CN110099976A - 底漆涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单组分涂料组合物,所述单组分涂料组合物包含(i)至少一种聚硅氧烷;(ii)至少一种硅烷;和(iii)锌颗粒。

Description

底漆涂料组合物
技术领域
本发明涉及底漆涂料组合物,特别是涉及单组分富锌底漆涂料组合物。本发明还涉及用所述涂料组合物涂覆的基体和物品,并且涉及所述涂料组合物在涂覆物品中的用途。
背景技术
锌底漆被广泛用于船舶和离岸工业,并且还具体地用于涂覆基体诸如桥梁、容器、精炼厂、石化厂房、发电厂房、储油罐、起重机、风车以及城市结构的钢铁结构部分例如机场。它们被用作基体(特别是钢铁基体)上的防腐层。
在锌底漆中,锌作为颗粒存在,其发挥保护涂覆的底漆免于腐蚀的作用。其以两种方式发挥作用。第一,用包含耐腐蚀的锌的组合物涂覆基体有助于防止腐蚀性物质接近更易损的基体。第二,锌充当牺牲阳极以使得即使涂料被刮擦,暴露的基体将仍得以保护。对腐蚀的耐受性依赖于伽伐尼电流被锌底漆转移,但只要系统的导电性保持并且只要存在足够的锌充当阳极,基体就将被流电保护。
锌底漆是本领域熟知的,并且在例如WO 2014/032844中描述。在该公布文件中的涂料组合物包含结合剂系统和锌颗粒,连同中空的玻璃微球和导电颜料。添加微球和导电颜料以有助于提高涂料性能,特别是锈蔓延方面。
通常,富锌底漆被制备为双组分系统。这是因为锌颗粒倾向于催化结合剂的交联,并因此直到应用时都应该将这两个组分保持分离。这些多组分的富锌底漆提供良好的性能,但是对于往往由非技术性油漆工完成的维修工作,组分的混合增加了工作的复杂性并且错误的混合可能影响产品的性能,在最坏的情况这可以导致脱漆。因此,在工业界亟需开发降低任务的复杂性并且可以有助于消除由于不合适的油漆混合或操作引起的脱漆的单一组分系统。单组分系统的其他潜在优势包括节省时间和劳动力以及减少浪费。
至今在市场上仅可获得一种单组分富锌底漆。该产品在BE 1008926中描述,并且以商标名销售。涂覆系统包含至少95wt%的锌作为干燥膜。
由于锌在底漆的防腐性能中发挥的作用,锌颗粒通常被紧密地挤压在一起,并且底漆通常被配制以很高的锌粉荷载。但是,涂料中存在的锌的量越高,黏度越高。不期望涂料组合物具有太高的黏度,并且这个问题通常通过增加溶剂含量解决。但是,当以单涂层应用时,稀释的底漆涂料组合物往往无法满足要求的膜厚度,并因此需要多个涂层,这对时间和成本两方面产生影响。结果,仍然需要开发即使锌含量较低仍有效地发挥性能的富锌底漆,所述富锌底漆。
锌底漆可以基于很多结合剂系统,诸如硅酸盐/酯、环氧树脂(epoxy)、聚氨酯、环化橡胶、苯氧基树脂、环氧酯或氨基甲酸乙酯醇酸。聚硅氧烷也是熟知的一类结合剂系统。这些类型的树脂提供潜在的益处,诸如良好的耐气候性、磨损和腐蚀耐受性以及较低的挥发性有机物含量。基于聚硅氧烷树脂的系统还可以具有与环氧树脂系统相比较短的固化时间,并且可以有效地配制以较高量的容积固体分含量。
因此,本发明的目的是提供新型锌底漆涂料组合物,所述锌底漆涂料组合物可以以单组分系统提供。所述底漆组合物的优势还有即使锌含量减少仍具有良好的腐蚀耐受性。特别是,需要在比目前可用的那些涂料更低的膜厚度下可以提供必要的腐蚀耐受性的涂料。理想的是,能够开发在以上不止一个方面提供改进的组合物。
发明人意外地发现,通过组合至少一种聚硅氧烷、至少一种硅烷和锌颗粒,可以制备具有良好腐蚀耐受性的单一组分底漆组合物。这出乎意料地得到了单一组分底漆组合物,与传统的双组分系统相比,所述单一组分底漆组合物提供了有效结果。本发明提供了实现与目前可得的产品相比可以以更低的厚度应用的单涂层底漆层的途径的可能性。
发明内容
因此,在第一个方面,本发明提供了一种单组分涂料组合物,包含:
(i)至少一种烷氧基或硅烷醇官能聚硅氧烷;
(ii)至少一种硅烷;
(iii)锌颗粒;和
(iv)有机溶剂。
或者,本发明提供了一种非水性单组分涂料组合物,包含:
