TWI764461B - 水性塗料與其形成的方法 - Google Patents

水性塗料與其形成的方法

Info

Publication number
TWI764461B
TWI764461B TW109145688A TW109145688A TWI764461B TW I764461 B TWI764461 B TW I764461B TW 109145688 A TW109145688 A TW 109145688A TW 109145688 A TW109145688 A TW 109145688A TW I764461 B TWI764461 B TW I764461B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
water
based paint
salt
tetraalkoxysilane
aqueous solution
Prior art date
Application number
TW109145688A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202126756A (zh
Inventor
廖凱偉
湯偉鉦
游雅婷
黃云珊
魏宇昆
蔡承洋
蘇一哲
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Publication of TW202126756A publication Critical patent/TW202126756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI764461B publication Critical patent/TWI764461B/zh

Links

Landscapes

  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本揭露提供之水性塗料的形成方法，包括：(a)將四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液，與三烷氧基烷基矽烷反應形成寡聚物，其中金屬鹽包括釩鹽、鈦鹽、或鋯鹽；(b)取該寡聚物與二氧化矽膠體粒子反應形成改質寡聚物；以及(c)取該改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應形成水性塗料。

Description

水性塗料與其形成的方法
本揭露關於水性塗料，更特別關於水性塗料的形成方法。
全球金屬前處理/防蝕塗料市場需求約170萬噸、40億美金，亞洲地區約占37%，而廣泛應用材料有磷酸鹽與鉻酸鹽(86%)、無鉻塗料(1%)及其他(13%)。目前金屬皮膜處理防蝕性以六價鉻系最佳，但隨著環保意識上升與國際規範愈趨嚴格，無鉻塗裝為環保新技術發展主軸。另外，傳統水性塗料中添加大量界面活性劑，達到穩定分散粒子，然而其乾燥成膜後，界面活性劑的親水基會吸水而導致塗膜防蝕性下降。
綜上所述，目前亟需新的無鉻水性防蝕塗料。
本揭露一實施例提供之水性塗料的形成方法，包括：(a)將四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液，與三烷氧基烷基矽烷反應形成寡聚物(oligomer)，其中金屬鹽包括釩鹽、鈦鹽、或鋯鹽；(b)取該寡聚物與二氧化矽膠體粒子(colloidal silica)反應形成改質寡聚物；以及(c)取該改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應形成水性塗料。
本揭露一實施例提供之水性塗料，包括：改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應而成的產物；其中該改質寡聚物係由寡聚物與二氧化矽膠體粒子(colloidal silica)反應而成；其中該寡聚物係由四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液與三烷氧基烷基矽烷反應而成。
本揭露一實施例提供之水性塗料的形成方法：(a)將四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液，與三烷氧基烷基矽烷反應形成寡聚物(oligomer)，其中金屬鹽包括釩鹽、鈦鹽、或鋯鹽；(b)取寡聚物與二氧化矽膠體粒子反應形成改質寡聚物；以及(c)取改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應形成水性塗料。在一些實施例中，四烷氧矽烷與金屬鹽之重量比可介於約1:0.01至1:0.3之間，例如約1:0.01-0.05、約1:0.05-0.10、約1:0.10-0.15、約1:0.15-0.20、約1:0.20-0.25、約1:0.25-0.3等，但不限於此。若金屬鹽之比例過低，則形成之皮膜電化學交流阻抗值較低，表示皮膜腐蝕抑制能力較不足，防蝕性較差；若金屬鹽之比例過高，則形成之塗料pH可能過低影響皮膜緻密性。四烷氧矽烷與三烷氧基烷基矽烷之重量比介於1:0.1至1:3.0之間，例如1:0.1-0.5、1:0.5-1.0、1:1.0-1.5、1:1.5-2.0、1:2.0-2.5、或1:2.5-3.0等，但不限於此。若三烷氧基烷基矽烷之比例過低，則寡聚物安定性可能不足易膠化，皮膜疏水性不足使親水腐蝕因子容易滲透至基材。若三烷氧基烷基矽烷之比例過高，則寡聚物可能較疏水，塗料相分離產生懸浮物。在一些實施例中，四烷氧矽烷與二氧化矽膠體粒子之重量比介於1:0.2至1:1.5之間，例如約1:0.2-0.4、1:0.4-0.5、1:0.5-0.7、1:0.7-0.9、1:0.9-1.2、1:1.2-1.3、1:1.3-1.4或1:1.4-1.5等，但不限於此。若二氧化矽膠體粒子之比例過低則皮膜緻密性可能不足。若二氧化矽膠體粒子之比例過高，則皮膜親水性可能過高。在一些實施例中，四烷氧矽烷與三烷氧基環氧基矽烷之重量比介於1:1.0至1:10.0之間，例如約1:1.0-2.0、1:2.0-2.5、1:2.5-3.0、1:3.0-4.0、1:4.0-5.0、1:5.0-6.0、1:6.0-7.0、1:7.0-8.0、1:8.0-9.0、或1:9.0-10.0等，但不限於此。若三烷氧基環氧基矽烷之比例過低則塗料安定性不足、皮膜與基材附著性不足；若三烷氧基環氧基矽烷之比例過高，則塗料相分離產生懸浮物。
