TW201404479A - 經塗覆之金屬物件 - Google Patents
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Abstract
一種用以塗覆金屬物件之方法,該金屬表面係塗覆一種組成物,此組成物包含聚合物或包含雙組份系統,此系統在施加至金屬表面後進行反應形成聚合物,該組成物係包含70至2700 meq/kg烯烴型雙鍵。雙鍵之存在導致較強之黏著性及較高之抗腐蝕性。
Description
本發明係有關一種以聚合物組成物塗覆金屬物件的方法,該組成物係包含多種不飽和化合物;且亦有關經塗覆之金屬物件本身及其用途。經塗覆之金屬物件可為例如包覆聚合物組成物的金屬管。
欲使用於會暴露在腐蝕促進環境影響下的應用中之金屬粒子可塗覆聚合物材料之保護層,此層係藉由例如擠出塗覆以熔體形式施加至金屬物件。如此不僅阻斷腐蝕促進劑到達金屬表面的通道,亦提供表面某些針對例如應力(諸如摩擦、衝擊或震動)之機械性保護。甚至是在該表面施以塗覆前亦先進行腐蝕控制處理之情況也需要此種保護。此情況下極重要的必要條件是所施加之塗層黏著牢固,因此,即使有機械性損害時,腐蝕促進劑-例如,水或鹽水溶液-不會在塗層下方遷移。
若金屬物件係由例如鋁、鋁合金、鋅或電鍍鋅鋼片構成,目前通常已藉鉻酸鹽處理加以預處理。如此產生鈍化
塗層,具有不僅改善耐腐蝕性且亦改善隨後施加之聚合物組成物的黏著性之效果。然而,隨著新法規諸如EU End of Life Vehicles Directive and the RoHS Directive之施行,許多領域都不再容許使用致癌性含鉻(VI)化合物進行鉻酸鹽處理。此種現象引發對不含鉻(VI)備擇物的極大重視。該等備擇物之實例為鉻(III)-鈍化,但此等備擇物較弱,或使用包含鈦(IV)鹽及/或鋯(VI)鹽之鈍化浴,諸如複合氟化物,例如使用該化合物個別形成氧化鈦或氧化鋯之鈍化塗層。此等種類之鈍化浴中,亦可使用其他金屬鹽,諸如鈷鹽或鈰鹽,例如,扮演某一角色。隨著需求變得更緊急,所得鈍化塗層可作為以熱塑性或熱固性聚合物系統塗覆時的黏著基質,以進一步改善腐蝕控制。
用於腐蝕控制之另一種可能是磷酸鹽處理。磷酸鹽處理是表面技術中一種廣泛使用的技術,其中強黏著性金屬磷酸鹽層係藉金屬表面與磷酸鹽水溶液及/或磷酸水溶液之間的化學反應形成。磷酸鹽處理大多是使用於鋼,但亦可使用於電鍍鋅或鍍鎘之鋼及鋁。磷酸鹽層單獨提供可有效短暫抗腐蝕保護性,其經常足以儲存至後續處理步驟。技術界中,磷酸鹽層極常用為其他後續塗層之基底。
在所有此等情況下,後續塗層對於鈍化塗層或磷酸鹽層之強黏著性相當重要。此強黏著性對於有效的防止氧及電解質滲透至關重要,使得塗層因為例如石屑化之故發生機械損傷的部位,不會發生絲狀腐蝕。絲狀腐蝕為一種發
生於位在有機塗層下之鋼或鋁上發生的一種腐蝕。其特徵為絲線狀子膜遷移。一般是由塗層中缺陷部位或刮痕所導致。必需亦確定塗層與金屬間之強黏著性,使得進一步加工步驟諸如捲邊或彎曲未伴隨有任何之塗層脫層,因為此種脫層亦造成後續絲狀腐蝕。
EP 1 130 066 A1揭示一種經擠塑塗覆之金屬型材,其中有機矽烷組成物作為塗層之黏著基質,藉擠塑施加且由聚醯胺模塑複合物組成。
WO 2009/027429揭示金屬線管的用途,該管表面包覆聚醯胺塗層,用以製造無坑敷設或無砂床之管線。WO 2010/094528揭示一種金屬管線的用途,該管線包覆聚醯胺模塑複合物擠塑塗層,用以製造安置於水中的管線。
US 5 520 223描述一種鍍鋅金屬管材,其表面在預處理後塗覆基於熱塑性彈料、離子交聯聚合物、聚醯胺及/或氟聚合物的模塑複合物。
以此先前技術,藉由阻止入侵水(包括鹽水)及大氣氧,塗覆材料對於腐蝕控制僅有被動之貢獻。然而,大氣氧仍可能擴散穿過塗層。
由先前技術開始,即意在提供用以塗覆金屬物件之聚合物組成物,該組成物對未經處理及對經處理金屬表面兩者皆展現改善之黏著性,同時對腐蝕控制提供主動貢獻。
出乎意料的發現若聚合物組成物包含烯烴型雙鍵則可
達成此項目的。烯烴型雙鍵可存在於聚合物中或所添加之不飽和化合物中。
因此,在最平常的形式下,本發明提供一種藉由該金屬表面與一組成物接觸來製造經塗覆之金屬物件的方法,該組成物包含聚合物或包含雙組份系統,此系統在施加至金屬表面後進行反應形成聚合物,該組成物包含70-2700meq/kg,較佳140-1800meq/kg且更佳350-1350meq/kg烯烴型雙鍵。