(i)至少一种烷氧基或硅烷醇官能聚硅氧烷;
(ii)至少一种硅烷;
(iii)锌颗粒。
在另一个方面,本发明提供了如前文描述的涂料组合物用于涂覆基体或物品的用途。
在另一方面,本发明提供了用于涂覆基体或物品的方法,包括用如前文描述的组合物涂覆基体或物品。
在另一方面,本发明提供了用如前文描述的涂料组合物涂覆的基体或物品。
具体实施方式
本发明涉及涂料组合物,特别是富锌底漆涂料组合物,其可以用于涂覆基体。所述涂料组合物包含全部组合在单个组分中的至少三种成分:(i)至少一种聚硅氧烷,(ii)至少一种硅烷和(iii)锌颗粒。
聚硅氧烷
本发明的涂料组合物包含至少一种聚硅氧烷结合剂树脂。术语“聚硅氧烷结合剂树脂”应理解为具有至少两种硅氧烷官能基团的聚合物树脂。应当理解的是,术语“硅酮(silicone)”可以用于描述本发明的聚硅氧烷并因此“硅酮”和“聚硅氧烷”可互换使用。
聚合物可以是均聚物或共聚物,优选为均聚物。
在优选的实施方案中,所述至少一种聚硅氧烷树脂具有式(I):
其中n为2-50的整数;
R1和R2可以各自独立地选自由氢、羟基、C1-20烷基(诸如C1-6烷基基团)、C3-12环烷基基团、任选地取代的C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)、C1-6羟烷基(例如羟甲基、羟乙基)和C1-6-烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基)组成的组;并且
R3和R4可以各自独立地选自由氢、硅醇、羟基、C1-6烷基(例如甲基、乙基);任选地取代的C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)和C1-6-羟烷基(例如羟甲基、羟乙基)组成的组。
可选地,所述聚硅氧烷包括具有下式的支链的烷氧基官能聚硅氧烷(换言之,非直链烷氧基官能聚硅氧烷)
其中R10独立地选自由烷基、芳基、具有多达6个碳原子的烷氧基基团和OSi(OR12)3基团组成的组,其中每个R12独立地具有与R10相同的含义,每个R11选自由氢和烷基以及具有多达6个碳原子的芳基基团组成的组,并且其中选择n以使得所述聚硅氧烷的分子量为200至约5,000、优选500至2,000。
术语“烷基”意图涵盖直链和支链的烷基基团,诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。特别优选的烷基基团是甲基、戊基和己基。在所有的实施方案中,烷基基团优选是直链的。
取代的芳基基团的实例包括用选自以下的至少一个取代基取代的芳基基团:氢、具有1至8个碳原子的烷基基团、酰基基团、或硝基基团。特别优选的芳基基团包括取代和未取代的苯基、苄基、苯烷基或萘基。
特别优选的环烷基基团包括环戊基和环己基。
在一种实施方案中,至少一种聚硅氧烷为烷氧基官能化聚硅氧烷。术语“烷氧基官能化聚硅氧烷”意指具有一个或更多个聚硅氧烷嵌段并具有侧链烷氧基官能度和/或末端烷氧基官能度的直链或支链的聚合成分。聚硅氧烷还可以包含其他的可固化成分,诸如不饱和丙烯酸基团等。
本领域已知的任何合适的烷氧基官能化聚硅氧烷可以用于本发明。底漆涂料领域的技术人员对本申请中使用的聚硅氧烷的类型将是熟悉的。
在该实施方案中,可以选择以上式(I)的聚硅氧烷上的取代基以使得存在至少一个烷氧基官能基团。
因此,优选地,R1和R2中的至少一个是C1-6烷氧基或者R3和R4中的至少一个是C1-6烷基。最优选地,R3或R4为C1-6-烷基(例如甲基)。
在特别优选的实施方案中,R1和R2各自独立地选自由C1-6烷基(例如甲基、乙基)和未取代的C6-12芳基基团组成的组。
在一个特定的实施方案中,R1是甲基并且R2是苯基。
烷氧基官能聚硅氧烷的实例是甲氧基甲基苯基硅氧烷。
适合用于本发明的烷氧基官能聚硅氧烷是商购可得的,并且包括但不限于例如甲氧基官能硅酮,包括DC-3074和DC-3037,从Dow Corning商购可得;以及GE SR 191、SY-550和SY-231,从Wacker Silicones商购可得。
