KR100704823B1 - 크로메이트 무함유 내식성 에폭시 프라이머용 부식 억제제안료로서의 금속 산화물 및 수산화물 - Google Patents

크로메이트 무함유 내식성 에폭시 프라이머용 부식 억제제안료로서의 금속 산화물 및 수산화물 Download PDF

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Abstract

내식성 에폭시 프라이머는 에폭시 수지, 경화제 및 비-크로메이트 부식 억제 안료를 포함한다.
내식성 에폭시 프라이머, 비-크로메이트 부식 억제 안료

Description

크로메이트 무함유 내식성 에폭시 프라이머용 부식 억제제 안료로서의 금속 산화물 및 수산화물 {METAL OXIDES AND HYDROXIDES AS CORROSION INHIBITOR PIGMENTS FOR A CHROMATE-FREE CORROSION RESISTANT EPOXY PRIMER}
본 발명은 내식성 프라이머에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 6가 크롬 화합물이 없는 에폭시 내식성 프라이머에 관한 것이다.
알루미늄, 강 등의 합금을 비롯한 구조용 합금은 통상적으로 항공 우주선, 선박, 자동차 및 기타 용도에서 사용된다. 일반적으로, 이러한 합금들은 부식 억제제를 함유하는 프라이머 또는 유기 코팅을 도포해서 부식으로부터 보호된다. 전형적으로, 구조용 합금에 대해 사용되는 내식성 프라이머는 활성 부식 억제제 안료 첨가제로서 6가 크롬을 사용한 용매계 에폭시 프라이머이다. 이러한 프라이머는 부식 보호에 있어 6가 크롬에 좌우된다. 6가 크롬의 모든 형태들은 미국 국립보건환경연구원 (United States National Institute of Environmental Health Sciences)에 의해 인간 발암물질로 알려진 I 군으로서 인정된다. 게다가, 연방법 및 주법의 법령에서도 도료 및 프라이머에서 6가 크롬 휘발성 유기물 함량 (VOC) 수준을 줄이기 위해 수계, 용매계 및(또는) 수희석성 수지 결합제에 상당한 주의를 기울였다. 따라서, 6가 크롬의 형태를 함유하는 부식 억제 화합물의 사용은 엄격한 규제 및 통제를 받는다. 이러한 프라이머에서 부식 억제 첨가제로서 6가 크롬을 제거하는 것이 매우 유리할 것이다.
따라서, 본 발명의 기본 목적은 6가 크롬이 없는 내식성 프라이머를 제공하는 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은 구조용 금속 합금에 대한 부식을 막는데 효과적인 상기 설명한 에폭시 내식성 프라이머를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 일반적인 부식 및 점식 (pitting corrosion) 모두에 대해 효과적인 상기 설명한 부식 억제 에폭시 프라이머를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적 및 이점이 본원의 하기에 나타날 것이다.
<발명의 개요>
본 발명에 따르면, 상기 언급한 목적 및 이점을 쉽게 얻는다.
본 발명은 에폭시, 경화제 및 비-크로메이트 부식 억제 안료를 포함하는 에폭시 내식성 프라이머에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 비-크로메이트 부식 억제 안료는 다른 체질 안료 등과 조합한 비-크로메이트 부식 억제 안료 첨가제를 포함한다. 비-크로메이트 부식 억제 안료 첨가제는 중금속 산화물 및 중금속 수산화물로 구성된 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 Mo, Ce의 산화물, Mo, Ce의 수산화물 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된다. 비-크로메이트 부식 억제 안료 첨가제는 중금속 산화물 및 중금속 수산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 바 람직한 비-크로메이트 부식 억제 프라이머 첨가제는 몰리트리옥시드, 세릭 히드록시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제 및 비-크로메이트 부식 억제 첨가제를 포함하는 크로메이트 무함유 에폭시 수지 내식성 프라이머에 관한 것이다. 에폭시 수지는 바람직하게는 수계 에폭시 수지 또는 용매계 에폭시 수지 중 하나이다.
본 발명에 따르면, 비-크로메이트 부식 억제 안료는 (1) Mo, Ce의 산화물, Mo, Ce의 수산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 비-크로메이트 부식 억제 첨가제 및 (2) 티타늄 디옥시드, 클레이 또는 알루미늄 실리케이트, 칼슘 카르보네이트, 탈크 또는 마그네슘 실리케이트, 아연 옥시드, 및 중정석 또는 바륨 술페이트로 구성된 군으로부터 선택된 체질 안료를 포함한다. 비-크로메이트 부식 억제 안료 (즉, 비-크로메이트 부식 억제 첨가제 및 체질 안료를 포함하는 총 안료 조성물)는 최종 프라이머 조성물에 대하여 25 내지 60 중량％, 바람직하게는 40 내지 55 중량％의 양으로 존재한다. 안료에서 Ce 대 Mo의 비는 0.5:1 내지 2.5:1, 바람직하게는 0.6:1 내지 1.5:1인 것이 본 발명에서 바람직하다. 비-크로메이트 부식 억제 첨가제는 총 안료 조성물에 대하여 10 내지 50 중량％, 바람직하게는 20 내지 45 중량％를 포함한다. 부식 억제 첨가제가 에폭시 프라이머용 안료에서 전형적으로 요구되는 원하는 용해성을 갖기 위해서, 부식 억제 첨가제는 중금속 산화물 및 수산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 부식 억제 첨가제는 몰리트리옥시드 및 세릭 히드록시드를 포함한다.