本發明進一步提供一種藉由該金屬表面與一組成物接觸所製造之經塗覆金屬物件的方法,該組成物包含聚合物或包含雙組份系統,此系統在施加至金屬表面後進行反應形成聚合物,該組成物包含70-2700meq/kg,較佳140-1800meq/kg且更佳350-1350meq/kg烯烴型雙鍵。
於一具體實施例中,該聚合物或雙組份系統係包含乙烯型不飽和單體單元,其源生自例如不飽和二羧酸,諸如十二碳-2,10-二烯-1,12-二甲酸;可為例如聚醯胺或聚胺基甲酸酯(WO 2009/144089 A1及WO 2009/144094 A1)。
另一具體實施例中,本發明提供一種用以製造經塗覆之金屬物件的方法,其特徵為藉由以下步驟:- 以組成物塗覆金屬表面,該組成物係包含以下組份:a)聚合物或雙組份系統,該系統在施加至金屬表面後進行反應以形成聚合物,且亦有b)不飽和化合物,其包含烯烴型雙鍵,具有藉蒸汽壓滲透壓測定法測定為不大於38 000g/mol且較
佳不大於34 000g/mol之數量平均分子量Mn,且存在量係使得組成物包含70-2700meq/kg,較佳140-1800meq/kg且更佳350-1350meq/kg之此等雙鍵。
在此另一具體實施例中,本發明另外提供一種經塗覆之金屬物件,其係藉由以包含以下組份之組成物塗覆該金屬表面而製得:a)聚合物或雙組份系統,該系統在施加至金屬表面後進行反應以形成聚合物,且亦有b)不飽和化合物,其包含烯烴型雙鍵,具有藉蒸汽壓滲透壓測定法測定為不大於38 000g/mol且較佳不大於34 000g/mol之數量平均分子量Mn,且存在量係使得組成物包含70-2700meq/kg,較佳140-1800meq/kg且更佳350-1350meq/kg之此等雙鍵。
用以塗覆如申請專利範圍之組成物的金屬物件基本上可由任何金屬構成。其實例有鋼、不銹鋼、銅、鋁、鑄鐵、黃銅、鋅、含有此等金屬中之一種作為主成份的合金、電鍍鋅之鋼、鍍鎘之鋼、塗覆鋁之金屬或塗覆金屬合金諸如例如GALFAN之鋼。較佳情況是塗覆表面由鋼、鋅或含有主要成份鋁、鐵或鋅構成的金屬物件。
待塗覆之金屬物件表面可施以用於控制腐蝕之預處理-例如,施以前述鈍化或磷酸鹽處理技術中之一。相同的,使用具有複合作用且選自由以下組成之群的聚合物:
聚丙烯酸酯、α-烯烴及丙烯酸酯之共聚物、聚醚及此等聚合物之混合物;可在腐蝕控制中構成有效支持。然而,亦可塗覆具有未經處理表面的金屬物件。該表面可藉諸如例如噴砂之砂蝕任意進行預處理。
雖然在本發明方法的情況下,較佳係放棄產生含鉻(VI)之鉻酸鹽層的鉻酸鹽處理,但在另一具體實施例中,經鉻酸鹽處理之金屬表面亦可塗覆所申請之組成物。此外,在以所申請之組成物處理之前,該金屬表面亦可依任何其他已知方式預處理,諸如例如US 5 520 223所描述。
為達到強黏著性,除剛提及之任意預處理外,並非必要使用附加之黏著促進劑。因此,較佳係不施加任何附加之黏著促進劑於任意預處理金屬表面。當然,在現成特定情況下,另外施加黏著促進劑(諸如例如環氧樹脂或官能化聚烯烴)亦在本發明範圍內,只要該種作法可達到性能優勢。
待處理之金屬物件具有任一所需形式。其可例如為板材、片材、外殼或型材,諸如例如管線。
申請專利範圍之組成物的聚合物可基本上為任何適於該塗覆之聚合物表面。實例有聚醯胺、聚烯烴、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯及氟聚合物。在此背景下,聚醯胺較佳。
在施加至金屬表面後反應形成聚合物之雙組份系統係樹脂/固化劑組合物。此處所研究之聚合物為例如聚胺基
甲酸酯或環氧樹脂。
可使用於本發明之聚醯胺係自二胺與二羧酸之組合物由ω-胺基羧酸或由對應之內醯胺製備。基本上,可使用任何聚醯胺,例如PA46、PA6、PA66或基於此者與衍生自對苯二甲酸及/或異苯二甲酸(一般鑑定為PPA)的共聚醯胺。於一較佳具體實施例中,該單體單元含有平均至少8個、至少9個或至少10個C原子。當為內醯胺之混合物時,此情況係考慮算術平均值。若為二胺與二羧酸之組合,則此較佳具體實施例中二胺與二羧酸之C原子的算術平均必需為至少8、至少9或至少10。適當之聚醯胺實例如下:PA610(可製自六亞甲基二胺〔6 C原子〕及癸二酸〔10 C原子〕,故此時單體單元中C原子的平均值為8),PA88(可製自八亞甲基二胺及1.8-辛二酸)、PA8(可製自己內醯胺)、PA612、PA810、PA108、PA9、PA613、PA614、PA812、PA128、PA1010、PA10、PA814、PA148、PA1012、PA11、PA1014、PA1212及PA12。聚醯胺之製備為先前技術。此將理解為亦可使用基於該等聚醯胺之共聚醯胺,該種情況下亦可任意的使用諸如己內醯胺之單體。
