。将每组中的一个试样片划线以研究故意涂层缺陷处的腐蚀效果。为比较的目的,将相同铝合金的未经涂布的试样片同时进行曝露。试验按照GM9540P标准进行。曝露后试样片的VIEEW图像在图5中显示。
未经涂布的试样片因腐蚀遭受了严重的表面损坏,而经涂布的试样片则未受影响。经涂布的试样片边缘处的轻微腐蚀可归因于边缘缺陷。划线的经涂布的试样片在刻划区域腐蚀,但在这些划线区域附近没有涂层剥离(lift-off)的迹象。
基于所公开的发明原理可应用的许多可能的实施方式,应意识到所阐述的实施方式仅是本发明的优选实施例,并且不应被视为限制本发明的范围。相反地,本发明的范围通过所附权利要求来限定。因此,我们要求保护在这些权利要求范围和精神内的全部内容作为我们的发明。

Claims (27)

1.一种防腐蚀组合物,包括:
第一混合物,包括:
第一硅烷,其选自甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基
硅烷和三甲基乙酰氧基硅烷;
第二硅烷,其是甲基三甲氧基硅烷;和
第三硅烷,其选自四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。
2.如权利要求1所述的防腐蚀组合物,还包括:
第二混合物,其包含碱金属盐。
3.如权利要求2所述的防腐蚀组合物,其中所述碱金属盐是碳酸氢钠或碳酸氢钾。
4.如权利要求2所述的防腐蚀组合物,还包括:
第三混合物,其包含烷氧基钛。
5.如权利要求4所述的防腐蚀组合物,其中所述烷氧基钛是乙氧基钛(IV)或甲氧基钛(IV)。
6.如权利要求3所述的防腐蚀组合物,还包括:
第四混合物,其包含锡催化剂或钛催化剂。
7.如权利要求6所述的防腐蚀组合物,其中所述锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二正丁基二乙酰氧基锡、二异辛基马来酸二丁基锡、二正丁基双(2,4-戊二酸)锡、二正丁基丁氧基氯锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡和双(新癸酸)锡,且所述钛催化剂选自2-乙基己氧基钛、(双-2,4-戊二酸)二正丁氧基钛、(双-2,4-戊二酸)二异丙氧基钛、双(乙基-乙酰乙酸)二异丙氧基钛、三甲基硅氧基钛。
8.如权利要求1所述的防腐蚀组合物,其中所述第一混合物还包括第一溶剂。
9.如权利要求8所述的防腐蚀组合物,其中所述第一溶剂选自异丙醇、甲醇、乙醇和丁醇。
10.如权利要求6所述的防腐蚀组合物,其中所述第四混合物还包括第二溶剂和助溶剂。
11.如权利要求10所述的防腐蚀组合物,其中所述第二溶剂选自异丙醇、甲醇、乙醇和丁醇,且所述助溶剂是乙醚。
12.如权利要求1所述的防腐蚀组合物,其中所述第一硅烷、第二硅烷和第三硅烷中的每种为约90%到约99%纯的。
13.如权利要求1所述的防腐蚀组合物,其中所述第一混合物包括3.0%到10.0%的第一硅烷、2.0%到8.0%的第二硅烷和0.5%到3.0%的第三硅烷。
14.如权利要求2所述的防腐蚀组合物,其中所述第二混合物包括2.0%到15.0%的碱金属盐。
15.如权利要求4所述的防腐蚀组合物,其中所述第三混合物包括0.1%到2.0%的烷氧基钛。
16.如权利要求6所述的防腐蚀组合物,其中所述第四混合物包括0.05%到0.20%的锡催化剂或钛催化剂。
17.一种制备防腐蚀组合物的方法,包括:
制备预混合物,所述预混合物包括:
第一硅烷,其选自甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷和三甲基乙酰氧基硅烷;
第二硅烷,其是甲基三甲氧基硅烷;和
第三硅烷,其选自四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷;
制备中间混合物,所述中间混合物包括所述预混合物和第一补充混合物,所述第一补充混合物包含碱金属盐;
制备胶体悬浮液,所述胶体悬浮液包括所述中间混合物和第二补充混合物,所述第二补充混合物包含烷氧基钛;
制备防腐蚀组合物,所述防腐蚀组合物包括所述胶体悬浮液和第三补充混合物,所述第三补充混合物包含锡催化剂或钛催化剂。
18.如权利要求17所述的方法,其中所述预混合物还包括第一溶剂。
19.如权利要求17所述的方法,其中制备预混合物包括对第一硅烷、第二硅烷和第三硅烷进行超声处理。
20.如权利要求17所述的方法,其中所述第一补充混合物还包括纯水。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述第一补充混合物通过对碱金属盐和纯水进行超声处理制备。
22.如权利要求17所述的方法,其中所述第二补充混合物还包括第二溶剂。
23.如权利要求22所述的方法,其中所述第二补充混合物通过对烷氧基钛和第二溶剂进行超声处理制备。
24.如权利要求17所述的方法,其中所述第三补充混合物还包括第三溶剂和助溶剂。
24.如权利要求24所述的方法,其中所述第三补充混合物通过对所述第三溶剂、助溶剂以及所述锡催化剂或钛催化剂进行超声处理制备。
25.如权利要求17所述的方法,其中制备中间混合物包括对所述预混合物和所述第一补充混合物进行超声处理。
26.如权利要求17所述的方法,其中制备胶体悬浮液包括对所述中间混合物和所述第二补充混合物进行超声处理。
27.如权利要求17所述的方法,其中制备防腐蚀组合物包括对所述胶体悬浮液和所述第三补充混合物进行超声处理。
CN201080065257.5A 2010-01-07 2010-12-09 防腐蚀涂层及其制备方法 Expired - Fee Related CN102858894B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/683,940 2010-01-07
US12/683,940 US8236203B2 (en) 2009-04-15 2010-01-07 Corrosion protection coatings and methods of making the same
PCT/US2010/059730 WO2011084346A2 (en) 2010-01-07 2010-12-09 Corrosion protection coatings and methods of making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102858894A true CN102858894A (zh) 2013-01-02
CN102858894B CN102858894B (zh) 2016-05-04