在可选的实施方案中,至少一种聚硅氧烷可以是硅醇官能聚硅氧烷。术语“硅醇官能聚硅氧烷”意指具有一个或更多个聚硅氧烷嵌段并具有侧链和/或末端硅醇官能度的直链或支链聚合成分。聚硅氧烷还可以包含其他可固化成分,诸如不饱和丙烯酸基团等。
本领域已知的任何合适的硅醇官能化聚硅氧烷可以用于本发明。底漆涂料领域的技术人员对于本申请中使用的聚硅氧烷的类型将是熟悉的。
在该实施方案中,可以选择以上式(I)的聚硅氧烷上的取代基以使得存在至少一个硅醇官能基团。
因此,优选R1和R2中的至少一个是羟基或者R3和R4中的至少一个是氢。
优选R3或R4是氢。
在特别优选的实施方案中,R1和R2各自独立地选自由C1-6烷基(例如甲基、乙基)和未取代的C6-12芳基基团组成的组。
在一个特定的实施方案中,R1是甲基并且R2是苯基。在另一个实施方案中,R1和R2二者均是苯基。
硅醇官能聚硅氧烷是二苯基二羟基硅烷。
适合用于本发明的硅醇官能聚硅氧烷是商购可得的,并且包括但不限于例如二苯基二羟基硅烷,以及Dow Coming的DC-805、DC-409HS、和DC-840。
尽管涂料组合物包含两种或更多种不同的聚硅氧烷(诸如至少一种烷氧基官能聚硅氧烷和至少一种硅醇官能聚硅氧烷的混合物)在本发明的范围内,但是如果仅采用单一聚硅氧烷是优选的。
至少一种聚硅氧烷通常以相对于作为一个整体的组合物的总重量的2wt%至15wt%、优选3wt%至12wt%,诸如5-10wt%的量存在。当存在多于一种聚硅氧烷时,将理解这些数字指存在的所有聚硅氧烷树脂结合剂的总量。
至少一种聚硅氧烷的平均分子量可以为200至500,000。优选地,平均分子量为10,000至400,000,诸如50,000至300,000,例如200,000至300,000。在其他实施方案中,平均分子量可以为500至7000,诸如750至5000,例如1000至2000。
硅烷
本发明的底漆组合物还包含至少一种硅烷。在本发明的上下文中,术语“硅烷”将被理解为意指包含至少一个硅原子的化合物。硅烷在底漆组合物中发挥两个功能:它充当交联剂,并且还充当碱以帮助促进固化期间发生的水解和缩合反应。
将理解的是,通常同一化合物可能无法在本发明的底漆组合物中作为聚硅氧烷和硅烷二者发挥作用。因此,通常,组分(i)和(ii)不相同。
本领域已知的任何合适的硅烷可以用作本发明的组分(ii),但是如果硅烷具有以下式(II)是优选的:
其中R5-R8可以各自独立地选自由氢、羟基、C1-20烷基(诸如C1-6烷基基团)、C3-12环烷基基团、C1-6羟烷基(例如羟甲基、羟乙基)、C1-6-烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基)、C1-6酰氧基、RaNHRbNH2(其中Ra和Rb可以是相同的或不同的,并且各自是C1-20亚烷基(诸如C1-6亚烷基)基团)和NR9(其中R9可以是氢或C1-20烷基(诸如C1-6烷基))组成的组。
在以上式(II)中,所有的R5-R8可以以不同的基团表示。可选地,R5-R8中的任两个或更多个可以以相同的基团表示。
在一个优选的实施方案中,硅烷可以是烷氧基硅烷,即其中R5-R8中的至少一个是C1-6烷氧基的以上式(II)的硅烷。
烷氧基硅烷可以以以下式(III)表示:
其中R’可以是相同的或不同的,并且选自由C1-20烷基基团(诸如C1-6烷基基团)、C3-12环烷基基团、C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)组成的组,每个R”可以是相同的或不同的,并且为C1-6-烷基(例如甲基、乙基)基团;R”’选自由C1-20亚烷基(诸如C1-8亚烷基)基团和RaNHRb(其中Ra和Rb可以是相同的或不同的并且各自是C1-20亚烷基(诸如C1-6亚烷基)基团)组成的组,并且x是0至2的整数。