본 발명에 따르면, 에폭시는 바람직하게는 수계 또는 용매계 에폭시 수지이며, 에폭시 내식성 프라이머는 에폭시드 당량 (WPE) 450 내지 700 및 점도 12000 내지 19000 cps를 갖는 디글리시딜 에테르 비스페놀 A 개질된 에폭시의 비휘발성 분산액으로 구성된 군으로부터 선택된 에폭시를 포함한다. 본 발명의 한 실시양태에서, 분산액은 경화시 매우 양호한 경도 및 내성을 갖는 고 가교 밀도 고분자를 형성하는 다관능성 수지 분산액을 기재로 하는 중간 분자량의 수지를 기재로 한다. 다른 실시양태에서, 분산액은 고 분자량 에폭시 수지의 반-고체 표준 비스페놀 A 에폭시 수지의 수분산액을 기재로 한다. 에폭시는 최종 프라이머 조성물에 대하여 5 내지 50 중량％, 바람직하게는 15 내지 30 중량％의 양으로 존재한다.
본 발명에 따르면, 수계 에폭시 배합물의 경우, 경화제는 아민가 300 내지 450을 갖는 수계 또는 수희석성의 개질된 아민 또는 폴리아미도아민 첨가생성물로 구성된 군으로부터 선택된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 경화제는 내식성과 관련해서 물을 튕겨내기 위해 소수성 경화제를 추가로 포함한다. 경화제는 최종 프라이머 조성물에 대하여 2 내지 20 중량％, 바람직하게는 5 내지 15 중량％의 양으로 존재한다.
본 발명의 추가적으로 바람직한 실시양태에 따르면, 용매계 에폭시 배합물의 경우, 에폭시 수지 용액은 디글리시딜 에테르 비스페놀 A 수지 및 폴리아민 또는 폴리아미도아민을 비롯한 경화제를 포함한다. 적합한 용매계 에폭시 수지는 아크조 노벨 (Akzo Nobel) 및 데프트 (Deft)사에서 입수가능하다.
본 발명의 크로메이트 무함유 에폭시 내식성 프라이머는 금속 기판, 특히 알 루미늄 합금, 강 합금, 스테인레스 강, 고강도 스테인레스 강 합금, 아연도금강 등의 일반적인 부식 및 점식을 막는데 특히 유용하다. 본 발명의 크로메이트 무함유 수계 에폭시의 사용은 항공우주 산업, 자동차 산업, 건설 산업, 포장 산업, 전자 산업, HBAC 및 조선 산업을 비롯한 모든 산업에서 유용하다.
본 발명의 크로메이트 무함유 에폭시 내식성 프라이머의 부식 억제 특성은 하기 실시예로부터 명백해질 것이다.
<실시예>
표 1에 나타낸 것과 같이 5개의 에폭시 프라이머 조성물을 제조하였다. 이러한 프라이머의 부식 특성을 평가하기 위해 알루미늄 표면을 사용하였다. 프라이머의 도포 전에 알루미늄 표면을 미리 블라스팅 (blasting)하거나 트리크롬 화성 코팅 (conversion coating)으로 전처리하였다. 시험 견본을 ASTM B117에 따라 염수 분무 시험을 행하였다. 이후 견본을 부식 및 점식의 징후에 대해 평가하고, MIL-H-85582에 따라서 기준이 되는 스트론튬 크로메이트계 에폭시 프라이머와 비교하였다. 본 발명에 따른 에폭시 수지의 내식성 특성을 크로메이트 함유 프라이머에 대하여 평가하였다. 후보 프라이머의 부식 억제 특성은 크로메이트 코팅 프라이머와 대등한 부식 억제 특성을 나타내지는 않았으나, 상기 프라이머는 건강상의 위험 없이 부식 억제 특성을 나타내었다.
수계 에폭시 프라이머
프라이머 # % PVC 성분 중량, gms
프라이머 1 25 용매계 프라이머 수지 용액으로 미리 억제되지 않은 에폭시 수지 세릭 히드록시드 몰리트리옥시드 123.00 15.26 27.86
프라이머 2 25 용매계 프라이머 수지 용액으로 미리 억제되지 않은 에폭시 수지 세릭 히드록시드 몰리화이트 101, 아연 몰리브데이트 127.00 15.30 30.50
프라이머 3 30 용매계 프라이머 수지 용액으로 미리 억제되지 않은 에폭시 수지 세릭 히드록시드 몰리트리옥시드 칼슘 이온 교환된 비결정형 실리카 겔-기재 안료 128.50 15.25 14.00 5.50
프라이머 4 35 에폭시 수지, 수계 수지 세릭 히드록시드 몰리트리옥시드 티타늄 옥시드 프로필렌 글리콜 페닐 에테르 4-히드록시-4-메틸-2-펜탄온 탈이온수 60.00 76.50 46.92 85.20 6.50 25.00 75.00
프라이머 5 35 에폭시 수지, 수계 수지 세릭 히드록시드 몰리트리옥시드 티타늄 옥시드 칼슘 이온 교환된 비결정형 실리카 겔-기재 안료 프로필렌 글리콜 페닐 에테르 4-히드록시-4-메틸-2-펜탄온 트리톤 습윤제 또는 계면활성제 탈이온수 63.00 76.50 46.92 42.60 12.60 6.50 25.00 0.50 75.00
상기 제시한 목적, 방법 및 이점을 완전히 만족하는 크로메이트 무함유 내식성 에폭시 프라이머가 본 발명에 따라 제공되었다는 것이 명백하다. 본 발명은 이들의 특정한 실시양태에 대해 기재하였지만, 상기 기재를 읽은 당업자들에게는 다른 대안, 변형 및 변경이 명백해질 것이다. 따라서, 첨부된 청구항의 광범위한 범주 안에 있는 이러한 대안, 변형 및 변경을 포함하고자 한다.
인간 발암물질로 알려진 크로메이트를 함유한 기존의 에폭시 내식성 프라이머에 비해 본 발명에 따른 크로메이트 무함유 내식성 에폭시 프라이머는 건강상의 위험 없이 금속 기판, 특히 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인레스 강, 고강도 스테 인레스 강 합금, 아연도금강 등에서의 일반적인 부식 및 점식을 막는데 유용하다.