聚醯胺亦可為聚醚酯醯胺或聚醚醯胺。聚醚醯胺基本上是自例如DE-A 30 06 961得知。其包括作為共聚單體之聚醚二胺。適當之聚醚二胺可藉由還原性胺化或偶聯至丙烯腈且隨之氫化而將對應之聚醚二醇轉化(例如EP-A-0 434 244;EP-A-0 296 852)。其通常具有230至4000
之數量平均分子量;其中聚醚醯胺部分較佳係5至50wt.%。
始自丙二醇之市售聚醚二胺可購自Huntsman稱為JEFFAMIN® D之產品。亦極適用者基本上有始自1,4-丁二醇或1,3-丁二醇之聚醚二胺,或具混合構成之聚醚二胺,例如源自該等二醇之單元的任意或嵌段狀分布。
亦可能使用不同聚醯胺之混合物,其限制條件為相容性充足。相容性聚醯胺組合物係熟習技術者已知,例如,此時可呈列PA12/PA1012、PA12/PA1212、PA612/PA12、PA613/PA12、PA1014/PA12及PA610/PA12之組合物,且亦可為PA11之對應組合物。在不確定之情況下,可藉例行性試驗確定相容性組合物。
於一可能具體實施例中,狹義上使用30至99wt.%,更佳為40至98wt.%且特佳為50至96wt.%之聚醯胺,且亦有1至70wt.%,更佳為2至60wt.%且特佳為4至50wt.%之聚醚酯醯胺且/或聚醚醯胺之混合物。聚醚醯胺在此背景下較為有利。
該聚醯胺較佳係具有大於5000之分子量Mn,尤其是大於8000。在此背景下,較佳係使用末端基團至少部分以胺基形式存在的聚醯胺,因此此者改善黏著性。例如,至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或至少90%之末端基團以胺基末端基團形式存在。具有相對高之胺基末端基團含量的聚醯胺使用二胺或多胺作為鏈轉移劑的製備係先前技術。在此情況下,當製
備聚醯胺時,較佳係使用具有4至44個C原子之脂族、環脂族或芳脂族二胺作為鏈轉移劑。適當之二胺的實例有六亞甲基二胺、十亞甲基二胺、2,2,4-及2,4,4-三甲基六亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、1,4-二胺基環己烷、1,4-或1,3-二甲基胺基環己烷、4,4‘-二胺基二環己基甲烷、4,4‘-二胺基-3,3‘-二甲基二環己基甲烷、4,4‘-二胺基二環己基丙烷、異佛爾酮二胺、間苯二甲基二胺或對苯二甲基二胺。
更佳具體實施例中,使用多胺來同時作為鏈轉移劑及分支鏈劑以製備聚醯胺。此者實例有二伸乙基三胺、1,5-二胺基-3-(β-胺基乙基)戊烷、三(2-胺基乙基)胺、N,N-雙(2-胺基乙基)-N‘,N‘-雙〔2-〔雙(2-胺基乙基)胺基〕乙基〕-1,2-乙烷二胺、樹枝狀高分子且以及聚伸乙基亞胺,更特別是支鏈聚伸乙基亞胺,其可藉田氮丙啶之聚合製得(Houben-Weyl,Methoden der Organischen Chemie,E20冊,第1482-1487頁,Georg Thieme Verlag Stuttgart,1987)且其通常具有以下胺基分布:25至46%一級胺基,30至45%二級胺基及16至40%三級胺基。
已顯現若組成物以及聚醯胺與不飽和化合物包含選自以下之進一步添加物,則對該金屬表面之黏著性得到更進一步之改善。
- 噁唑啉,諸如例如2-乙基-2-噁唑啉、2-苯基-2-噁唑
啉、2-異丙烯基-2-噁唑啉、2-乙基-4-甲基-2-噁唑啉、2-苯基-4-乙基-2-噁唑啉、2-苯基-4-甲基-2-噁唑啉。該噁唑啉可單獨或以混合物形式使用。基於聚醯胺組成物,使用0.05至10wt.%且較佳0.1至5wt.%。