术语“烷基”意图涵盖直链和支链的烷基基团,诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。特别优选的烷基基团是甲基、乙基和丙基。在所有的实施方案中,烷基基团优选是直链的。
芳基基团的实例包括苯基、苄基、苯烷基或萘基。
特别优选的环烷基基团包括环戊基和环己基。
优选地,R”是甲基或乙基。
在一个实施方案中,x优选为1并且R’和R”两者均是C1-6烷基基团(例如甲基、乙基)。
在式(III)的所有实施方案中,优选的是如果R”’以RaNHRb表示,则其中Ra和Rb各自独立地为C1-6亚烷基基团(例如甲基、乙基、丙基)。在一方面,Ra为丙基且Rb为乙基。
特别优选的烷氧基硅烷包括(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷(AMMO)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(AMEO)和N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基乙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基-甲基二乙氧基硅烷、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基胺、TRIAMO、3-氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基-甲基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基苯基二乙氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基乙基二乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(3-甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)二乙烯基三胺、N-乙基-N-(三乙氧基甲硅烷基甲基)乙胺或其组合。
在可选的优选实施方案中,硅烷是烷基硅酸酯。烷基硅酸酯可以以以下式IV表示:
其中R10至R13可以是相同的或不同的,并且各自是C1-6烷基基团,诸如甲基、乙基或丙基,最优选为乙基。
优选R10至R13是相同的。
特别优选的烷基硅酸酯是四乙基原硅酸酯(TEOS)。
在其中硅烷是烷基硅酸酯的实施方案中,本发明的涂料组合物通常将还包含至少一种碱。合适的碱的实例包括脒、胍、磷腈、含氮二环磷碱(proazaphosphatranes)及其组合。优选的碱是胍,诸如1,1,3,3-四甲基胍。
尽管涂料组合物包含两种或更多种不同的硅烷(诸如至少一种烷氧基硅烷和至少一种烷基硅酸酯的混合物)在本发明的范围内,但如果仅采用单一聚硅氧烷是优选的。
至少一种硅烷通常以相对于作为一个整体的组合物的总重量的0.5wt%至10wt%、优选0.8wt%至5wt%,诸如1-3wt%的量存在。
在所有的实施方案中,如果组合物中的至少一种硅烷(ii)与至少一种聚硅氧烷(i)的重量比为10:1至1:10是优选的,更优选4:1至1:4,诸如2:1至1:2,例如1:1。
锌颗粒
本发明的上下文中的术语“锌颗粒”意指具有高含量的锌(优选至少90重量%的锌,诸如至少95重量%的锌)的颗粒物质。
术语“颗粒物质”意图涵盖细球形或不规则球形颗粒和其他形状,诸如片状、圆盘状、球体、针状、颗粒、血小板状、纤维状和棒状。颗粒物质可以是粉末或尘粒,优选为尘粒。
颗粒物质的颗粒尺寸分布在涂覆应用中具有一定的重要性。例如太粗的颗粒物质会导致粘附穿过干漆膜的颗粒。这导致漆膜中不利地影响屏障作用和防腐性能的缺陷。参数D50和D99是等效颗粒直径,其体积累积分布Q3分别表现为50%和99%的值。
在优选的实施方案中,锌颗粒具有小于50μm的平均颗粒尺寸(D50)。在另外的优选实施方案中,锌颗粒的平均颗粒尺寸小于20μm、更优选小于15μm,诸如小于12μm。
