TWI814795B - 包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液 - Google Patents
包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液 Download PDFInfo
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Abstract
提供一種用於充分地發揮金屬表面的防蝕等的機能的包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液,及含此的被覆組成物。
一種將包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液。膠質狀二氧化矽粒子的平均粒徑為5nm至500nm,並以SiO2
濃度為0.1質量%至40質量%來含有該膠質狀二氧化矽粒子。三聚氰酸鋅粒子的藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得的一次粒子的長軸長度為50nm至1000nm,且短軸長度為10nm至300nm,長軸與短軸的長度比為2至25,並以其固形分為0.1質量%至50質量%來含有前述三聚氰酸鋅粒子。膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子,以膠質狀二氧化矽:三聚氰酸鋅的質量比為1:0.01至100的比例,膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的合計固形分為0.1質量%至50質量%。液狀介質為水或有機溶劑。一種包含將分散液與樹脂乳液使用液中分散機來進行混合之步驟之被覆用組成物之製造方法。
Description
關於包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液、其製造方法及使用其而成的被覆用組成物。
作為鐵系金屬的金屬表面的防腐蝕劑,已知有三聚氰酸鋅(zinc cyanurate)。
例如,揭示著一種三聚氰酸鉛或三聚氰酸鋅之製造方法,其係將PbO或ZnO與三聚氰酸以100℃至180℃來混合成糊膏狀,並對於所得到的糊膏以50℃至250℃來施加剪切作用(參考專利文獻1)。
揭示著一種在以有機化合物的鋅鹽及/或鉛鹽作為基礎的金屬表面的防腐蝕被覆劑之中,使用巴比妥酸、三聚氰酸等的有機化合物的鋅鹽及/或鉛鹽的組成物(參考專利文獻2)。
揭示著一種針狀或板狀的鹼性三聚氰酸鋅微粒子,其特徵為藉由雷射繞射法所測得的平均粒徑D50
為80nm至900nm,比表面積為20m2
/g至100m2
/g,藉由透過電子顯微鏡觀察所測得的一次粒徑的長軸長度為100nm至800nm、短軸長度為10nm至60nm,長軸/短軸的長度比(軸比)為5至25(參考專利文獻3)。
揭示著一種針狀或板狀的鹼性三聚氰酸鋅微粒子,其特徵為將選自氧化鋅及鹼性碳酸鋅之至少1種與三聚氰酸及水,以三聚氰酸對水之濃度成為0.1質量%至10.0質量之方式來進行調配之混合漿料,在5℃至55℃的溫度範圍,進行使用分散介質之濕式分散藉此製造,藉由雷射繞射法所測得的平均粒徑D50
為80nm至900nm,比表面積為20m2
/g至100m2
/g (參考專利文獻4)。
揭示著一種篩孔1000μm的篩餘物(remains in a sieve)小於1質量%的藉由穿透式電子顯微鏡所測得的一次粒子的長軸為50nm至2000nm、且短軸為20nm至300nm的鹼性三聚氰酸鋅粉末之製造方法,其特徵為,將混合粉末在密閉或開放下在30至300℃的範圍來進行加熱處理,該混合粉末係由氧化鋅、三聚氰酸及水所構成,氧化鋅相對於三聚氰酸的莫耳比為2至3,且混合粉末的水份量為9至18質量%(參考專利文獻5)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭59-031779號公報
[專利文獻2]日本特開昭54-123145號公報
[專利文獻3]日本特開2015-117245公報
[專利文獻4]國際公開第2011/162353號
[專利文獻5]國際公開第2016/006585號
已知三聚氰酸鋅為金屬表面的防蝕機能高,但所得到的粒子為針狀或板狀粒子,該等粒子的粒徑為大,在分散於介質中之情形將會成為漿料狀,在與樹脂混合並製成被覆組成物時,於操作性具有困難之處。
因此,本發明為有鑑於上述情事所完成之發明,目的為提供一種可充分地發揮三聚氰酸鋅的金屬表面的防蝕等的機能的包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液,及含此的被覆組成物。