- 雙噁唑啉,諸如例如2,2'-亞甲基雙(2-噁唑啉)、2,2'-伸乙基雙(2-噁唑啉)、2,2'-伸乙基雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-伸丙基雙(2-噁唑啉)、2,2'-四亞甲基雙(2-噁唑啉)、2,2'-六亞甲基雙(2-噁唑啉)、2,2'-八亞甲基雙(2-噁唑啉)、2,2'-對-伸苯基雙(2-噁唑啉)、2,2'-間-伸苯基雙(2-噁唑啉)、2,2'-鄰-伸苯基雙(2-噁唑啉)、2,2'-對-伸苯基雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-間-伸苯基雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-鄰-伸苯基雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-對-伸苯基雙(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2'-間-伸苯基雙(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2'-鄰-伸苯基雙(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2'-雙(2-噁唑啉)、2,2'-雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-雙(4-乙基-2-噁唑啉)、2,2'-雙(4-苯基-2-噁唑啉)。該雙噁唑啉可單獨或以混合物形式使用。基於聚醯胺組成物,使用0.05至10wt.%且較佳0.1至5wt.%。
- 聚噁唑啉,其可藉由噁唑啉之陽離子性開環聚合而製備,實例為前述化合物。基於聚醯胺組成物,可使用0.05至10wt.%且較佳0.1至5wt.%。
- 雙官能性環氧樹脂,諸如例如雙酚二縮水甘油醚或具有至少2之環氧基官能性的環氧樹脂。市場上可取得各式各樣的該等化合物。此情況下,基於聚醯胺組成物,仍使用0.05至10wt.%且較佳0.1至5wt.%。
基於乙醯基苯-甲醛樹脂或環己酮-甲醛樹脂的黏著樹脂。此情況下市場上仍可取得各式各樣的該等化合物。基於聚醯胺組成物的用量亦在0.05至10wt.%範圍內,且較佳係0.1至5wt.%。
當聚醯胺中至少50%末端基團係以胺基形式存在時,此等添加對於改善黏著性特別有效。
聚烯烴係例如聚乙烯或聚丙烯。基本上可使用市售類型。是故,適當者之實例包括以下高、中或低密度直鏈聚乙烯、LDPE、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、等規或無規均聚丙烯、丙烯與乙烯及/或丁-1-烯之任意共聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物等。聚烯烴可藉任何已知方法製備,例如根據Ziegler-Natta,藉由Phillips方法,以二茂金屬或自由基製得。
氟聚合物可為例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、藉三組份諸如例如丙烯、六氟丙烯、氟化乙烯或偏二氟乙烯修飾之ETFE(例如EFEP)、乙烯-三氟乙烯共聚物(E-CTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。
在聚合物、不飽和化合物及前述添加以外,該組成物可包含其他組份,諸如例如衝擊性修飾劑、其他熱塑料、塑化劑、顏料、纖維強化劑、阻燃劑、加工助劑及安定劑。
申請專利範圍所使用之不飽和化合物係包含烯烴型雙鍵,此等雙鍵之作用是為雙重功效。一方面改善對金屬表面之黏著性,另一方面對腐蝕促進化合物-諸如氧-具反應性。結果,藉擴散進入之氧被雙鍵捕集,因此不再穿透至聚合物與金屬或抗腐蝕塗層的界面。此時若雙鍵充分親核性較有利。於一較佳具體實施例中,其不帶有產生超過可能同時存在之+M效應的-M效應或-I效應之取代基。該等取代基之典型實例有羧酸酯基、腈基或氯。
不飽和化合物之分子量存有上限。此點之原因為不飽和化合物必需具有充分之遷移性。如此確認存有足以附著於金屬表面之分率的雙鍵。於本發明一具體實施例中,該聚合物係聚醯胺,及不大於80wt.%之不飽和化合物,較佳不大於60wt.%之不飽和化合物,更佳為不大於40wt.%之不飽和化合物,特佳為不大於20wt.%之不飽和化合物,帶有可附接於聚醯胺之官能基。該等官能基之實例有羧酸酐、羧酸、環氧化物、噁酮、異氰酸酯或碳化二亞胺基團。此策略又另外的確定不飽和化合物的充分遷移性。在許多情況下,若不飽和化合物不含官能基,則本發明優點展現特佳效果。
另一方面,不飽和化合物之遷移性必需不會太高,使
化合物蒸氣壓在整個時間歷程中不會變成揮發性。是故,不飽和化合物之數量平均分子量Mn較佳至少200g/mol,更佳為至少300g/mol且特佳至少400g/mol。