Claims (17)

  1. 에폭시 수지,
    경화제, 및
    비-크로메이트 부식 억제 안료
    를 포함하며, 비-크로메이트 부식 억제 안료는 중금속 산화물, 중금속 수산화물 및 이들의 혼합물로부터 선택된 비-크로메이트 부식 억제 안료 첨가제 및 체질 안료를 포함하는 에폭시 내식성 프라이머.
  2. 제1항에 있어서, 에폭시 수지가 에폭시드 당량(WPE) 450 내지 700 및 점도 12000 내지 19000 cps의 값을 갖는 디글리시딜 에테르 비스페놀 A 개질된 에폭시의 비휘발성 분산액으로 구성된 군으로부터 선택되는 프라이머.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에폭시가 최종 프라이머 조성물에 대하여 5 내지 50 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  4. 제2항에 있어서, 상기 에폭시가 최종 프라이머 조성물에 대하여 15 내지 30 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  5. 제2항에 있어서, 경화제가 아민가 300 내지 450의 수계 또는 수희석성의 개 질된 아민 또는 폴리아미도아민 첨가생성물로 구성된 군으로부터 선택되는 프라이머.
  6. 제5항에 있어서, 경화제가 내수성 및 내식성 향상을 위한 소수성 경화제를 더 포함하는 프라이머.
  7. 제5항에 있어서, 상기 경화제가 최종 프라이머 조성물에 대하여 2 내지 20 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  8. 제5항에 있어서, 상기 경화제가 최종 프라이머 조성물에 대하여 5 내지 15 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  9. 제1항에 있어서, 중금속이 Mo, Ce 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 프라이머.
  10. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 안료가 (1) Mo 및 Ce의 1종 이상의 산화물 및 (2) Mo 및 Ce의 1종 이상의 수산화물을 포함하는 프라이머.
  11. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 첨가제가 몰리트리옥시드, 세릭 히드록시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 프라이머.
  12. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 첨가제가 총 안료 조성물에 대하여 10 내지 50 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  13. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 첨가제가 총 안료 조성물에 대하여 20 내지 45 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  14. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 안료가 최종 프라이머 조성물에 대하여 25 내지 60 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  15. 제9항에 있어서, 비-크로메이트 부식 억제 안료가 최종 프라이머 조성물에 대하여 40 내지 55 중량％의 양으로 존재하는 프라이머.
  16. 제10항에 있어서, 안료에서 Ce 대 Mo의 비가 0.5:1 내지 2.5:1인 프라이머.
  17. 제10항에 있어서, 안료에서 Ce 대 Mo의 비가 0.6:1 내지 1.5:1인 프라이머.
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