在一些實施例中，四烷氧矽烷包括四甲氧基矽烷(Tetramethoxysilane，TMOS)、四乙氧基矽烷(Tetraethoxysilane，TEOS)、四丙氧基矽烷(Tetrapropoxysilane，TPOS)或上述之組合。在一些實施例中，三烷氧基烷基矽烷包括甲基三甲氧基矽烷(Methyltrimethoxysilane)、甲基三乙氧基矽烷(Methyltriethoxysilane)、聚乙二醇改質三烷氧基矽烷(Polyethyleneglycol-modified trialkoxysilane)或上述之組合。在一些實施例中，三烷氧基環氧基矽烷包括3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane)、3-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-triethoxysilane)或上述之組合。本揭露藉由導入雙官能基、三官能基等矽氧烷前趨物進行共聚合，可以合成半線性ladder結構之sol-gel氧化矽材料，擁有較佳成膜性。
在一些實施例中，釩鹽的酸性水溶液的pH值約為2至4之間，例如pH約為3，但不限於此。鈦鹽或鋯鹽的酸性水溶液的pH值約為4至5之間，但不限於此。若pH過低，則金屬鹽的水溶液不穩定易析出固體或影響皮膜緻密性；若pH過高，則塗料安定性不足。在一些實施例中，金屬鹽的酸性水溶液的酸包括磷酸、醋酸或上述之組合。本揭露利用sol-gel氧化矽材料的pH等電點(isoelectric point)特性，控制反應pH值，當pH低時氧化矽無機粒子材料表面呈現親水性，有利無機粒子分散於水相溶液，乾燥過程中待其中酸揮發後，pH值上升促進sol-gel塗膜交聯，塗膜表面恢復電中性不吸水，因此能達到良好防水防蝕性。
在一些實施例中，二氧化矽膠體粒子的粒徑介於約15至30nm之間，例如約15nm、20nm、25nm、30nm等，但不限於此。若二氧化矽膠體粒子的粒徑過小，則膠體粒子易聚集沉澱；若二氧化矽膠體粒子的粒徑過大，則分散性不足使塗料混濁。
在一些實施例中，更包括添加助劑、水性樹脂或上述之組合，至水性塗料內。助劑可為消泡劑、成膜助劑或上述之組合，但不限於此。水性樹脂可為聚醋酸乙烯酯系(Polyvinyl acetate, PVAc)、丙烯酸系(Acrylic)或上述之組合，但不限於此。水性樹脂添加量約50~75wt%，若水性樹脂添加量過少，則形成之皮膜耐彎曲性不足，不利加工。若水性樹脂添加量過多，則形成皮膜之防蝕性下降。
本揭露另一實施例提供一種水性塗料，包括：改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應而成的產物，其中改質寡聚物係由寡聚物與二氧化矽膠體粒子反應而成，其中寡聚物係由四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液與三烷氧基烷基矽烷反應而成。水性塗料與前述類似，在此不重述。
本揭露開發將不同種類矽氧烷前趨物，以sol-gel方法包覆含金屬氧化合物製備混成樹脂塗料，可以直接替代鈍化皮膜，材料設計上需具良好成膜性、與金屬附著性/烤漆附著性，以及從材料化學交聯設計，滿足傳統鈍化製程的設備，使金屬加工廠不須大幅變動設備，可加速導入新技術，兼顧水性化、自分散交聯設計，滿足金屬鈍化防蝕需求。
為讓本揭露之上述內容和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，作詳細說明如下：[ 實施例 ]
實施例1 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(Tetraethoxysilane，TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(Methyltriethoxysilane，A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時。接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane，A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值3.09，黏度2.27 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例2 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值2.99，黏度2.27 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例3 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值3.07，黏度3.36 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例4 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值2.99，黏度3.34 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例5 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值2.87，黏度3.71 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例6 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值3.02，黏度3.12 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