數量平均分子量係藉蒸汽壓滲透壓測定法決定。此係使用Wissenschaftlicher Gerätebau Dr.Ing.Herbert Knauer GmbH,Berlin,Germany之Vapor Pressure Osmometer K-7000完成,根據此儀器03/2007版之手冊操作。應瞭解可使用根據相同技術且達到相同結果的任何其他儀器。
作為不飽和化合物,可利用例如下列類型之物質:- 聚伸烯;- 不飽和羧酸之酯類;- 不飽和醇之酯類;- 單體單元至少部分自二烯衍生的聚合物。
聚伸烯係由下式之重複單元構成
其中n=3至10。其通常藉由環烯烴在置換觸媒存在下進行開環聚合而製備。適當之聚合物的實例有聚伸戊烯、聚伸己烯、聚伸庚烯、聚伸辛烯、聚伸壬烯、聚伸癸烯、聚(3-甲基伸辛烯)、聚(3-甲基伸癸烯)、聚伸十一烯或聚伸十二烯。聚伸烯有時亦稱為聚烯類,相關聚合物有聚戊烯、聚己烯、聚庚烯、聚辛烯等。
聚伸戊烯之製備描述於例如US 3 607 853中。聚伸己
烯係藉丁二烯與乙烯之交替共聚製備。聚伸庚烯之製備係藉由環庚烯之置換反應(例如US 4 334 048),而聚伸辛烯係藉由環辛烯之置換反應(A.Dräxler,Kautschuk+Gummi,Kunststoff 1981,第185至190頁)完成。同法製備更高碳數之聚伸烯。本發明目的亦可使用混合聚伸烯,即不同聚伸烯之共聚物(US 3 974 092;US 3 974 094)或混合物。
不飽和羧酸之酯類係使用單羥基或多羥基醇者,實例有甲基酯、乙二醇單酯或二酯、甘油單酯、二酯或三酯,且亦有新戊二醇或山梨糖醇與油酸、亞麻酸、反油酸、十一烷基酸、芥酸、亞油酸、花生四烯酸及其類似物之對應酯類。作為不飽和羧酸之酯類,亦可使用天然油。
不飽和醇之酯類是衍生自單羧酸、寡羧酸或多羧酸,作為不飽和醇,可利用例如烯丙醇、巴豆醇、油醇及其類似物。其一實例為部分或完全轉酯化產物,可得自聚丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯及不飽和醇,諸如烯丙醇、巴豆醇、油醇或其類似物。此等類型之聚丙烯酸酯展現例如特別是與氟聚合物的良好相容性。
單體單元至少一部分衍生自二烯的聚合物,例如,聚丁二烯、聚異戊間二烯(兩情況皆使用順-1,4、反-1,4或1,2交鏈或其混合物)、苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物諸如SB或SBS或乙烯/C3至C12 α-烯烴/非共軛二烯與20至96,較佳25至85wt.%乙烯之三聚物,最高達12wt.%之非共軛二烯諸如雙環〔2.2.1〕庚二
烯、己-1,4-二烯、二環戊二烯或5-亞乙基原冰片烯。適當之C3至C12 α-烯烴的實例包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或1-十二烷烯,其實例有乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)且亦有乙烯-丁烯-二烯橡膠。腈橡膠,尤其是氯丁二烯橡膠,較不適用,因為雙鍵暴露於腈基及/或氯原子之-I效應,且其反應性因此受損。該等聚合物應採用夠低分子量形式,如聚丁二烯油,例如,或至少數量平均分子量Mn不大於38 000g/mol。若Mn高於此極限,此等聚合物當然可使用,但僅有與例如充分低分子量化合物諸如聚伸辛烯、聚丁二烯油或亞麻子油之混合物。因為申請專利範圍之數量平均分子量Mn代表組成物中存在之所有不飽和化合物的平均值,故過高之Mn可使用低分子量不飽和化合物稀釋調整至該極限之下。
使用聚醯胺作為a)之組份時,需額外謹記在心的是前述橡膠與該聚醯胺可相容。例如,市售EPDM通常具有充分高於申請專利範圍之極限的數量平均分子量Mn。此及非極性特性意指聚醯胺及EPDM不會產生安定之混合物。將該混合物施加至金屬表面可能實際造成雙鍵與金屬表面之間的相互作用,使得EPDM功能部位與金屬接觸,而組成物在最輕機械負載下進行脫層,因為EPDM與聚醯胺之間實際上沒有相黏著。為解決此項問題,基本上使用帶有官能基之EPDM製造聚醯胺EPDM摻合物,該官能基係例如可藉由與順丁烯二酸或反丁烯二酸反應導入之羧酸酐基。此現象之結果是在該摻合物內,EPDM分散於聚