本發明人等為了解決上述課題,經深入研究之結果發現將膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子作為分散質來分散於液狀介質中時,可得到分散性為良好且穩定的分散液,因而完成本發明。
即,本發明係作為第1觀點為關於一種將包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液。
作為第2觀點係關於如第1觀點之分散液,其中,前述膠質狀二氧化矽粒子的平均粒徑為5nm至500nm,並以SiO2
濃度為0.1質量%至40質量%來含有該膠質狀二氧化矽粒子。
作為第3觀點係關於如第1觀點之分散液,其中,前述三聚氰酸鋅粒子的藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得的一次粒子的長軸長度為50nm至1000nm,且短軸長度為10nm至300nm,長軸與短軸的長度比為2至25,並以其固形分為0.1質量%至50質量%來含有前述三聚氰酸鋅粒子。
作為第4觀點係關於如第1觀點至第3觀點中任一觀點之分散液,其中,包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子的雷射繞射法平均粒徑為80nm至2000nm,並以兩者的合計固形分為0.1質量%至50質量%來含有膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子。
作為第5觀點係關於如第1觀點至第4觀點中任一觀點之分散液,其中,分散質粒子係膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子,以膠質狀二氧化矽:三聚氰酸鋅的質量比為1:0.01至100的比例,膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的合計固形分為0.1質量%至50質量%。
作為第6觀點係關於如第1觀點至第5觀點中任一觀點之分散液,其中,液狀介質為水或有機溶劑。
作為第7觀點為關於一種被覆用組成物,其係包含第1觀點至第6觀點中任一觀點之分散液與樹脂乳液。
作為第8觀點係關於第7觀點之被覆用組成物,其中,樹脂乳液係選自由丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂、丙烯酸-聚矽氧系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、苯乙烯系樹脂、乙烯系樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯系樹脂、丙烯系樹脂、酯系樹脂、環氧系樹脂、烯烴系樹脂、酚系樹脂、醯胺系樹脂、乙烯醇系樹脂、氟系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、鄰苯二甲酸系樹脂、聚矽氧系樹脂及氯乙烯系樹脂所構成之群組之1種或2種以上的樹脂的水包油型乳液。
作為第9觀點係關於如第7觀點或第8觀點之被覆用組成物,其中,分散液中之固形分與樹脂乳液中之樹脂成分,以(分散體中之固形分):(樹脂乳液中之樹脂成分)的質量比為1:0.1至10的比例,被覆用組成物中之全固形分為1質量%至70質量%。
作為第10觀點為關於一種被覆膜,其係將如第7觀點至第9觀點中任一觀點之被覆用組成物,藉由旋轉塗佈、桿塗佈、輥塗佈或浸漬塗佈來塗佈成為膜厚0.1μm至100μm。
作為第11觀點為關於一種如第1觀點至第6觀點中任一觀點之分散液之製造方法,其係包含將二氧化矽溶膠、與三聚氰酸鋅粒子或其漿料使用液中分散機來進行混合之步驟。
作為第12觀點係關於如第11觀點之製造方法,其中,液中分散機為砂磨機、玻珠研磨機、磨碎機或珠磨機。
作為第13觀點為關於一種如第7觀點至第9觀點中任一觀點之被覆用組成物之製造方法,其係包含將第1觀點至第6觀點中任一觀點之分散液、與上述樹脂乳液使用液中分散機來進行混合之步驟。
作為第14觀點為關於一種如第7觀點至第9觀點中任一觀點之被覆用組成物之製造方法,其係包含將二氧化矽溶膠、三聚氰酸鋅粒子或其漿料、與樹脂乳液使用液中分散機來進行混合之步驟。
作為第15觀點係關於如第13觀點或第14觀點之被覆用組成物之製造方法,其中,液中分散機為攪拌機、旋轉剪切型攪拌機、膠體研磨機、輥磨機、高壓噴射式分散機、超音波分散機、容器驅動型磨機、介質攪拌磨機或揉合機。
由膠質狀二氧化矽粒子在液中穩定分散來看,膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子帶來相乘性的分散穩定效果,膠質狀二氧化矽粒子有助於分散穩定效果,三聚氰酸鋅粒子亦發揮所謂的穩定分散之效果。