理想的是,应避免存在比100μm更粗的锌颗粒。因此,例如通过筛分弃去任何大于100μm的颗粒是有用的。因此锌颗粒优选具有小于100μm的D99。
颗粒物质可以通过相应粗的锌物质的常用气体雾化来制备。直接从这样的方法获得的物质通常仍包括粗颗粒,其与本发明不相符。在这种情况中,这些粗颗粒通常通过另外的步骤诸如筛分去除。
用于本发明的组合物的锌颗粒还可以从商业来源获得。供应商包括Purity ZincMetals、Horsehead Corporation、Umicore、US Zinc、Jiashan Baiwei和GarrisonMinerals,例如ZMP 4P16,Umicore(Belgium)。
本发明的涂料组合物通常包含相对于组合物的总重量50wt%至99wt%的量的锌颗粒。优选锌颗粒以相对于组合物的总重量65wt%至95wt%、更优选70wt%至90wt%的量存在。
在一个实施方案中,锌颗粒在本发明的涂料组合物中以作为一个整体的组合物的固体含量的65wt%至96wt%的量存在。优选锌颗粒形成作为一个整体的组合物的固体含量的70wt%至95wt%、更优选固体含量的80wt%至95wt%。应该理解的是,以作为一个整体的组合物的固体含量的wt%存在的锌颗粒的量等同于这些颗粒在干膜中存在的量。当膜已干燥时,只有组合物的固体成分将保持。
另外的组分
本发明的涂料组合物还可以包含通常用于底漆制剂的其他物质,诸如其他的结合剂、填充料(fillers)和填充剂(extenders)、颜料、脱水剂和干燥剂、添加剂、溶剂和稀释剂。
脱水剂和干燥剂通过将从原材料诸如颜料和溶剂引入的水分或者由组合物中的成分之间的反应形成的水去除而有助于涂料组合物的贮存稳定性。可以使用的脱水剂和干燥剂包括有机化合物和无机化合物。脱水剂和干燥剂的实例包括无水硫酸钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌、分子筛和沸石;原酸酯诸如三甲基原甲酸酯、三乙基原甲酸酯、三丙基原甲酸酯、三异丙基原甲酸酯、三丁基原甲酸酯、三甲基原乙酸酯和三乙基原乙酸酯;缩酮;缩醛;烯醇醚;原硼酸酯诸如三甲基硼酸酯、三乙基硼酸酯、三丙基硼酸酯、三异丙基硼酸酯、三丁基硼酸酯和三-叔-丁基硼酸酯;硅酸酯,诸如三甲氧基甲基硅烷、四乙基硅酸酯和乙基聚硅酸酯;以及异氰酸酯,诸如对甲苯磺酰异氰酸酯。
优选的脱水剂和干燥剂是无机化合物。
颜料的实例是无机颜料,诸如二氧化钛、氧化铁、氧化锌、磷酸锌、石墨和碳黑;有机颜料诸如酞菁类化合物和偶氮颜料。
填充料和填充剂的实例是矿物质,诸如白云石、plastorite、方解石、石英、重晶石、菱镁矿、霰石、二氧化硅、钙硅石、滑石、绿泥石、云母、高岭土和长石;合成无机化合物,诸如碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、硫酸钙、二氧化硅、硅酸盐、膨润土和其他黏土;聚合的无机微球,诸如未包被或包被的中空固体玻璃珠、未包被或包被的中空固体陶瓷珠、聚合物材料(诸如聚(甲基甲基丙烯酸酯)、聚(甲基甲基丙烯酸酯-共-乙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚(苯乙烯-共-乙二醇二甲基丙烯酸酯)、聚(苯乙烯-共-二乙烯基苯)、聚苯乙烯、聚(氯乙烯))的多空且紧实的珠。
可以添加至底漆涂料组合物的添加剂的实例是增强剂、触变剂、增稠剂、防沉剂、增塑剂和溶剂。
增强剂的实例是碎片和纤维。触变剂、增稠剂和防沉剂的实例是二氧化硅,诸如煅制二氧化硅、有机改性黏土、酰胺蜡、聚酰胺蜡、酰胺衍生物、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、氢化蓖麻油蜡、乙基纤维素、硬脂酸铝、改性尿素塑料及其混合物。
增塑剂的实例是氯化石蜡、邻苯二甲酸盐/酯、磷酸酯、磺胺类、乙二酸盐/酯和环氧化植物油。
