DE69824411T2

DE69824411T2 - Antikorrosive pigmente

Info

Publication number: DE69824411T2
Application number: DE69824411T
Authority: DE
Inventors: Gregory Pipko
Original assignee: Pigmentan Anticorrosive Pigments for Paints Ltd
Current assignee: Pigmentan Anticorrosive Pigments for Paints Ltd
Priority date: 1997-03-09
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: DE69824411D1; US6331202B1; WO1998040440A1; AU6113598A; IL120399A; ES2223123T3; EP0988347A4; CA2287968C; IL120399A0; CA2287968A1; CN1166744C; CN1269816A; EP0988347B1; EP0988347A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft antikorrosive Zusammensetzungen in Form einer Farbe.
Hintergrund der Erfindung
Jedes Jahr werden ungefähr 5% der Eisenprodukte in der Welt aufgrund von Korrosion ersetzt.
Verschiedene Überzüge werden verwendet, um den Korrosionsschaden zu verringern, wobei Farben am verbreitetesten sind. Der Rostschutzbestandteil in Farben ist im Allgemeinen ein antikorrosives Pigment. Gewöhnlicherweise basieren die wirksamsten korrosionshemmenden Pigmente auf Chromaten und unter ihnen besonders auf Zinkchromaten.
Studien haben gezeigt, dass diese besten antikorrosiven Pigmente (auf Zinkchromatbasis) potentiell karzinogene Mittel sind. Heutzutage werden anstelle von Zinkchromat manchmal Pigmente auf Zinkphosphatbasis in verschiedenen Kombinationen verwendet. Zink ist aber ein Schwermetall und alle Schwermetalle sind für die Menschen schädlich. Aufgrund des wachsenden Bewusstseins gegenüber Umweltschäden, die mit Schwermetallen verbunden sind, sucht der Markt nach einem nicht-toxischen und kostengünstigen Ersatz, der wenigstens wie Pigmente auf Zinkchromat- oder Zinkphosphatbasis arbeitet.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird eine neue Klasse wirksamer antikorrosiver Pigmente bereitgestellt, die kein Chromat oder Schwermetallionen enthalten.
Somit wird in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Farb- und/oder Anstrichzusammensetzung bereitgestellt, die eine antikorrosive Zusammensetzung umfasst, wobei die antikorrosive Zusammensetzung zumindest ein Oxyaminophosphat-Pigment und wenigstens ein Oxynitrit, Oxymetallposphat, Oxyborat oder Oxysilicat umfasst.
Des weiteren sind in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung die Amine, die für die Pigmentherstellung verwendet werden, alle aus einer Gruppe, die Morpholin, Dicyclohexylamin, Ethanolamine, aliphatische Amine, aromatische Amine, Melamin, Hexamethylentetramin und Pentaethylentetramin beinhaltet.
Des weiteren werden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung die Aminophosphate durch Umsetzung von organischen Aminen und Phosphorsäure in Wasser erhalten.
Des weiteren werden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung 0.5–3 Mol organischer Amine mit 0.5–3 mol Phosphorsäure umgesetzt.
Des weiteren wird in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung die Lösung des Reaktionsproduktes von Aminen und Phosphorsäuren durch Zugabe von Erdalkalioxiden, Eisenoxiden, Zinkoxid, Molybdänoxid, Aluminiumhydroxiden, Manganoxiden oder entsprechenden Hydroxiden ausgehärtet, was zu Oxiaminophosphaten führt.
Des weiteren werden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung Erdalkalioxide (Hydroxide) als Härtungsmittel verwendet, um Oxiaminophosphate zu erhalten.
Des weiteren werden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung Oxide (Hydroxide) von Eisen, Mangan, Zink, Molybdän oder anderen Metallen, die Eigenschaften als Korrosionsinhibitoren haben, als Modifizierer verwendet. Die Oxidmenge in der Endzusammensetzung liegt zwischen 20–70%.
Des weiteren enthält in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung die Zusammensetzung oberflächenaktive Mittel für eine bessere Homogenisierung der Reaktionsmischung. Lignosulfate, nichtionische oberflächenaktive Mittel, kationische oder anionische oberflächenaktive Mittel werden als oberflächenaktive Mittel verwendet.
Schließlich können in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung Wasserlösungen von Antikorrosionsmitteln in Salzform, wie zum Beispiel Benzoate, Nitrite, Nitrate, Silikate, Aminoacetate, Carbonate, Chromate nach der Umsetzung mit Erdalkalioxiden (Hydroxiden) oder Zinkoxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid (Hydroxide), Molybdänoxid oder anderen Metalloxiden als Modifizierer oder Antikorrosionsmittel verwendet werden.
Beschreibung der Erfindung
Viele sehr wirksame antikorrosive Inhibitoren sind für Wassersystemgeneratoren oder Wasserdampfgeneratoren bekannt. Aber alle diese sehr wirksamen Antikorrosionsinhibitoren sind in Wasser sehr löslich und sind aufgrund der hohen Löslichkeit nicht für die Verwendung als Farbpigmente geeignet.
Die inhibierende Wirkung von Antikorrosionspigmenten basiert auf ihrer Fähigkeit, kleine Konzentrationen an korrosionsinhibierenden Ionen auf der Oberfläche der angestrichenen Metalle zu halten, wenn Wasser den Farbfilm durchdringt, um die Metalloberfläche zu erreichen.