由作為分散質粒子的膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散穩定效果為高來看,該等分散於液狀介質中而成的分散液,即使是與樹脂乳液混合時,穩定性亦為良好,於製造被覆組成物等時亦發揮所謂的操作性高的效果。該被覆組成物係由三聚氰酸鋅粒子亦穩定地分散、且在塗佈膜中三聚氰酸鋅粒子為均勻地存在來看,可期待充分地發揮原本三聚氰酸鋅所具有的防蝕等的機能。
[實施發明之最佳形態]
本發明係一種將包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液。
上述膠質狀二氧化矽的平均粒徑係可藉由氮氣吸附法(BET法)來進行測定。一次粒徑(DB
nm)係從藉由BET法所測定的比表面積Sm2
/g,依據(DB
nm)=2720/S之式,所計算的一次粒徑,意味著換算成球狀二氧化矽粒子的粒子直徑。該值係在平均粒徑5nm至500nm、或5nm至200nm、或5nm至100nm、或5nm至50nm的範圍。該等的平均粒徑係可藉由利用電子顯微鏡(穿透式電子顯微鏡)觀察來觀察粒子形狀而確認,其大小係在5nm至500nm的範圍。
膠質狀二氧化矽係可使用該二氧化矽分散於液狀介質中而成的二氧化矽溶膠。該二氧化矽溶膠係以SiO2
濃度時,可使用0.1質量%至40質量%、或0.1質量%至20質量%、或0.1質量%至10質量%的範圍者,作為介質可舉出水性介質及有機介質(有機溶劑)。作為該等二氧化矽溶膠係可使用例如日產化學(股)製、商品名Snowtex。
三聚氰酸鋅係能以(氧化鋅)/(三聚氰酸)換算的莫耳比為1.0至5.0來使用。作為鋅源,可舉出氧化鋅或鹼性碳酸鋅,以換算成氧化鋅時的莫耳比係亦可作為上述的莫耳比來使用。氧化鋅係可使用例如堺化學(股)製的2種氧化鋅。
三聚氰酸係三元酸,藉由二價的鋅反應,從而可製造酸性鹽、中性鹽、鹼性鹽。例如,(氧化鋅)/(三聚氰酸)換算的莫耳比為1.0之情形,可形成相當於Zn(C3
N3
O3
H)的酸性鹽。(氧化鋅)/(三聚氰酸)換算的莫耳比為1.5之情形,可形成相當於Zn3
(C3
N3
O3
)2
的中性鹽。(氧化鋅)/(三聚氰酸)換算的莫耳比為2.5之情形,可形成相當於Zn3
(C3
N3
O3
)2
・2ZnO的鹼性鹽。該等的鹽係可包含結晶水,可形成例如一水合物、二水合物、三水合物。
本發明中係以使用鹼性鹽為較佳,可使用例如Zn3
(C3
N3
O3
)2
・2ZnO・3H2
O。
三聚氰酸鋅粒子並非球狀,而是針狀或板狀之細長的粒子,藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得的一次粒子的長軸長度為50nm至1000nm,且短軸長度為10nm至300nm,長軸/短軸的長度比為2至25。又,三聚氰酸鋅粒子的比表面積為10m2
/g至100m2
/g。
三聚氰酸鋅粒子的藉由雷射繞射法所測得的平均粒徑測定,係使三聚氰酸鋅粒子或包含三聚氰酸鋅粒子的分散液分散在純水中,使用雷射繞射式粒度分布測定裝置(例如,島津製作所(股)、商品名SALD-7500nano),藉此可測定在液中的平均粒徑。於三聚氰酸鋅粒子進行水分散時之雷射繞射法平均粒徑為80nm至20000nm。
三聚氰酸鋅粒子之製造法係有2種製造法:在將原料進行水分散的漿料狀態下使其液相反應之製造法與在將原料作為粉末狀態下使其固相反應之製造法。
在將原料進行水分散的漿料狀態下使其液相反應之製造法,例如,藉由將氧化鋅或鹼性碳酸鋅與三聚氰酸及水,以三聚氰酸濃度成為0.1質量%至10.0質量%濃度來進行調配,並將混合漿料在5℃至55℃的溫度內,使用液中分散機來進行濕式分散,以進行反應與生成物的分散,從而可得到三聚氰酸鋅粒子的漿料。由於三聚氰酸溶解在水中,且該已溶解的三聚氰酸與氧化鋅或鹼性碳酸鋅能快速地反應而促進了粒子成長,故容易成為大粒子。因此,以在55℃以下、或45℃以下來使其反應為較佳。
所得到的漿料係藉由在5℃至55℃使用液中分散機(分散介質)來進行濕式分散,可進行反應與分散,從而得到三聚氰酸鋅的分散液。
濕式分散係使用分散介質來進行。藉由進行使用分散介質的濕式分散,以分散介質衝擊所產生的機械性能量,從而可使選自氧化鋅及鹼性碳酸鋅中之至少1種與三聚氰酸進行化學機械性反應(mechanochemical reaction)。所謂化學機械性反應係指藉由分散介質的衝擊,從多方面賦予氧化鋅、鹼性碳酸鋅或三聚氰酸機械性能量來使其進行化學反應之涵義。
作為分散介質,可舉出例如穩定化氧化鋯製珠粒、石英玻璃製珠粒、鈉鈣玻璃製珠粒、氧化鋁珠粒、或該等的混合物。若考量因分散介質彼此衝擊而使分散介質破碎產生之污染則作為分散介質係以使用穩定化氧化鋯製珠粒為較佳。又,分散介質的大小係例如直徑0.1mm至10mm,較佳為直徑0.5mm至2.0mm。分散介質的直徑若未滿0.1mm,則粉碎介質彼此的衝擊能量為小,故會有化學機械性反應性變弱之傾向。又,分散介質的直徑若大於10mm,則由於分散介質彼此的衝擊能量過大,使得分散介質破碎且污染變多,故為不佳。