實施例7 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，得到水性塗料。上述水性塗料中的成分用量如表1所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份17.85%，pH值2.96，黏度3.14 cps，平均粒徑69.74 nm，Zeta potential -2.67 mV。
表1
TEOS (g) A162 (g) A187 (g) CT20DH dispersion (g) NaVO3 (g) H3 PO4 (g) pH
實施例1 2.145 5.355 15 7.5 0.341 0.260 3.09
實施例2 2.145 5.355 15 7.5 0.228 0.174 2.99
實施例3 3.750 3.750 15 7.5 0.341 0.260 3.07
實施例4 3.750 3.750 15 7.5 0.228 0.174 2.99
實施例5 3.750 3.750 15 7.5 0.114 0.087 2.87
實施例6 5.355 2.145 15 7.5 0.341 0.260 3.02
實施例7 5.355 2.145 15 7.5 0.228 0.174 2.96
比較例1 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中(未添加TEOS)，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，結果溶液有懸浮物。上述的成分用量如表2所示。
比較例2 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)混合於水中(未添加A162)，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，結果溶液有懸浮物。上述的成分用量如表2所示。
比較例3 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續反應至隔夜(未添加A187)，結果溶液有懸浮物。上述的成分用量如表2所示。
比較例4 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜(未添加CT20DH)，結果溶液有懸浮物。上述的成分用量如表2所示。
比較例5 將磷酸(換算後約0.36g)水溶液與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中(未添加NaVO3 )，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜。上述的成分用量如表2所示。
比較例6 將磷酸(換算後約0.18g)水溶液與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中(未添加NaVO3 )，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜。上述的成分用量如表2所示。
表2
TEOS (g) A162 (g) A187 (g) CT20DH dispersion (g) NaVO3 (g) H3 PO4 (g) Remarks
比較例1 - 7.5 15 7.5 0.341 0.260 懸浮物
比較例2 7.5 - 15 7.5 0.341 0.260 懸浮物
比較例3 2.145 5.355 - 7.5 0.341 0.260 懸浮物
比較例4 2.145 5.355 15 - 0.341 0.260 懸浮物
比較例5 2.145 5.355 15 7.5 - 0.360 -
比較例6 2.145 5.355 15 7.5 - 0.180 -
由上表結果可知，添加釩鹽的水性塗料中，需結合矽氧烷化合物及膠體粒子方能維持良好安定性。
比較例7 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與2.145g 四乙氧基矽烷(TEOS)、5.355g 甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入7.5g 二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT30DH，粒徑10nm，固形份約22wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入15g的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜。結果溶液有聚集物產生，顯示膠體粒子的粒徑亦會影響水性塗料之安定性。
比較例8 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85wt%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與2.145g 四乙氧基矽烷(TEOS)、5.355g的甲基三乙氧基矽烷(A162)、7.5g的二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)及15g的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)混合於水中，在常溫下反應隔夜。結果溶液有懸浮物產生。
比較例9 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與2.145g 四乙氧基矽烷(TEOS)、5.355g的甲基三乙氧基矽烷(A162) 混合於水中，在常溫下攪拌3小時後，接著加入15g的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，常溫繼續反應隔夜；之後再加入7.5g的二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘。結果溶液有沉澱物產生。