Es ist bekannt, dass organische Amine als antikorrosive Mittel in wässrigen Systemen bei verschiedenen Temperaturen sehr aktiv sind. Darunter sind: Morpholin, Dicyclohexylamin, Hexamethylentetramin, Ethanolamine, (Mono-, Di- und Tri-), Aminosäuren, Butylamine. Viele von ihnen werden in verschiedenen Formulierungen als Korrosionsinhibitoren für Wasserdampfsysteme verwendet. Phosphorsäure und verschiedene Phosphate sind ebenfalls als aktive Korrosionsinhibitoren bekannt, hauptsächlich für Wassersysteme. Zinkphosphatzusammensetzungen mit verschiedenen Additiven wie zum Beispiel Aluminium, Molybdän, Boraten etc., werden ebenfalls in Farbsystemen verwendet.
Kombinationen von organischen Aminen und anorganischen Phosphaten oder Phosphorsäure werden ebenfalls manchmal zur Korrosionsinhibierung verwendet, aber sie haben eine hohe Wasserlöslichkeit. Gemäß der Erfindung werden Zusammensetzungen mit geringer Wasserlöslichkeit und kontrollierter langsamer Freisetzung als antikorrosive Pigmente für Farben, sowohl auf Lösungsmittelbasis als auch Wasserlack, bereitgestellt.
Der erste Schritt ist eine Reaktion zwischen organischen Aminen und Phosphorsäure oder einem Säurephosphat, die organische Phosphate ergibt. Die Reaktion findet in einer wässrigen Lösung statt.
Der zweite Schritt: Umsetzung einer wässrigen Lösung von Aminophosphaten aus dem ersten Schritt und von Erdalkalimetalloxiden oder entsprechenden Hydroxiden.
Die erhaltenen Oxyaminophosphate haben nach dem Waschen und Zermahlen sehr gute antikorrosive Eigenschaften und können als antikorrosive Inhibitoren für Farben auf Lösungsmittelbasis und Wasserlacke verwendet werden.
Im zweiten Schritt können zusammen mit Aminophosphaten eine Wasserlösung von verschiedenen Korrosionsinhibitoren in Salzform in Form eines Reaktionsproduktes mit Erdalkalimetalloxiden oder entsprechenden Hydroxiden verwendet werden. Zum Beispiel Wasserlösungen von Benzoaten, Salzen von Ethylendiamintetraessigsäure, lösliche Silikate oder Natrium- oder Kaliumnitrite, Nitrate, Carbonate, Chromate etc. Neben Erdalkalioxiden oder -hydroxiden können ebenfalls andere Oxide verwendet werden, die bei der Umsetzung mit einer Wasserlösung von verschiedenen antikorrosiven Salzen oder ihren Zusammensetzungen reagiert, wobei verschiedene Oxyverbindungen, zum Beispiel, Zink, Strontium, Molybdän, Aluminium, Eisen, Mangan oder ähnliche Oxide oder Hydroxide, erhalten werden.
Diese Oxide können zusammen mit Erdalkalioxiden (Hydroxiden) verwendet werden, um einen synergistischen Effekt zu erhalten.
Beispiel 1
1 mol Morpholin wird unter ständigem Mischen zu 1 mol einer 40%igen Lösung von Phosphorsäure hinzugegeben. 0.5 g einer 10%igen Ca-Lignosulfonatlösung werden zu 10.0 g der Reaktionsmischung hinzugegeben und das Produkt wird mit 5 g Calciumhydroxid gemischt. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 20–40 Minuten durchgeführt. Nach dem Aushärten wird das Reaktionsprodukt gewaschen, getrocknet und zu einem Pulver > 600 mesh zermahlen. Das erhaltene Produkt hat gute Antikorrosionseigenschaften. Es wird in antikorrosiven Farben mit 6 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% verwendet.
Beispiel 2
2 mol Monoethanolamin werden unter ständigem Mischen zu 1 mol 50%iger Phosphorsäure hinzugegeben. 10 g des Reaktionsproduktes werden mit 0.1 NP-9 (ein Detergenz vom Nonylphenoltyp, nichtionisch) und 6 g Eisenoxid (Fe₂O₃) gemischt. Nach dem Aushärten wird das Produkt gewaschen, getrocknet und zu einem Pulver > 600 mesh zermahlen. Das erhaltene Produkt hat gute antikorrosive Eigenschaften in Zusammensetzungen mit Farben vom Alkyltyp, wobei es mit 15% (Gewicht) anstelle von Zinkchromat in Farbzusammensetzungen verwendet wird.
Beispiel 3
1 mol Melamin wird mit 2 mol Phosphorsäure gemischt. 0.2 g Lösung (Lignosulfonat vom Na-Typ von Boregaard Ltd. Norwegen) wird in 10 g des erhaltenen Reaktionsproduktes aufgelöst, und die Mischung wird mit 3 g Magnesiumoxid gemischt. Das Reaktionsprodukt wird gewaschen, getrocknet und zu einem Pulver > 600 mesh zermahlen. Das erhaltene Produkt hat gute Antikorrosionseigenschaften in einer Salzsprühkamera im Vergleich zu Zinkchromatpigmenten.
Beispiel 4
2 mol Dicyclohexylamin werden mit 1 mol 35%iger Phosphorsäure umgesetzt. Die Reaktionsmischung wird durch Zugabe von 7 g Zinkoxid pro 10 g Reaktionslösung mit 0.2 g 50% Na-LABs-Detergenz ausgehärtet. Nach dem Waschen, Trocknen und Zermahlen zu einem Pulver > 600 mesh hat das Produkt gute Antikorrosionseigenschaften.
Beispiel 5
2 mol Morpholin und 0.5 mol 10%iges Na₂-Ethylendiamintetraacetat werden mit 1 mol einer 25%igen Phosphorsäure umgesetzt. Die Reaktionsmischung wird durch Zugabe von 6 g Magnesiumoxid pro 10 g Reaktionslösung ausgehärtet.
Nach dem Waschen, Trocknen und Zermahlen zu einem Pulver > 600 mesh hat das Produkt gute Antikorrosionseigenschaften.
Mischungen mit Oxynitriten, Oxymetallphosphaten, Oxyboraten, Oxysilicaten können verwendet werden. Beispiel 6