進行使用分散介質的濕式分散的裝置(液中分散機)係若為藉由在投入分散介質的容器中添加混合漿料後,進行攪拌使分散介質與氧化鋅、鹼性碳酸鋅或三聚氰酸衝擊,可使氧化鋅或鹼性碳酸鋅與三聚氰酸化學機械性反應者即可,並無特別限定,可舉出例如砂磨機(IMEX(股)製)、Apex Mill(HIROSHIMA METAL & MACHINERY(股)(壽工業(股))製)、磨碎機(NIPPON COKE & ENGINEERING(股)製)、珠磨機(Ashizawa Finetech(股)製)等。尚,用來進行分散介質的攪拌的裝置之旋轉數或反應時間等係可配合所期望的粒徑等來適當調整。
三聚氰酸鋅粒子係在分散液中,以其固形分為0.10質量%至50質量%、或0.1質量%至20質量%、或0.1質量%至10質量%、或0.1質量%至5質量%的範圍來含有。
以該製造法所得到的三聚氰酸鋅粒子之藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得的一次粒子的長軸長度為100nm至800nm,且短軸長度為10nm至60nm,長軸/短軸的長度比為5至25,雷射繞射法平均粒徑為80nm至900nm。將該三聚氰酸鋅的水分散漿料以110℃進行乾燥所得到的三聚氰酸鋅粉末的比表面積為10m2
/g至100m2
/g。
又,使原料在粉末狀態下固相反應之製造法,例如,可藉由將混合粉末在密閉或開放下以30℃至300℃來進行加熱處理從而製造,該混合粉末係由篩孔1000μm的篩餘物未滿1質量%的氧化鋅與三聚氰酸及水所構成,氧化鋅相對於三聚氰酸的莫耳比為2至3,且混合粉末的水分量為9量%至18質量%。由於所得到的三聚氰酸鋅粉末含有水分10質量%左右,故為了去除水分在開放下進行加熱處理,可使用水分設定為未滿1.0質量%的三聚氰酸鋅(例如,日產化學(股)製、商品名Starfine)。於此的加熱處理為工業上大量生產之情形,以使用具有混合手段與加熱手段的粉體混合機來進行為較佳。作為具體的例子,可舉出振動乾燥機、亨舍爾攪拌機、loedige攪拌機、諾塔混合器、旋轉窯等的開放型或密閉型可攪拌混合的加熱式反應槽。以該製造法所得到的三聚氰酸鋅,篩孔400μm的篩餘物為未滿10質量%,藉由穿透式電子顯微鏡所測得的一次粒子的長軸長度為50nm至1000nm,且短軸長度為10nm至300nm,長軸/短軸的長度比為2至10,雷射繞射法平均粒徑為0.5μm至20μm。又,所得到的三聚氰酸鋅粉末的比表面積為10m2
/g至100m2
/g。所得到的三聚氰酸鋅粉末的表面電荷,在水系係在pH3至pH10的範圍具有負電荷。因此,從酸性至鹼性區域中對於水的分散性為良好,不僅如此,於調整水系防鏽塗料時與合成樹脂或乳液等的相溶性亦為良好,可得到穩定的水系防鏽塗料。
本發明中作為膠質狀二氧化矽與三聚氰酸鋅之混合方法,可舉出:混合二氧化矽溶膠與三聚氰酸鋅漿料之方法、在二氧化矽溶膠中混合三聚氰酸鋅粉末之方法。
使膠質狀二氧化矽與三聚氰酸鋅的混合液分散之方法,可舉出例如與砂磨機(IMEX(股)製)、Apex Mill(HIROSHIMA METAL & MACHINERY(股)(壽工業(股))製)、磨碎機(NIPPON COKE & ENGINEERING(股)製)、珠磨機(Ashizawa Finetech(股)製)等的進行三聚氰酸鋅的濕式分散的裝置相同的裝置。尚,用來進行分散介質的攪拌的裝置之旋轉數或反應時間等若配合所期望的粒徑等來適當調整即可。所得到的包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液的雷射繞射法平均粒徑係80nm至2000nm、或80nm至1000nm、或10nm至500nm,並以兩者的合計固形分為0.1質量%至50質量%來含有膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子。
膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子係以膠質狀二氧化矽:三聚氰酸鋅的質量比為1:0.01至100的比例、或1:0.1至10的比例,膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的合計固形分係以0.1質量%至50質量%、或0.1質量%至30質量%、或0.1質量%至20質量%為較佳。
所得到的包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液,該液狀介質為水性介質或有機溶劑,可藉由旋轉蒸發器等所致之蒸發法將水性介質取代成為有機溶劑。