比較例10 將偏釩酸鈉(NaVO3 )水溶液以85%的磷酸(H3 PO4 )調整至pH2~4，配製釩鹽的酸性水溶液，並將其與2.145g 四乙氧基矽烷(TEOS)、5.355g的甲基三乙氧基矽烷(A162) 混合於水中，在常溫下攪拌3小時後，接著加入7.5g的二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)及15g的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，常溫繼續反應隔夜。結果溶液有懸浮物產生。由上述可知，反應物的添加順序有助於水性塗料的安定性。
實施例8 分別取實施例1至實施例7的水性塗料、比較例5與6的水性塗料、與釩鹽水溶液(依比較例1的配製方式)，以淋塗方式塗佈於酸洗處理後的鋁板基材上，於60℃下烘乾10分鐘後，再於200℃下烘乾10分鐘，以形成塗層。取以六價鉻處理(大同提供)的酸洗鋁板，於60℃下烘乾10分鐘後，再於200℃下烘乾10分鐘。接著以電化學阻抗頻譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)方法測量皮膜阻抗(Ohm∙cm2 )、以ASTM D3359方法測量皮膜附著性，測試結果如表3所示。
表3
塗料例號 皮膜EIS阻抗 (Ohm∙cm2 ) 皮膜附著性 (ASTM D3359)
實施例1 2.19*106 5B
實施例2 3.51*105 5B
實施例3 2.35*106 5B
實施例4 2.02*106 5B
實施例5 1.93*106 5B
實施例6 9.53*105 5B
實施例7 1.52*106 5B
比較例5 2.29*104 5B
比較例6 1.84*105 5B
釩鹽水溶液 6.13*105 5B
六價鉻處理(大同) 1.71*105 5B
由上述可知，直接以釩酸、磷酸(比較例5、6)或鉻酸處理的防蝕阻抗都在104 ~105 Ohm∙cm2 ，而本揭露中水性塗料的皮膜EIS阻抗可達到106 Ohm∙cm2 。
實施例9 取實施例1的水性塗料以淋塗方式塗佈於酸洗處理後鋁板基材上，並取六價鉻處理(大同提供)、BASF Gardobond® 以及Henkel Alodine® 處理的酸洗鋁板皆於60℃下烘乾10分鐘後，再於200℃下烘乾10分鐘，接著以ASTM B117方法進行鹽霧測試。
表4
塗料例號 鹽霧測試 (ASTM B117)
實施例1 ~200 hr
六價鉻處理(大同) ~160 hr
BASF Gardobond® ~72 hr
Henkel Alodine ® ~72 hr
由上述可知，鹽霧試驗比較結果顯示相較於六價鉻處理、BASF Gardobond® 及Henkel Alodine® 皮膜，本揭露之水性塗料表現明顯較佳。
實施例10 配製1N六氟鈦酸(H2TiF6)水溶液(Dihydrogen hexafluorotitanate，購自Alfa Aesar，濃度60wt%)與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，隨即以10wt%的氫氧化鈉溶液(NaOH)調整至pH 4~5。上述的成分用量如表4-5所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份16.5 %，pH值5.1，黏度1.3 cps。
實施例11 配製1N六氟鋯酸(H2ZrF6)水溶液(Dihydrogen hexafluorotitanate，購自Aldrich，濃度50wt%)與四乙氧基矽烷(TEOS)、甲基三乙氧基矽烷(A162)混合於水中，在常溫下攪拌3小時；接著加入二氧化矽膠體粒子溶液(Colloidal silica dispersion，購自AkzoNobel，Lavasil CT20DH，粒徑20nm，固形份約34-35wt%)，於常溫下持續攪拌30分鐘；再加入3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(A187)，於常溫下持續反應至隔夜，隨即以10wt%的氫氧化鈉溶液(NaOH)調整至pH 4~5。上述的成分用量如表4-5所示。水性塗料的物化性質如下：塗料固型份16.0 %，pH值4.5，黏度1.7 cps。
表5
TEOS (g) A162 (g) A187 (g) CT20DH (g) 1N H2 ZrF6 (g) 1NH2 TiF6 (g) pH
實施例10 2.145 5.355 15 7.5 0 6.0 5.1
實施例11 2.145 5.355 15 7.5 6.0 0 4.5
實施例12 分別取實施例10及11的水性塗料，以淋塗方式塗佈於酸洗處理後的鋁板基材上，於60℃下烘乾10分鐘後，再於200℃下烘乾10分鐘，以形成塗層。接著以電化學阻抗頻譜(EIS)方法測量皮膜阻抗(Ohm∙cm2 )、以ASTM D3359方法測量皮膜附著性，測試結果如表6所示。
表6
塗料例號 皮膜EIS阻抗 (Ohm∙cm2 ) 皮膜附著性 (ASTM D3359)
實施例10 3.92*104 5B
實施例11 5.23*105 5B
比較例5 2.29*104 5B
由上述可知，皮膜EIS阻抗比較結果顯示相較於直接以磷酸(比較例5)處理的防蝕阻抗，本揭露的水性塗料(實施例10、11)表現較佳。
實施例13 取實施例10及11的水性塗料以淋塗方式塗佈於酸洗處理後鋁板基材上，於60℃下烘乾10分鐘後，再於200℃下烘乾10分鐘，接著以ASTM B117方法進行鹽霧測試。
表6
塗料例號 鹽霧測試 (ASTM B117)
實施例10 ~114hr
實施例11 ~204 hr
BASF Gardobond® ~72 hr
Henkel Alodine ® ~72 hr
由上述可知，鹽霧試驗比較結果顯示相較於BASF Gardobond® 及Henkel Alodine® 皮膜，本揭露之水性塗料表現明顯較佳。
雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。
無。