醯胺基質內。此情況下,EPDM功能部位被聚醯胺所封包。因此,其已不再能夠與金屬表面相互作用。同理附帶的亦適用於其他橡膠,諸如例如腈橡膠。該等情況下,橡膠;雙鍵單獨即可滿足捕足氧之功能。因此,此等情況下,根據本發明,附加的添加低分子量不飽和化合物,但可充分移動且與金屬表面相互作用。
特佳者是使用聚伸烯,更特別是聚伸辛烯做為不飽和化合物。適當之聚伸辛烯市售商標為VESTENAMER®。此發展中,採用聚伸烯,更特別是聚伸辛烯連同以羧酸酐基團官能化的橡膠,例如EPM或EPDM,其係作為衝擊修飾劑,且亦有聚醯胺作為a)項之組份。由EP 0 243 595 A2,得知聚醯胺模塑化合物中之聚伸烯與改善耐衝擊強度之聚合物就凹口衝擊強度而言,產生協同作用。
本發明所使用之組成物係藉由混合組份製得。若a)項之組份為聚合物,則混合係於熔體下進行。
組成物可藉先前技術中之任何技術施加至金屬表面,例如藉由擠塑、藉由在加熱--例如借助熱風--的同時施加膠帶或藉由粉末噴灑法或粉末沾浸法或若為樹脂/固化劑系統則藉由噴灑、沾浸、輥壓或展布。若為塗覆,則金屬表面溫度通常介於10℃至300℃範圍內,視所選擇之塗覆方法而定。
擠出塗覆法,如同前文提及之其他方法,係先前技術。詳言之,可參考例如F.Hensen,W.Knappe,H.Potente(eds.),Handbuch der Kunststoff-Extrusionstechnik,
volume II,Hanser Verlag Munich Wien 1986,第321至353頁。
擠出速率應視組成物中存有之雙鍵的濃度而調整。是故,具有低雙鍵分率之組成物僅容許相對低之擠出速率,以達成高度黏著。具有高雙鍵分率之組成物相對的容許較高之擠出速率。組成物之雙鍵分率可藉由改變不飽和化合物之性質及用量而加以調整。
所申請組成物之層頂部亦可在必要時施加一或更多層額外聚合物層。此可藉由後續擠出塗覆達成,可額外或連同所申請之層藉由共擠出一起施加。適當聚合物之實例有熱塑性彈料、包含乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物、氟聚合物諸如氟化橡膠,例如其他橡膠,可任意的包含填料、塑化劑及碳化系統或乙烯之均聚物或共聚物。適當之聚合物係更詳細的描述於US 5 520 223中。使用此等類型之層,可在管線提供例如對抗機械性暴露諸如例如石屑化的更佳保護性。
本發明達到顯著且耐久之塗層對金屬表面的黏著性。而且,得到改善之腐蝕控制。因此,尤其在高腐蝕性環境中,本發明組份產生大幅延長之使用壽命。
本發明另一優點是容許現存塗層中之缺陷(諸如例如位在受損部位或位在焊縫處)得到有效的修補。就此目的而言,對應之組成物可藉由噴灑例如(舉例2K〔2-組份〕聚胺基甲酸酯系統)而施加,或在同時加熱下施加貼片或膠帶,可借助例如擠出焊接裝置操作熔體施加方法。
如此,可讓受損之塗覆系統得到修復,即使是在使用相關種類材料之建築部位或在遠洋亦然。
第一具體實施例中,本發明係使用於機動載具建構或機械工程中。該種情況下,經塗覆之金屬物件係機動載具或機器的一部分,例如燃料管、伺服轉向線、冷卻流體線、剎車線或空調單元線。
第二具體實施例中,該經塗覆之金屬物件為運輸線、配電線、電源連接線或供給或處置線。在該情況下,其係用於例如在集中加熱系統中傳送熱、新鮮水、廢水、瓦斯、空氣、油諸如例如原油、輕油或重油、燃料諸如煤油或柴油例如石化物、鹽水、鹼、研磨介質、採礦或注射材料或粉塵。
第三具體實施例中,該經塗覆之金屬物件為海洋工程之鋼結構組件。海洋工程物為豎立於離岸之外海中的固定結構。該等海洋工程物的實例有風力系統、鑽井平台及燈塔。此情況下,本發明經塗覆之金屬物件較佳為該等海洋工程物之基礎結構中的鋼結構管。海洋工程物之基礎結構為支撐實際基礎單元的區域。當為風能系統時,該基礎結構支撐該塔,包括渦輪及轉子。當為鑽井平台時,該基礎結構支撐該平台,包括上層結構。當為燈塔時,該基礎結構支撐該塔(若存在)及燈。該基礎結構係於潮間帶、潮區以及(任意)氣霧區中之水下結構。該基礎結構包括將其錨接於海床之基礎元件。
海洋風能系統之基礎結構自錨接於海床之基礎元件經
由位在水下之結構延伸至燈塔開始且可位於靜止海平面上方之點。
所使用基礎結構類型的實例係包括下列者:該單樁結構係由空心圓柱形樁所構成。單樁使用於許多近岸之歐洲海上風電園;適用於水深最高約20米的基礎結構。雖然單樁可簡易快速的設置,但其豎立需要沉重的打樁設備。最近已有嘗試使用鑽頭進行較無侵略性之設置。