通常,这些可选组分的任一种可以以底漆组合物的0.1wt%至50wt%、通常0.5wt%至20wt%、优选0.75wt%至15wt%的量存在。将认识到这些可选组分的量将依据最终用途变化。
如果涂料组合物包含溶剂,是特别优选的。该溶剂优选是挥发性的,并且优选是有机的。它可以具有大于0.05(n-BuAc=1)的蒸发速率。有机溶剂和稀释剂的实例是芳香烃类,诸如二甲苯、甲苯、三甲基苯、均三甲基苯;环戊酮、环己酮;酯类,诸如丁基乙酸酯、叔丁基乙酸酯、戊基乙酸酯、异戊基乙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯;醚类,诸如乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚、二丁基醚、二噁烷、四氢呋喃;醇类,诸如正丁醇、异丁醇、苄醇;醚醇类,诸如丁氧基乙醇、1-甲氧基-2-丙醇;脂肪烃类,诸如石油溶剂油;以及任选地两种或更多种溶剂和稀释剂的混合物。
特别优选的溶剂是石油溶剂油。
溶剂的量优选越低越好,但可以高达组合物的50wt%、优选高达组合物的45wt%,诸如高达40wt%,但是可以低至15wt%或更低,例如10wt%或更低。可以存在至少1wt%的溶剂。再次,技术人员将认识到溶剂含量将依据存在的其他组分以及涂料组合物的最终用途变化。
当膜固化时,在固化的膜中基本上不再存在任何溶剂,即少于0.5wt%的溶剂。
组合物
本发明的涂料组合物是“单组分”的。这意味着它们以单一组分系统的形式提供,在所述单一组分系统中所有的组分在单个容器中组合并贮存。因此,本发明的涂料组合物可以与“双组分”系统形成对照,在“双组分”系统中某些成分保持分离并且该系统被分成两个不同的组分。
组合物的容积固体分(volume solids)含量优选为至少50%、更优选至少55%,诸如至少60%。容积固体分可以多达90%,例如多达80%。
本发明的涂料组合物通常为水分可固化组合物,即它一旦暴露至水分或湿气(例如通过暴露至水)将开始固化。通常,当本发明的涂料组合物是水分可固化的时,当暴露至10%至100%(诸如25%至80%)的相对湿度时它将能够固化。优选地,涂料组合物在30%以上的相对湿度下固化,例如40%以上的相对湿度。暴露至具有适当湿度的空气可能足以允许固化开始。因此将认识到本发明的涂料组合物优选是非水性的,即基本上不含水。
在优选的实施方案中,本发明的涂料组合物在室温是可固化的,即在所考虑的环境温度而不应用加热,一旦暴露至水分或湿气,组分将固化。这可能通常为0至50℃。优选地,固化在低于40℃、更优选在室温(即12℃至35℃)发生。将理解的是,因为本发明的涂料组合物是可固化的,它们可以被称为可固化涂料组合物。
本发明的涂料组合物可以具有少于420g/L的挥发性有机化合物(VOC)含量。优选VOC含量少于400g/L、更优选少于370g/L、甚至更优选少于360g/L,诸如少于340g/L。
涂料组合物在23℃的黏度优选为50KU至200KU,诸如80KU至120KU。
应用
本发明的涂料组合物可以作为应用至任何目标表面(基体)的全部或部分。涂覆可以通过诸如刷、滚或喷涂(无气或常规)的常规方法应用。优选使用喷涂。
本发明的组合物为涂料组合物,并且因此当基体用多于一层涂覆时,本发明的组合物优选用作最内层。因此,本发明还涉及包括多层涂覆组合物的基体,所述基体包括本发明的组合物作为最内层。
使用本发明的涂料组合物形成的层优选具有60μm至200μm、更优选65μm至125μm、甚至更优选70μm至100μm,诸如75μm至85μm的干膜厚度。将认识到,任何层可以利用应用单层或多层涂料来铺设。
相对于干膜的总重,锌颗粒优选形成干膜的60wt%至96wt%、优选70wt%至95wt%、甚至更优选77wt%至95wt%。
下文将参考以下非限制性实施例描述本发明。
实施例
测定方法
利用锥板式粘度计测定粘度
使用设定温度为23℃的Stormer粘度计根据ASTM 562:10(2014)测定结合剂和的粘度。