作為有機溶劑係可使用醇、二醇、酯、酮、含氮溶劑、芳香族系溶劑。作為該等的溶劑可示例例如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、甘油、乙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙酮、甲基乙基酮、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、甲苯、二甲苯、二甲基乙烷等的有機溶劑。又,亦可使用聚乙二醇、聚矽氧油、包含自由基聚合性的乙烯基或環氧基的反應性稀釋溶劑等。
進而,可將二氧化矽粒子的表面以四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲氧基二苯基矽烷、n-丙基三甲氧
基矽烷、n-丙基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、三甲基單乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷等的矽烷偶合劑來進行處理。
上述分散液係可與樹脂乳液進行混合而製造被覆用組成物。
作為樹脂乳液,例如可舉出選自由丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂、丙烯酸-聚矽氧系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、苯乙烯系樹脂、乙烯系樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯系樹脂、丙烯系樹脂、酯系樹脂、環氧系樹脂、烯烴系樹脂、酚系樹脂、醯胺系樹脂、乙烯醇系樹脂、氟系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、鄰苯二甲酸系樹脂、聚矽氧系樹脂及氯乙烯系樹脂所構成的群組之1種或2種以上的樹脂的水包油型乳液。該等樹脂乳液係水性樹脂乳液,可示例pH為7至10、或3至6.5,樹脂固形分為30質量%至65質量%,黏度為20mPa・s至20000mPa・s左右的範圍者。
作為丙烯酸系乳液,可舉出例如Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL DM772、MOVINYL 6520、MOVINYL 6530、陰離子系樹脂乳液、又DIC(股)製、商品名VONCOAT 40-418EF;
作為苯乙烯-丙烯酸系乳液,可舉出例如Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL DM60、MOVINYL 749E、LDM6740、陰離子系樹脂乳液;
作為丙烯酸-聚矽氧系乳液,可舉出例如Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL LMD7523、陰離子系樹脂乳液、又DIC(股)製、商品名VONCOAT SA-6360;
作為乙酸乙烯酯系乳液,可舉出例如Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL 206、非離子系樹脂乳液;
作為乙烯-乙酸乙烯酯系乳液,可舉出例如Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL 109E、非離子系樹脂乳液;
作為環氧系乳液,可舉出例如DIC(股)製、商品名EPICLON H-502-42W等。
上述樹脂乳液係以苯乙烯-丙烯酸系乳液、及丙烯酸-聚矽氧系乳液為較佳。
上述被覆用組成物係可調製成分散液中之固形分與樹脂乳液中之樹脂成分為(分散體中之固形分):(樹脂乳液中之樹脂成分)的質量比為1:0.1至10,被覆用組成物中之全固形分為1質量%至70質量%、或1質量%至50質量%、或1質量%至30質量%。
可將上述膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液、以及上述樹脂乳液,使用液中分散機進行分散來製成被覆用組成物。又亦可將二氧化矽溶膠與三聚氰酸鋅粒子或其漿料、以及樹脂乳液的混合液,使用液中分散機進行分散。
液中分散機可舉出攪拌機、旋轉剪切型攪拌機、膠體研磨機、輥磨機、高壓噴射式分散機、超音波分散機、容器驅動型磨機、介質攪拌磨機及揉合機。
攪拌機係最簡單的分散裝置,可藉由在攪拌槳附近的速度變動或對攪拌槳的衝擊來進行分散。
旋轉剪切型攪拌機係在藉由通過高速的旋轉槳與外部滾筒的狹窄間隙來進行分散之裝置,可藉由在間隙的剪切流動與速度變動來進行分散。
膠體研磨機係可藉由在高速旋轉盤、固定盤間的狹窄間隙的剪切流動來進行分散。
輥磨機係可藉由利用2軸或3軸的旋轉之輥間的間隙的剪切力與壓縮力來進行分散。
高壓噴射式分散機係可藉由將處理液高壓噴射,使其與固定板或處理液彼此衝擊來進行分散。
超音波分散機係可藉由超音波振動來進行分散。
容器驅動型磨機可舉出藉由固定容器內所放入的介質(滾珠)的衝擊、摩擦來進行分散的旋轉磨機、振動磨機、行星磨機。