套管為類似習用電力塔結構的鋼架結構。在其四支腳上,套管以樁來錨接於海床。相對深水中的石油工業中已建立套管結構。相對於單樁,可使用框架結構以節省40至50%之鋼材。是故在較深水中使用此種結構時,工程造價之增加相對小。因為個別結構元件相對小,故易製造且可輕易的運輸及裝置。
三腳架結構係由鋼管所形成的三支腳構成,中心管係裝置於三腳架的中心。三腳架的每一支腳各可座落於一樁或兩樁或更多樁上。打樁時,將中心套管配置在形成之等邊三角形的角點上。樁柱藉橫向支柱彼此連接且經斜撐連接至中心管。中心管未束縛於海床。因為此處使用相對小直徑之鋼管,水深超過20米可採用三腳架。
四腳架為三腳架觀念的修飾版,使用四個而非三個支撐物。此達成深水中基礎剛性增加。
三樁係由錨接於水下之三鋼塔構成。三腳架結構裝置於水上此等鋼塔上。根據製造廠商之資料,三樁基礎適用
於25至50米水深。
此類結構係描述於例如以下刊物中:- Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen [Foundations for offshore wind energy systems], Deutsche Energie-Agentur GmbH, issued 12/09; - Florian Biehl, Kollisionssicherheit von Offshore-Windenergieanlagen [Collision safety of offshore wind energy systems], Stahlbau, volume 78(6), pp. 402-409(2009); - K. Lesny, W. Richwien(editors), Gründung von Offshore-Windenergieanlagen-Werkzeuge für Planung und Bemessung [Foundations for offshore wind energy systems-tools for design and dimensioning], VGE Verlag Glückauf 2008, ISBN: 978-3-86797-035-8; - DE 103 10 708 A1。
進一步之細節可參考EP 2 511 430之內容。
第四具體實施例中,本發明經塗覆之金屬物件係船艦或船舶之建築構件。
此等具體實施例非限制性;本發明經塗覆之金屬物件當然亦可找到其他之適當用途。
藉以下實施例闡釋本發明。
實施例所使用之材料如下:PA1:VESTAMID® L2101,具有過量羧基末端基團的
高黏度PA12擠出模塑化合物;PA2:VESTAMID® ZA4487,未調整之低黏度PA12,具有平衡之羧基與胺基末端基團的比例;PA3:VESTAMID® ZA7295,高黏度PA12,具有過量之胺基末端基團;PA4:VESTAMID® D18,中黏度PA612,具有過量之羧基末端基團;PA5:VESTAMID® ZA7093,中黏度PA612,具有過量之胺基末端基團;TOR 1:VESTENAMER® 6213,反式雙鍵分率約60%之聚伸辛烯;TOR 2:VESTENAMER® 8012,反式雙鍵分率約80%之聚伸辛烯;
90重量份數之聚醯胺PA1至PA5於260℃在WP ZSK 30,33D雙螺桿擠塑機中與10重量份數之TOR 1熔融混合,通過具有25mm篩網套組的熔體過濾系統,之後擠出,在水浴中冷卻且造粒。
此外,根據相同方法使聚醯胺PA3及PA5與TOR2熔融混合。
鋁管藉ALCOA方法清潔(參考資料:Walter
Brockmann,Stefan Emrich,Kleben und Dichten volume 44,9/2000第40頁),隨後以鈦鹽溶液(Granodine 1455,得自Henkel,Germany)潤濕,於空氣流中乾燥,感應加熱至至少240℃之溫度,塗覆實施例1至7之聚醯胺模塑複合物。為對照用,亦相對的進行使用聚醯胺PA1至PA5的塗覆(對照例1至5)。
隨後使用剝離試驗以檢測黏著值是否大於3N/mm,因為必需達成此種黏著值,以防聚醯胺塗層在例如管線捲邊時脫層。此時發現實施例1至7之模塑複合物及對照例2、3及5之聚醯胺具有大於3N/mm之黏著值。聚醯胺PA1及PA4之黏著值小於3N/mm,故後續鹽噴灑試驗不再研究此等聚醯胺。