Claims (24)

  1. 一種水性塗料的形成方法，包括：(a)將四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液，與三烷氧基烷基矽烷反應形成寡聚物(oligomer)，其中金屬鹽包括釩鹽、鈦鹽、或鋯鹽；(b)取該寡聚物與二氧化矽膠體粒子反應形成改質寡聚物，其中二氧化矽膠體粒子的粒徑介於15nm至30nm之間；以及(c)取該改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應形成水性塗料。
  2. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中四烷氧矽烷與金屬鹽之重量比介於1：0.01至1：0.3之間。
  3. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中四烷氧矽烷與三烷氧基烷基矽烷之重量比介於1：0.1至1：3.0之間。
  4. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中四烷氧矽烷與二氧化矽膠體粒子之重量比介於1：0.2至1：1.5之間。
  5. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中四烷氧矽烷與三烷氧基環氧基矽烷之重量比介於1：1.0至1：10.0之間。
  6. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中四烷氧矽烷包括四甲氧基矽烷(Tetramethoxysilane，TMOS)、四乙氧基矽烷(Tetraethoxysilane，TEOS)、四丙氧基矽烷(Tetrapropoxysilane，TPOS)或上述之組合。
  7. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中三烷氧基烷基矽烷包括甲基三甲氧基矽烷(Methyltrimethoxysilane)、甲基三乙氧基矽烷(Methyltriethoxysilane)、聚乙二醇改質三烷氧基矽烷(Polyethyleneglycol-modified trialkoxysilane)或上述之組合。
  8. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中三烷氧基環氧基矽烷包括3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane)、3-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-triethoxysilane)或上述之組合。
  9. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中該釩鹽的酸性水溶液的pH值介於2至4之間。
  10. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中該鈦鹽或該鋯鹽的酸性水溶液的pH值介於4至6之間。
  11. 如請求項1之水性塗料的形成方法，其中該金屬鹽的酸性水溶液的酸包括磷酸、醋酸或上述之組合。
  12. 如請求項1之水性塗料的形成方法，更包括添加助劑、水性樹脂或上述之組合，至該水性塗料內。
  13. 一種水性塗料，包括：改質寡聚物與三烷氧基環氧基矽烷反應而成的一產物；其中該改質寡聚物係由寡聚物與二氧化矽膠體粒子反應而成，其中二氧化矽膠體粒子的粒徑介於15nm至30nm之間； 其中該寡聚物係由四烷氧矽烷、金屬鹽的酸性水溶液與三烷氧基烷基矽烷反應而成，且該金屬鹽包括釩鹽、鈦鹽、或鋯鹽。
  14. 如請求項13之水性塗料，其中四烷氧矽烷與金屬鹽之重量比介於1：0.01至1：0.3之間。
  15. 如請求項13之水性塗料，其中四烷氧矽烷與三烷氧基烷基矽烷之重量比介於1：0.1至1：3.0之間。
  16. 如請求項13之水性塗料，其中四烷氧矽烷與二氧化矽膠體粒子之重量比介於1：0.2至1：1.5之間。
  17. 如請求項13之水性塗料，其中四烷氧矽烷與三烷氧基環氧基矽烷之重量比介於1：1.0至1：10.0之間。
  18. 如請求項13之水性塗料，其中四烷氧矽烷包括四甲氧基矽烷(Tetramethoxysilane，TMOS)、四乙氧基矽烷(Tetraethoxysilane，TEOS)、四丙氧基矽烷(Tetrapropoxysilane，TPOS)或上述之組合。
  19. 如請求項13之水性塗料，其中三烷氧基烷基矽烷包括甲基三甲氧基矽烷(Methyltrimethoxysilane)、甲基三乙氧基矽烷(Methyltriethoxysilane)、聚乙二醇改質三烷氧基矽烷(Polyethyleneglycol-modified trialkoxysilane)或上述之組合。
  20. 如請求項13之水性塗料，其中三烷氧基環氧基矽烷包括3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane)、3-縮水甘油醚氧丙 基三乙氧基矽烷((3-glycidyloxypropyl)-triethoxysilane)或上述之組合。
  21. 如請求項13之水性塗料，其中該釩鹽的酸性水溶液的pH值介於2至4之間。
  22. 如請求項13之水性塗料，其中該鈦鹽或鋯鹽的酸性水溶液的pH值介於4至6之間。
  23. 如請求項13之水性塗料，其中該金屬鹽的酸性水溶液的酸包括磷酸、醋酸或上述之組合。
  24. 如請求項13之水性塗料，更包括添加助劑、水性樹脂或上述之組合。
TW109145688A 2019-12-31 2020-12-23 水性塗料與其形成的方法 TWI764461B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108148532 2019-12-31
TW108148532 2019-12-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202126756A TW202126756A (zh) 2021-07-16
TWI764461B true TWI764461B (zh) 2022-05-11