Family

ID=44307720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080065257.5A Expired - Fee Related CN102858894B (zh) 2010-01-07 2010-12-09 防腐蚀涂层及其制备方法

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2521755B1 (zh)
JP (1) JP5930206B2 (zh)
CN (1) CN102858894B (zh)
AU (1) AU2010340120B2 (zh)
BR (1) BR112012016595A2 (zh)
MX (1) MX2012007955A (zh)
WO (1) WO2011084346A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401935A (zh) * 2016-03-03 2017-02-15 芜湖日升重型机床有限公司 带防腐蚀油桶的数控试验台自动调压设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508062A (en) * 1994-12-02 1996-04-16 Dow Corning Corporation Method for forming an insoluble coating on a substrate
WO2001053425A2 (en) * 2000-01-19 2001-07-26 General Electric Company Room temperature curable silicone sealant
US6593413B2 (en) * 2000-06-30 2003-07-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Room temperature rapid-curable silicone composition

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2530436B2 (ja) * 1986-09-18 1996-09-04 住友化学工業株式会社 コ−テイング組成物
JPH0431475A (ja) * 1990-05-28 1992-02-03 Toshiba Silicone Co Ltd 皮膜形成材組成物
JP3100704B2 (ja) * 1991-11-06 2000-10-23 朝日化学工業株式会社 無機質塗膜用封孔処理剤および無機質塗膜の封孔処理法
US5449712A (en) * 1993-01-13 1995-09-12 Thoro System Products, Inc. Organosilicon emulsions for rendering porous substrates water repellent
JPH10274944A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Nippon Shokubai Co Ltd 液晶表示デバイス用基板およびその製法
JP3523081B2 (ja) * 1998-09-21 2004-04-26 信越化学工業株式会社 有機珪素樹脂の製造方法及び該製造方法で得られた有機珪素樹脂を用いたポリウレタンフォームの製造方法
YU65002A (sh) * 2000-02-28 2006-01-16 Adsil Lc. Nevodeni preparati za prevlačenje dobijeni iz silana i metalnih alkoholata
JP2004189969A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Hitachi Chem Co Ltd シリカ系被膜、シリカ系被膜形成用組成物、シリカ系被膜の製造方法及び電子部品
JP3988936B2 (ja) * 2003-05-13 2007-10-10 信越化学工業株式会社 シラン表面処理球状シリカチタニア系微粒子、その製造方法、および、それを用いた静電荷像現像用トナー外添剤
DE602004027038D1 (de) * 2003-06-20 2010-06-17 Kaneka Corp Härtende zusammensetzung
US20050118218A1 (en) * 2003-11-13 2005-06-02 L'oreal Emulsion containing organosilicon-based portions of hollow spheres
JP4164693B2 (ja) * 2005-04-01 2008-10-15 信越化学工業株式会社 コーティング剤組成物及び被覆物品
US8231970B2 (en) * 2005-08-26 2012-07-31 Ppg Industries Ohio, Inc Coating compositions exhibiting corrosion resistance properties and related coated substrates