组合物的固体含量的测定
根据ASTM D5201-05计算组合物中的固体含量。
计算涂料组合物的挥发性有机化合物(VOC)含量
根据ASTM D5201-05计算涂料组合物的挥发性有机化合物(VOC)含量。
干燥时间
根据ASTM 5895利用BK干燥时间测量干燥时间。测试条件:温度:20℃至25℃;相对湿度:50%。以约120微米的湿膜厚度将涂料喷到玻璃玻片上。通常提供以分钟的计的时间的针测量干燥时间。
贮存稳定性
将每种涂料组合物填入250ml油漆罐并密封。将罐贮存在23℃持续6个月,以及贮存在50℃持续28天,并目测调查粘度和沉降性能。通过标准:无凝胶化、无严重沉降。
腐蚀防护
根据ISO 12944通过盐喷涂测试来评价涂覆系统的腐蚀防护。在1440小时,针对C5要求将每个系统标记为“通过”或“未通过”。一些样品由于在720小时后即已脱层而未通过。
锈蔓延
根据ISO 4628-8:2012测量锈蔓延。
组合物的制备
大体程序
通过在溶解装置中以本领域技术人员已知的常规方式混合所有指定的成分来制备组合物。
本发明的组合物制剂在表1中给出。本发明的底漆组合物和比较底漆组合物的选择的物理性能在表2中示出。
表1:本发明的底漆制剂-以重量计的组合物
涂料组合物A提供了在干膜中96wt%的锌。组合物B-E给出了在干膜中80wt%的锌。
表2:物理性能
A B C D E Zinga Barrier 80
容积固体份%ASTM D5201 62 70 68 63 63 58 53
VOC g/L(计算的) 337 270 252 296 296 474* 428*
粘度(KU) 111.6 85 85 90 90 92 80
干燥时间B&K T4[小时] 01:30 01:30 01:30 01:30 无固化 01:00 04:00
6个月环境温度下的贮存稳定性 通过 通过 通过 通过 - 通过 通过
28天50℃下贮存稳定性* 通过 通过 通过 通过 - 通过 通过
*根据TDS测量的VOC
Barrier 80=来自Jotun A/S的双组分富锌(在干膜中最少80wt%Zn)底漆
涂覆系统
在很多涂覆系统中使用了本发明的底漆组合物A和B,并与商业使用的常规系统比较。在表3中提供了每种涂覆系统的组分,并在表4中示出了测试结果(阴影行表示本发明的系统)。
表3-涂料组合物
双组分富锌底漆=来自Jotun A/S的Barrier 80
环氧中间漆=来自Jotun A/S的Jotacote通用N10
单组分聚硅氧烷面漆无锌颗粒
双组分聚硅氧烷面漆=来自PPG的PSX 700
表4-涂覆系统结果
结果表示如下:
对于单层系统(系统7、8、10、11和14):只有由组合物A组成的本发明的系统通过了防腐测试的要求。
对于双层系统(系统2、3、5、6、9、12和13):使用组合物A或B的本发明的系统通过了防腐测试要求。除了一个之外的所有其他系统均未通过。同样通过测试的系统9使用双组分底漆和双组分面漆两者。本发明的系统具有单组分底漆的优势,因此提供了简易性和更少的浪费。
结果还表明使用本发明的组合物A和B的双层系统(系统3、6和12)表现出与3层系统(系统1和4)同样好的结果。这证明在节省一层的优势的同时可以获得良好的结果。结果还表明在使用本发明的系统时使用者可以使用更薄的层。

Claims (16)

1.一种单组分涂料组合物,包含:
(i)至少一种烷氧基或硅烷醇官能聚硅氧烷;
(ii)至少一种硅烷;
(iii)锌颗粒;和
(iv)有机溶剂。
2.如权利要求1所述的涂料组合物,其中所述至少一种聚硅氧烷以相对于作为一个整体的所述组合物的总重量的2wt%至15wt%、优选3wt%至12wt%,诸如5-10wt%的量存在。
3.如权利要求1或2所述的涂料组合物,其中所述至少一种聚硅氧烷树脂具有式(I):
其中n为2-50的整数;