Family

ID=77908869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109145688A TWI764461B (zh) 2019-12-31 2020-12-23 水性塗料與其形成的方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI764461B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200813174A (en) * 2006-07-04 2008-03-16 Sigmakalon B V A paint composition
JP2011088787A (ja) * 2009-10-22 2011-05-06 Hitachi Maxell Ltd 反射防止膜用組成物、反射防止膜、反射防止膜の製造方法、反射防止膜付き基材
TW201821552A (zh) * 2016-10-05 2018-06-16 日商三鍵有限公司 塗覆劑組成物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200813174A (en) * 2006-07-04 2008-03-16 Sigmakalon B V A paint composition
JP2011088787A (ja) * 2009-10-22 2011-05-06 Hitachi Maxell Ltd 反射防止膜用組成物、反射防止膜、反射防止膜の製造方法、反射防止膜付き基材
TW201821552A (zh) * 2016-10-05 2018-06-16 日商三鍵有限公司 塗覆劑組成物

Also Published As

Publication number Publication date
TW202126756A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2378416C2 (ru) Водное средство для обработки поверхности металлического материала, способ обработки поверхности и поверхностно обработанный металлический материал
US8147918B2 (en) Water-dilutable sol-gel composition
CN102257178B (zh) 金属材料用表面处理剂
KR100685028B1 (ko) 크롬 프리 저온 경화형 금속 표면처리조성물 및 이를이용한 표면처리강판
CN107353773A (zh) 一种含有石墨烯的水性环氧防腐涂料及其制备方法及应用
SG193573A1 (en) Aqueous corrosion protection formulation based on silanes
CN113292902B (zh) 改性氧化石墨烯防腐涂料及其制备方法
US20190144688A1 (en) Aqueous anti-rust surface treatment composition and surface-coated metal member
CN107043930A (zh) 一种环保新型陶化剂及其制备方法
CN102604514B (zh) 一种无污染水性防锈涂料
KR20020089034A (ko) 금속표면처리용 조성물 및 이의 제조방법
CN104532226A (zh) 一种环保型有机-无机杂化铝合金底漆及其制备方法
CN102585661B (zh) 一种水性防腐蚀涂料
CN105238230A (zh) 一种含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料及制备方法
TWI764461B (zh) 水性塗料與其形成的方法
CN104046971A (zh) 一种有机硅烷-无机盐复合钝化液的制备方法
EP3845610B1 (en) Water-based coating material and method for manufacturing the same
KR100816523B1 (ko) 도금강판용 피복 조성물
CN104968836B (zh) 用于金属表面防腐蚀处理的浓缩液
CN113122131A (zh) 水性涂料与其形成的方法
KR101708795B1 (ko) 화력발전소 가스 열교환소자의 고온 내산성 코팅제 및 그의 제조방법
US20210198522A1 (en) Water-based coating material and method for manufacturing the same
CN110054966B (zh) 一种基于离子交联的自沉积涂膜处理剂及其制备方法和应用
JPS61133277A (ja) めつき線材の薄膜防錆皮膜形成用塗布組成物
KR100681664B1 (ko) 분체도장성이 우수한 크롬프리 표면처리 용액조성물 및이를 피복한 도금강판의 제조방법