介質攪拌磨機係使用作為介質的滾珠或珠粒,藉由介質的衝擊力與剪切力來進行分散,可舉出磨碎機或玻珠研磨機。
混合上述之水性分散液與樹脂乳液而成的被覆組成物係可在pH7至10的範圍來進行製造。又,作為鹼成分可以100ppm至10000ppm的比例來添加氨水,並將pH調製成10至11的範圍。
上述被覆用組成物係可被覆於鐵系金屬來形成被覆膜。被覆膜的膜厚係依黏度而有所變化,可設定成例如0.1μm至100μm的範圍。
作為塗佈方法,可舉出旋轉塗佈、桿塗佈、輥塗佈或浸漬塗佈等。
[實施例]
(1)準備下述二氧化矽溶膠。
・水性二氧化矽溶膠A(日產化學(股)製、商品名Snowtex-N40、BET法平均粒徑21.4nm、pH9.4、固形分40.4質量%)
・水性二氧化矽溶膠B(日產化學(股)製、商品名Snowtex-OL40、BET法平均粒徑45.6nm、pH2.3、固形分40.5質量%)
(2)準備三聚氰酸鋅。
・日產化學(股)製、商品名Starfine(雷射繞射法平均粒徑1.7μm、藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得之一次粒子的長軸的長度:400nm至600nm、短軸的長度:50nm至70nm、長軸/短軸的長度比2至10、比表面積15m2
/g、(氧化鋅)/(三聚氰酸)換算莫耳比2.5)
(3)準備樹脂乳液。
・樹脂乳液A(丙烯酸-聚矽氧系乳液、Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL LMD7523、樹脂濃度47.0質量%、陰離子系樹脂乳液)
・樹脂乳液B(苯乙烯-丙烯酸系乳液、Japan Coating Resin(股)製、商品名MOVINYL 749E、樹脂濃度47.0質量%、陰離子系樹脂乳液)
・樹脂乳液C(丙烯酸系乳液、DIC(股)製、商品名VONCOAT 40-418EF、樹脂濃度55.0質量%、陰離子系樹脂乳液)
・樹脂乳液D(環氧系乳液、DIC(股)製、商品名EPICLON H-502-42W、樹脂濃度39.0質量%)
(4)藉由雷射繞射法來測定分散質粒子的平均粒徑。
將包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液利用純水來予以稀釋後,例如使用島津製作所(股)、商品名SALD-7500nano來測定分散質的平均粒徑。
(5)藉由電子顯微鏡來觀察分散液中包含的膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子。
使用穿透式電子顯微鏡(日本電子公司製 JEM-1010)以加速電壓100kV來做觀察。
[實施例1]
在500ml的聚丙烯製容器中,放入水性二氧化矽溶膠A 125g與純水325g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機一邊攪拌,一邊添加三聚氰酸鋅50g,從而調整混合漿料(SiO2
濃度10.1質量%、三聚氰酸鋅的濃度10.0質量%)。接下來,在250ml的聚丙烯製容器中,放入混合漿料150g與直徑0.7-1.0mm的玻璃珠粒180g,將同容器放置在設定為旋轉數165rpm的球磨機旋轉台上,濕式粉碎30小時,從而得到雷射繞射法平均粒徑153nm的分散液。
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水141.8g、28%NH3
0.2g、上述分散液5.9g及樹脂乳液A 58.3g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=8.8的被覆用組成物1。
[實施例2]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水141.8g、28%NH3
0.2g、實施例1中得到的分散液5.9g及樹脂乳液B 58.3g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.3的被覆用組成物2。
[實施例3]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水150.3g、28%NH3
0.2g、實施例1中得到的分散液5.9g及樹脂乳液C 49.8g,利用具備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.4的被覆用組成物3。
[實施例4]
在500ml的聚丙烯製容器中,放入水性二氧化矽溶膠B 125g與純水325g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機一邊攪拌,一邊添加三聚氰酸鋅50g,從而調整混合漿料(SiO2