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508062A (en) * 1994-12-02 1996-04-16 Dow Corning Corporation Method for forming an insoluble coating on a substrate
WO2001053425A2 (en) * 2000-01-19 2001-07-26 General Electric Company Room temperature curable silicone sealant
US6593413B2 (en) * 2000-06-30 2003-07-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Room temperature rapid-curable silicone composition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401935A (zh) * 2016-03-03 2017-02-15 芜湖日升重型机床有限公司 带防腐蚀油桶的数控试验台自动调压设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP2521755A4 (en) 2014-03-19
MX2012007955A (es) 2012-11-21
EP2521755B1 (en) 2016-10-26
EP2521755A2 (en) 2012-11-14
WO2011084346A2 (en) 2011-07-14
JP2013516538A (ja) 2013-05-13
BR112012016595A2 (pt) 2018-04-03
AU2010340120A1 (en) 2012-08-09
JP5930206B2 (ja) 2016-06-08
CN102858894B (zh) 2016-05-04
AU2010340120B2 (en) 2015-03-05
WO2011084346A3 (en) 2011-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cotting et al. Smart protection provided by epoxy clear coating doped with polystyrene microcapsules containing silanol and Ce (III) ions as corrosion inhibitors
Ejenstam et al. Corrosion protection by hydrophobic silica particle-polydimethylsiloxane composite coatings
Vakili et al. The corrosion performance and adhesion properties of the epoxy coating applied on the steel substrates treated by cerium-based conversion coatings
Huang et al. Synthesis of organic silane microcapsules for self-healing corrosion resistant polymer coatings
Echeverría et al. Viability of epoxy–siloxane hybrid coatings for preventing steel corrosion
Bexell et al. A corrosion study of hot-dip galvanized steel sheet pre-treated with γ-mercaptopropyltrimethoxysilane
JP2012514669A (ja) 塗料組成物および不動態化亜鉛めっき材料
CN105820713A (zh) 一种用于海洋船舶的自修复涂料及其制备方法
Roussi et al. Anticorrosion and nanomechanical performance of hybrid organo-silicate coatings integrating corrosion inhibitors
JPS60238379A (ja) 防汚被覆組成物
Palanivelu et al. Studies on silicon containing nano-hybrid epoxy coatings for the protection of corrosion and bio-fouling on mild steel
Živković et al. The influence of Ce-based coatings as pretreatments on corrosion stability of top powder polyester coating on AA6060
CN102858894A (zh) 防腐蚀涂层及其制备方法
RU2500702C2 (ru) Способ покрывания металлической поверхности гибридным слоем
JP6457703B2 (ja) 薄膜撥液層の製造方法、及び薄膜撥液層
Zubielewicz et al. Protective properties of organic phosphate-pigmented coatings on phosphated steel substrates
Aufray et al. Practical adhesion measurements of protective coatings on bronze by three-point bending test
KR20190061465A (ko) 소재의 광택도가 발현되는 2-코트 2-베이크에 의한 피씨엠 강판
Suegama et al. Electrochemical behavior of carbon steel pre-treated with an organo functional bis-silane filled with copper phthalocyanine
De la Fuente et al. Deterioration of paint systems applied on zinc substrates contaminated with soluble salts
JP2018508604A (ja) 基材の性質を向上させるための組成物およびその作製方法
JP2007284745A (ja) 防食剤及び防食剤の製造方法
Di Sarli et al. Characterization and corrosion resistance of galvanized steel/passivation composite/polyurethane paint systems
US8236203B2 (en) Corrosion protection coatings and methods of making the same
EP2214841A1 (en) An agent for the treatment of top-coat paint films to impart stain resistance and a method for the treatment of top-coat paint films to impart stain-resistance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1180363

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1180363

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160504

Termination date: 20171209

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee