KR100581304B1 - 크롬산염 미함유 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물 - Google Patents

크롬산염 미함유 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물 Download PDF

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Abstract

수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물은 수성 에폭시, 경화제 및 크롬산염 미함유 부식 억제 안료를 포함한다.
크롬산염, 에폭시 수지, 경화제, 부식 억제 안료, 프라이머

Description

크롬산염 미함유 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물 {CHROMATE FREE WATERBORNE EPOXY CORROSION RESISTANT PRIMER COMPOSITION}
본 발명은 내부식성 프라이머 화합물에 관한 것으로, 특히 6가 크롬 화합물을 함유하고 있지 않은 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물에 관한 것이다.
알루미늄, 강 등의 합금을 포함하는 구조용 합금은 항공, 해상, 자동차 및 다른 분야에서 일반적으로 사용되고 있다. 일반적으로, 이들 합금들은 부식 억제제를 함유하는 프라이머 화합물 또는 유기 코팅을 인가함에 의해서 부식에 대해 보호된다. 통상적으로 구조용 합금을 위해 사용되는 내부식성 프라이머 화합물은 활성 부식 억제제 안료 첨가물로서 6가 크롬을 사용하는 용매계 에폭시 프라이머 화합물이다. 이들 프라이머 화합물들은 부식 방지를 위하여 6가 크롬에 의존한다. 6가 크롬의 모든 형태들은 미국 환경 건강 과학 국가 연구소에 의해 인체 발암성 물질로 알려진 그룹 I로 인식되고 있다. 또한, 도료 및 프라이머 화합물 내의 6가 크롬 휘발성 유기 함량(VOC) 수준을 감소시키기 위한 연방 및 주 법률의 제정에 의해 다시, 수성 및/또는 감수성 수지 바인더에 상당한 관심이 모아지고 있다. 따라서, 6가 크롬의 형태를 함유하는 부식 억제 화합물의 사용은 엄중한 규제 및 제어를 받는다. 이러한 프라이머 화합물의 부식 억제 첨가물로서 6가 크롬을 제거한다면 아주 유리할 것이다.
따라서, 6가 크롬을 함유하고 있지 않은 내부식성 프라이머 화합물을 제공하는 것이 본 발명의 주된 목적이다.
구조용 금속 합금 상의 공격을 방지하는 데 효과적인 전술된 것과 같은 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물을 제공하는 것이 본 발명의 특유의 목적이다.
전체적인 부식 및 공식(pitting corrosion) 모두에 대해 효과적인 전술한 바와 같은 부식 억제 수성 에폭시 프라이머 화합물을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점이 이하에서 나타날 것이다.
본 발명에 따라 전술한 목적 및 장점은 용이하게 달성될 것이다.
본 발명은 수성 에폭시, 경화제 및 비크롬산염(non-chromate) 부식 억제 안료를 포함하는 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 비크롬산염 부식 억제 안료는 다른 안료 익스텐더 등과 조합식으로 비크롬산염 부식 억제 안료 첨가물을 포함한다. 비크롬산염 부식 억제 안료 첨가물은 비스무트 바나듐산염을 함유한 몰리브데늄산 세륨, 텅스텐산 스트론튬을 함유한 몰리브데늄산 세륨, 텅스텐산 스트론튬을 함유한 인산 세륨, 몰리브데늄산 비스무트 및 텅스텐산 스트론튬을 함유한 바나듐산 비스무트, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 특히 바람직한 비크롬산염 부식 억제 프라이머 첨가물은 텅스텐산 스트론튬을 함유한 몰리브데늄산 세륨이다.
본 발명은 수성 에폭시, 경화제 및 비크롬산염 부식 억제 첨가물을 포함하는 크롬산염 미함유(chromate free) 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물에 관한 것이다.
본 발명에 따른, 비크롬산염 부식 억제 안료는 (1) 바나듐산 비스무트(bismuth vanadate)를 함유한 몰리브데늄산 세륨(cerous molybdate), 텅스텐산 스트론튬(strontium tungstate)을 함유한 몰리브데늄산 세륨, 텅스텐산 스트론튬을 함유한 인산 세륨(cerous phosphate), 몰리브데늄산 비스무트(bismuth molybdate) 및 텅스텐산 스트론튬을 함유한 바나듐산 비스무트, 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 비크롬산염 부식 억제 첨가물, 및 (2) 2산화 티타늄(titanium dioxide), 크레이(clay) 또는 규산 알루미늄(aluminum silicate), 탄화 칼슘(calcium carbonate), 활석(talc) 또는 규산 마그네슘(magnesium silicate), 산화 아연(zinc oxide) 및 중정석(barytes) 또는 황화 바륨(barium sulfate)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 익스텐더 안료(extender pigments)를 포함한다. 비크롬산염 부식 억제 안료(즉, 비크롬산염 부식 억제 첨가물 및 익스텐더 안료를 포함하는 전체 안료)는 프라이머 화합물에 대해 25 내지 60 중량%, 바람직하게는 40 내지 55 중량%의 양이 존재한다. 비크롬산염 부식 억제 첨가물은 전체 안료 화합물에 대해 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 35 중량%를 차지한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물은 450 내지 700 사이의 에폭시이드 당 중량(WRE) 값 및 12000 내지 19000 cps 사이의 점도를 갖는 다이글리시딜 에테르 비스페놀 A 변형 에폭시의 수성 비휘발성 분산물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수성 에폭시를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 분산물은 중간 분자량에 기초하며 분산물은 경화시 아주 양호한 경도 및 내성을 갖는 가교 밀도가 높은 고분자(high crosslink density polymer)를 형성하는 중간 분자량, 다기능성 수지 분산물에 기초한다. 다른 실시예로서, 분산물은 고분자량 에폭시 수지의 반고형 표준 비스페놀 A 에폭시 수지의 수성 분산물에 기초한다. 수성 에폭시는 프라이머 화합물에 대해 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%의 양이 존재한다.
본 발명에 따르면, 경화제는 300 내지 450의 아민값(amine value)을 갖는 수성(waterborne) 또는 감수성(water-reducible) 변형 아민 또는 폴리아미도아민 부가물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 경화제는 내부식성 면에서 물과 격돌하기 위해 혐수성(hydrophobic) 경화제를 더 포함한다. 경화제는 프라이머 화합물에 대해 2 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 양이 존재한다.
본 발명의 크롬산염 미함유 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물은 금속 기재 특히, 알루미늄의 합금, 강의 합금, 스테인리스 강, 고강도 스테인리스 강 합금 등의 전체적인 부식 및 공식에 특히 유용하다. 본 발명의 크롬산염 미함유 수성 에폭시의 사용은 항공 산업, 자동차 산업, 건축 산업, 포장 산업, 전자 산업, HBAC 및 해양 산업을 포함하는 모든 산업에서 유용하다.
본 발명의 크롬산염 미함유 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물의 부식 억제 특성이 다음 예로부터 보다 명확하게 설명될 것이다.
4가지 수성 에폭시 프라이머 화합물이 표1에 도시된 바와 같이 준비되었다. 알루미늄 표면이 이들 프라이머 화합물의 부식 특성을 평가하기 위해 사용되었다. 알루미늄 표면은 프라이머 화합물의 인가 전에 인산 애노다이징 또는 블래스트 가공되었다. 테스트 시편은 ASTM B117에 따라 염수 분무(salt spray) 시험에 노출되었다. 시편은 그런 후 부식 및 피팅(pitting)의 흔적이 평가되고 MIL-H-85582에 따른 기준 크롬산 스트론튬계 에폭시 프라이머 화합물과 비교되었다. 본 발명에 따른 수성 에폭시 프라이머 화합물의 내부식 특성은 크롬산염 함유 프라이머 화합물에 대해 평가되었다. 4개의 프라이머 화합물의 부식 억제 특성은 크롬산염 함유 프라이머 화합물과 비교가능할 정도로 부식 억제 특성을 나타내지는 않았지만, 프라이머 화합물은 건강상 위험을 주지 않고 부식 억제 특성을 나타냈다.
[표 1]
- 수성 에폭시 프라이머 화합물
Figure 112003043075567-pat00001
본 발명은 본 명세서에 설명되고 나타낸 예로 제한되지 않고, 이 예들은 본 발명을 실시하는 양호한 방식의 단순한 예이며, 부분들의 형상, 크기, 배치 및 작동의 세부의 변경이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 청구범위에 의해 한정되는 기술 사상과 범위 내의 이러한 모든 변경을 포함하도록 의도된 것이다.
본 발명에 따라, 6가 크롬을 함유하고 있지 않은 내부식성 프라이머 화합물이 제공될 수 있다.

Claims (18)

  1. 수성 에폭시 내부식성 프라이머 화합물이며,
    수성 에폭시와,
    경화제와,
    비크롬산염(non-chromate) 함유 부식 억제 안료를 포함하고, 비크롬산염 부식 억제 안료는 바나듐산 비스무트를 함유한 몰리브데늄산 세륨, 텅스텐산 스트론튬을 함유한 몰리브데늄산 세륨, 텅스텐산 스트론튬을 함유한 인산 세륨, 몰리브데늄산 비스무트 및 텅스텐산 스트론튬을 함유한 바나듐산 비스무트, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 비크롬산염 부식 억제 안료 첨가물과 익스텐더 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수성 에폭시는 450 내지 700 사이의 에폭시이드 당 중량(WPE) 값 및 12000 내지 19000 cps 사이의 점도를 갖는 다이글리시딜 에테르 비스페놀 A 변형 에폭시의 수성 비휘발성 분산물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분산물은 경화 시에 아주 양호한 경도와 내성을 갖춘 가교 밀도가 높은 고분자를 형성하는 중간 분자량, 다기능성 수지 분산물에 기초하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 분산물은 고분자량 에폭시 수지의 반 고형 표준 비스페놀 A 에폭시 수지의 수성 분산물에 기초하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 수성 에폭시는 프라이머 화합물에 대해 5 내지 50 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수성 에폭시는 프라이머 화합물에 대해 15 내지 30 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 경화제는 300 내지 450 사이의 아민 값을 갖는 수성 또는 감수성 변형 아민 또는 폴리아미도아민 부가물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화제는 향상된 내수성 및 내식성을 위해 혐수성 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  9. 제7항에 있어서, 상기 경화제는 프라이머 화합물에 대해 2 내지 20 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  10. 제7항에 있어서, 상기 경화제는 프라이머 화합물에 대해 5 내지 15 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 첨가물은 텅스텐산 스트론튬을 함유한 몰리브데늄산 세륨인 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  13. 제1항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료 첨가물은 비크롬산염 함유 부식 억제 안료에 대해 15 내지 40 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  14. 제1항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료 첨가물은 비크롬산염 함유 부식 억제 안료에 대해 25 내지 30 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  15. 제1항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료는 프라이머 화합물에 대해 25 내지 60 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  16. 제1항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료는 프라이머 화합물에 대해 40 내지 55 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  17. 제13항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료는 프라이머 화합물에 대해 25 내지 60 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
  18. 제14항에 있어서, 비크롬산염 부식 억제 안료는 프라이머 화합물에 대해 40 내지 55 중량% 사이의 양이 존재하는 것을 특징으로 하는 프라이머 화합물.
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