R1和R2各自独立地选自由氢、羟基、C1-20烷基(诸如C1-6烷基基团)、C3-12环烷基基团、任选地取代的C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)、C1-6羟烷基(例如羟甲基、羟乙基)和C1-6-烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基)组成的组;并且
R3和R4各自独立地选自由氢、硅醇、羟基、C1-6烷基(例如甲基、乙基);任选地取代的C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)和C1-6-羟烷基(例如羟甲基、羟乙基)组成的组。
4.如权利要求3所述的涂料组合物,其中R1和R2中的至少一个是C1-6烷氧基或者R3和R4中的至少一个是C1-6烷基。
5.如权利要求3所述的涂料组合物,其中R1和R2中的至少一个是羟基或者R3和R4中的至少一个是氢。
6.如权利要求1至5中任一项所述的涂料组合物,其中所述至少一种硅烷以相对于作为一个整体的所述组合物的总重量的0.5wt%至10wt%、优选0.8wt%至5wt%,诸如1-3wt%的量存在。
7.如权利要求1至6中任一项所述的涂料组合物,其中所述硅烷具有式(II):
其中R5-R8各自独立地选自由以下组成的组:氢;羟基;C1-20烷基(诸如C1-6烷基基团);C3-12环烷基基团;C1-6羟烷基(例如羟甲基、羟乙基);C1-6-烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基);C1-6酰氧基;RaNHRbNH2,其中Ra和Rb是相同的或不同的,并且各自是C1-20亚烷基(诸如C1-6亚烷基)基团);和NR9,其中R9是氢或C1-20烷基(诸如C1-6烷基)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的涂料组合物,其中所述硅烷是烷氧基硅烷,优选地其中所述硅烷以式(III)表示:
其中R’是相同的或不同的并且选自由C1-20烷基基团(诸如C1-6烷基基团)、C3-12环烷基基团、C6-20芳基基团(诸如C6-12芳基基团)组成的组,每个R”是相同的或不同的并且为C1-6-烷基(例如甲基、乙基、丙基)基团;R”’选自由C1-20亚烷基(诸如C1-8亚烷基)基团和RaNHRb组成的组,其中Ra和Rb是相同的或不同的并且各自是C1-20亚烷基(诸如C1-6亚烷基)基团),并且x是0至2的整数。
9.如权利要求1至7中任一项所述的涂料组合物,其中所述硅烷是烷基硅酸酯,优选其中所述烷基硅酸酯以式IV表示:
其中R10至R13是相同的或不同的并且各自是C1-6烷基基团,诸如甲基、乙基或丙基,例如乙基。
10.如权利要求1至9中任一项所述的涂料组合物,其中在所述组合物中所述至少一种硅烷(ii)与所述至少一种聚硅氧烷(i)的重量比为10:1至1:10、优选4:1至1:4、更优选2:1至1:2,例如1:1。
11.如权利要求1至10中任一项所述的涂料组合物,其中锌颗粒的量为相对于作为一个整体的所述组合物的总重量的50wt%至99wt%、优选65wt%至95wt%、更优选70wt%至90wt%。
12.如权利要求1至11中任一项所述的涂料组合物,其中所述锌颗粒以作为一个整体的所述组合物的固体含量的65wt%至96wt%、优选70wt%至95wt%、更优选80wt%至95wt%的量存在。
13.如权利要求1至12中任一项所述的涂料组合物,其中所述涂料组合物的挥发性有机化合物(VOC)的含量少于420g/L。
14.如权利要求1至12中任一项限定的涂料组合物用于涂覆基体或物品的用途。
15.用如权利要求1至12中任一项限定的涂料组合物涂覆基体或物品的方法,所述方法包括将所述组合物应用至所述基体或物品的表面,优选通过喷涂。
16.用如权利要求1至12中任一项限定的涂料组合物涂覆的基体或物品。
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