a. Antikorrosive Pigmente – 60 g

b. Micronisierter Talg – 96.7 g

c. Titandioxid – 36.2 g

d. Rotes Eisenoxid – 61.5 g

e. Benton – 10.3 g

f. Katalysator (Mischung von Co, PB, Mn, Naphtenat) – 6.7 g

g. Alkohol – 350 g
Die Zusammensetzung bestand einen TNO-Zyklustest oder Anstrich innerhalb 1000 Stunden.

Claims

Farb- und/oder Anstrichzusammensetzung, die eine antikorrosive Zusammensetzung umfasst, wobei die antikorrosive Zusammensetzung zumindest ein Oxyaminophosphat-Pigment und zumindest ein Oxynitrit, Oxymetallphosphat, Oxyborat oder Oxysilikat umfasst.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Oxyaminophosphat-Pigment durch die folgenden Schritte erhalten wird: Umsetzen organischer Amine und Phosphorsäure in Wasser, um Aminophosphate zu erhalten; und Umsetzen einer wässrigen Suspension aus diesen Aminophosphaten und Oxiden oder Hydroxiden von Erdalkalimetallen, Eisen, Zink, Molybdän, Aluminium oder Mangan, wobei das Oxyaminophosphat-Pigment erhalten wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, wobei die organischen Amine aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Morpholin, Dicyclohexylamin, Ethanolaminen, aliphatischen Aminen, aromatischen Ammen, Melamin, Hexamethylentetramin und Pentaethylentetramin besteht.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, wobei 0,5–3 Mol organische Amine mit 0,5–3 Mol Phosphorsäure umgesetzt werden.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Oxidmenge zwischen 20–70% enthält.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung ferner Antikorrosionsmittel in Salzform umfasst, um die Löslichkeit eines korrosiven Metalls zu erniedrigen.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, wobei die Antikorrosionsmittel aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Benzoaten, Nitriten, Nitraten, Silikaten, Aminoacetaten, Carbonaten und Chromaten besteht, um die antikorrosiven Eigenschaften der Zusammensetzung zu verbessern.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 7, die ferner oberflächenaktive Mittel umfasst.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, wobei die oberflächenaktiven Mittel aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Lignosulfonaten, nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln, kationischen und anionischen oberflächenaktiven Mitteln besteht.