鹽噴灑試驗中,聚醯胺塗層因切割而受損。切割的進行是使得未經保護之鋁表面隨之暴露於周圍環境下。隨之以氯化鈉於乙酸中之溶液噴灑切割區。
在500小時後及1000小時後,確定絲狀腐蝕。鹽噴灑試驗中,在恰好500小時之後的聚醯胺PA2、PA3及PA5(對照實驗2、3及5)未通過。實施例1及4之塗層在1000小時後(缺胺基末端基團)亦未通過。實施例2、3、5、6及7的塗層,即使在1000小時後,仍未喪失黏著性,亦未發現絲狀腐蝕。
結果列於表1。
Claims (16)
- 一種用以塗覆金屬物件之方法,該金屬表面係塗覆有一種組成物,其包含聚合物或包含雙組份系統,該系統在施加至金屬表面後進行反應以形成聚合物,其特徵為該組成物係包含70-2700meq/kg烯烴型雙鍵。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該烯烴型雙鍵係存在於該聚合物本身中且/或係存在於該雙組份系統本身中。
- 如申請專利範圍第2項之方法,其中該聚合物及/或由該雙組份系統形成之聚合物係包含源生自不飽和二羧酸的乙烯型不飽和單體單元之聚醯胺或聚胺基甲酸酯。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該組成物係包含以下組份:a)聚合物或雙組份系統,該系統在施加至金屬表面後進行反應以形成聚合物,且亦有b)不飽和化合物,其包含烯烴型雙鍵,具有藉蒸汽壓滲透壓測定法測定數量平均分子量Mn不大於38 000g/mol且存在量係使得組成物包含70-2700meq/kg烯烴型雙鍵。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其中所使用之聚合物係選自由聚醯胺、聚烯烴、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯以及氟聚合物所組成之群且/或該雙組份系統係樹脂/固化劑之組合而產生聚胺基甲酸酯或環氧樹脂。
- 如申請專利範圍第4項之方法,其中該不飽和化合物係選自由聚炔烴、不飽和羧酸之酯、不飽和醇之酯以及單體單元至少一部分衍生自二烯的聚合物。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其中製得經塗覆之金屬物件或金屬物件塗層中之缺陷得到修補。
- 一種經塗覆之金屬物件,其係藉以組成物塗覆該金屬表面而製得,該組成物係包含聚合物或包含雙組份系統,此系統在施加至金屬表面後進行反應形成聚合物,其特徵為該組成物係包含70-2700meq/kg烯烴型雙鍵。
- 如申請專利範圍第8項之經塗覆之金屬物件,其中該烯烴型雙鍵係存在於該聚合物本身中且/或係存在於該雙組份系統本身中。
- 如申請專利範圍第9項之經塗覆之金屬物件,其中該聚合物及/或由該雙組份系統形成之聚合物係包含源生自不飽和二羧酸的乙烯型不飽和單體單元之聚醯胺或聚胺基甲酸酯。
- 如申請專利範圍第8項之經塗覆之金屬物件,其中該組成物係包含以下組份:a)聚合物或雙組份系統,該系統在施加至金屬表面後進行反應以形成聚合物,且亦有b)不飽和化合物,其包含烯烴型雙鍵,具有藉蒸汽壓滲透壓測定法測定數量平均分子量Mn不大於38 000g/mol且存在量係使得組成物包含70-2700meq/kg烯烴型雙鍵。
- 如申請專利範圍第8至11項中任一項之經塗覆之金屬物件,其中所使用之聚合物係選自由聚醯胺、聚烯烴、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯以及氟聚合物所組成之群且/或該雙組份系統係樹脂/固化劑之組合而產生聚胺基甲酸酯或環氧樹脂。
- 如申請專利範圍第11項之經塗覆之金屬物件,其中該不飽和化合物係選自由聚炔烴、不飽和羧酸之酯、 不飽和醇之酯以及單體單元至少一部分衍生自二烯的聚合物。
- 如申請專利範圍第8至11項中任一項或藉由申請專利範圍第7項方法製得之經塗覆之金屬物件,其中其係機動載具或機器之一部分。
- 如申請專利範圍第8至11項中任一項或藉由申請專利範圍第7項方法製得之經塗覆之金屬物件,其中其係運輸線、配電線、電源連接線或供給或處置線。
- 如申請專利範圍第8至11項中任一項或藉由申請專利範圍第7項方法製得之經塗覆之金屬物件,其中其係用於海洋工程之鋼構組件或船艦或船舶之建築構件。
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