濃度10.1質量%、三聚氰酸鋅的濃度10.0質量%)。接下來,在250ml的聚丙烯製容器中,放入混合漿料150g與直徑0.7-1.0mm的玻璃珠粒180g,將同容器放置在設定為旋轉數165rpm的球磨機旋轉台上,濕式粉碎30小時,從而得到雷射繞射法平均粒徑216nm的分散液。
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水141.8g、28%NH3
0.2g、上述分散液5.9g及樹脂乳液B 58.3g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=8.9的被覆用組成物4。
[實施例5]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水150.3g、28%NH3
0.2g、實施例4中得到的分散液5.9g及樹脂乳液C 49.8g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.4的被覆用組成物5。
[實施例6]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水128.0g、實施例4中得到的分散液5.9g及樹脂乳液D 70.2g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.7的被覆用組成物6。
[比較例1]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水126.8g、28%NH3
0.2g、水性二氧化矽溶膠A 5.1g及樹脂乳液A 49.8g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.0的比較被覆用組成物1。
[比較例2]
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水154.9g、28%NH3
0.2g、水性二氧化矽溶膠A5.1g及樹脂乳液C49.8g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.5的比較被覆用組成物2。
[比較例3]
在500ml的聚丙烯製容器中,放入純水180g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機一邊攪拌,一邊添加三聚氰酸鋅45g,從而調整混合漿料(三聚氰酸鋅的濃度20.0質量%)。接下來,在250ml的聚丙烯製容器中,放入混合漿料150g與直徑0.7-1.0mm的玻璃珠粒180g,將同容器放置在設定為旋轉數165rpm的球磨機旋轉台上,濕式粉碎30小時,從而得到雷射繞射法平均粒徑858nm的分散液。
在250ml的聚丙烯製容器中添加純水146.9g、28%NH3
0.2g、上述分散液2.9g及樹脂乳液C49.8g,利用裝備有渦輪槳的攪拌機來攪拌2小時,從而得到固形分14質量%、pH=9.5的比較被覆用組成物3。
(6)進行塗覆的試驗板及被覆鋼板
將板厚:0.5mm、尺寸:寬100mm×長度150mm的軟鋼板[SPCC, 光亮精整]使用作為試驗材料。
作為試驗板的製作方法,首先為了去除上述之試驗材料的表面上的油分或髒污,使其含浸在10%NaOH溶液12小時,藉由目視確認試驗板全部被水浸濕後,進而流通純水,利用Nippon Paper Crecia(股)製商品名JK Wiper 150-S的硬式紙,充分地擦拭直到水氣沒有為止。
(塗覆方法)
以桿塗佈將被覆用組成物1至被覆用組成物6、及比較被覆用組成物1至比較被覆用組成物3塗覆在試驗板表面上,以110℃乾燥5分鐘,利用設定為250℃的電爐來進行燒成10分鐘,從而得到被覆鋼板。桿塗佈塗覆之具體的方法係如以下般。
桿塗佈塗覆:將被覆組成物滴入至試驗板,並使用#5桿塗佈機,以濕式塗佈膜厚11.4μm來進行塗覆。
(7)水噴霧試驗
分別的被覆鋼板係使用suga試驗機(股)製的鹽水噴霧試驗機STP-90V-5,根據JIS-Z-2371,在5質量%NaCl水溶液的噴霧氛圍下,以35℃進行24小時的鹽水噴霧試驗藉此來調查防鏽效果。將結果表示於表1中。
◎:無變化。
〇:利用目視紅鏽面積為10%以下。
△:利用目視紅鏽面積為10~50%。
× :利用目視紅鏽面積為50~90%。
××:利用目視紅鏽面積為90%以上。
(8)熱穩定性試驗
將實施例1至實施例6中得到的被覆用組成物1至被覆用組成物6,與比較例1至比較例3中得到的比較被覆用組成物1至比較被覆用組成物3,分別以50℃進行28天的保管,並調查試驗開始前之藉由動態光散射法所測得之平均粒徑(nm),與28天後之藉由動態光散射法所測得之平均粒徑(nm)的變化。藉由動態光散射法所測得之平均粒徑測定係將被膜組成物利用純水來予以稀釋,使用動態光散射法粒徑測定裝置,例如Malvern Instruments LTD製、ZETASIZER Nano series,來測定液中的平均粒徑。將結果表示於表2中。
〇:藉由動態光散射法所測得之平均粒徑(nm)為未滿初期值+10%者。
△:藉由動態光散射法所測得之平均粒徑(nm)為初期值+10%以上未滿20%者。
×:藉由動態光散射法所測得之平均粒徑(nm)為初期值+20%以上者。
又,將實施例1中得到的膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液的穿透式電子顯微鏡(TEM)照片(倍率4萬倍)表示於圖1中。
[產業利用性]
包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液與包含此者的被覆組成物係可使用於金屬表面的防蝕等。
[圖1]圖1為實施例1中得到的膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散液的穿透式電子顯微鏡(TEM)照片(倍率4萬倍)。
Claims (13)
- 一種分散液,其係將包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子分散於液狀介質中而成的分散液,包含膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的分散質粒子的雷射繞射法平均粒徑為80nm至2000nm,並以兩者的合計固形分為0.1質量%至50質量%來含有膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子,分散質粒子係膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子,以膠質狀二氧化矽:三聚氰酸鋅的質量比為1:0.01至100的比例,膠質狀二氧化矽粒子與三聚氰酸鋅粒子的合計固形分為0.1質量%至50質量%。
- 如請求項1之分散液,其中,前述膠質狀二氧化矽粒子的平均粒徑為5nm至500nm,並以SiO2濃度為0.1質量%至40質量%來含有該膠質狀二氧化矽粒子。
- 如請求項1之分散液,其中,前述三聚氰酸鋅粒子的藉由穿透式電子顯微鏡觀察所測得的一次粒子的長軸長度為50nm至1000nm,且短軸長度為10nm至300nm,長軸與短軸的長度比為2至25,並以其固形分為0.1質量%至50質量%來含有前述三聚氰酸鋅粒子。
- 如請求項1至請求項3中任一項之分散液,其中,液狀介質為水或有機溶劑。
- 一種被覆用組成物,其係包含請求項1至請求項4中任一項之分散液與樹脂乳液。
- 如請求項5之被覆用組成物,其中,樹脂乳液係選自由丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂、丙烯酸-聚矽氧系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、苯乙烯系樹脂、乙烯系樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯系樹脂、丙烯系樹脂、酯系樹脂、環氧系樹脂、烯烴系樹脂、酚系樹脂、醯胺系樹脂、乙烯醇系樹脂、氟系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、鄰苯二甲酸系樹脂、聚矽氧系樹脂及氯乙烯系樹脂所構成之群組之1種或2種以上的樹脂的水包油型乳液。
- 如請求項5或請求項6之被覆用組成物,其中,分散液中之固形分與樹脂乳液中之樹脂成分,以(分散體中之固形分):(樹脂乳液中之樹脂成分)的質量比為1:0.1至10的比例,被覆用組成物中之全固形分為1質量%至70質量%。
- 一種被覆膜,其係藉由旋轉塗佈、桿塗佈、輥塗佈或浸漬塗佈將如請求項5至請求項7中任一項之被覆用組成物塗佈成膜厚0.1μm至100μm而成的被覆膜。
- 一種如請求項1至請求項4中任一項之分散液之製造方法,其係包含將二氧化矽溶膠、與三聚氰酸鋅粒子或其漿料使用液中分散機來進行混合之步驟。
- 如請求項9之製造方法,其中,液中分散機為砂磨機、玻珠研磨機、磨碎機或珠磨機。
- 一種如請求項5至請求項7中任一項之被覆用組成物之製造方法,其係包含將請求項1至請求項4中任一項之分散液、與上述樹脂乳液使用液中分散機來進行混合之步驟。
- 一種如請求項5至請求項7中任一項之被覆用組成物之製造方法,其係包含將二氧化矽溶膠、三聚氰酸鋅粒子或其漿料、與樹脂乳液使用液中分散機來進行混合之步驟。
- 如請求項11或請求項12之被覆用組成物之製造方法,其中,液中分散機為攪拌機、旋轉剪切型攪拌機、膠體研磨機、輥磨機、高壓噴射式分散機、超音波分散機、容器驅動型磨機、介質攪拌磨機或揉合機。
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