專利名稱：可提供防腐保護(hù)的水可稀釋性涂料組合物的制作方法
目前已知的用于保護(hù)黑色金屬底材的一類涂料組合物至少基本上不含樹(shù)脂而含有鉻。尤其引入注意的是那些含有粒狀金屬的組合物。這類首先發(fā)展起來(lái)的典型的涂料組合物非常簡(jiǎn)單，比如組合物中基本上包括鉻酸和粒狀金屬，它們存在于醇類介質(zhì)中，正如US3,687,738所公開(kāi)的那樣。
后來(lái)又發(fā)展起一種特別有效的用于金屬底材的防腐涂料，它們是如公開(kāi)在US3,907,608上的更為復(fù)雜的組合物。該組合物包括鉻酸或相當(dāng)量的主要為鋅或鋁的粒狀金屬、潤(rùn)濕劑以及由水與高沸點(diǎn)有機(jī)液體組成的液體介質(zhì)。當(dāng)含有如US3,940,280所公開(kāi)的粘度改性劑例如水溶性纖維素醚時(shí)，該組合物具有十分理想的涂覆性能。
該涂料尤其可以用作一種底漆。已經(jīng)知道可以用這種更為復(fù)雜的涂料組合物作為底漆涂覆在黑色金屬表面。US4365003公開(kāi)了在該底漆之上可再涂覆硅酸鹽面漆。另一種可用的面漆是一種可焊接底漆，典型的是富鋅底漆，它們?cè)诘撞倪M(jìn)行電阻焊接之前涂覆，如前面提到的US3940280所述。
眾所周知，這類涂料組合物可含有粒狀金屬如未處理的片狀鋁粉，這樣的鋁粉在水基涂料組合物中可能是不穩(wěn)定的。在這種水基涂料組合物中，標(biāo)準(zhǔn)片狀鋁粉將與組合物中的水反應(yīng)生成氫氣。避免這種問(wèn)題的途徑之一是對(duì)片狀鋁粉表面進(jìn)行涂覆。所用的一種涂料是丙烯酸涂料，它們是由單烯屬不飽和硅烷與帶胺羥基或環(huán)氧基的丙烯酸單體反應(yīng)得到的，見(jiàn)US4213886。然而，該產(chǎn)品所獨(dú)具的有魅力的外觀使之還沒(méi)有被普遍接受。
改進(jìn)該涂料組合物的另一途徑是針對(duì)鉻酸組分的。US4266975認(rèn)為鉻酸組分可以部分地用硼酸替代，但仍需保留部分鉻酸。
對(duì)于用作金屬底材防腐的涂料組合物，它們具有特殊的一類涂料叫“磷化底漆”，其中通常含有鉻酸鋅顏料。減少可能出現(xiàn)的污染問(wèn)題，人們?cè)噲D在這類防腐底漆中不再使用鉻。US4098749公開(kāi)了一種涂料組合物，它包括聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂，一種帶有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，一種硼酸鹽或多磷酸鹽化合物和磷酸。該組合物中可含有金屬粉作為任選組分，并通常含酚醛樹(shù)脂。部分地是由于其樹(shù)脂含量的原因，該涂料組合物不適于替代前述粉狀金屬的復(fù)雜的涂料組合物。
如前所述，防腐涂料可以是底漆和面漆的組合。面漆可以是溶劑型的可焊接富鋅底漆。US4476260提出對(duì)于這種面漆，例如這些富鋅底漆，配制含有顏料鋅、熱塑性或熱固性樹(shù)脂，有機(jī)硅烷以及可選的帶一種或多更多種分散劑的三水合鋁的底漆，可增強(qiáng)底漆的防腐性能。然而這種組合物也不適于替代復(fù)雜的底漆組合物，但作為富鋅面漆與其結(jié)合時(shí)是有用的。
因此，迫切需要一種能象復(fù)雜的底漆組合物一樣得到廣泛接受的涂料組合物。尤其是這樣一種組合物，它能夠避免含六價(jià)鉻的組合物引起的污染問(wèn)題，并且在組合物中避免使用溶劑。
本發(fā)明提供一種水可稀釋性涂料組合物，它們具有十分理想的性能如對(duì)被涂覆鋼鐵部件的防腐性。除防腐性能外，沉積膜對(duì)底材有良好的涂膜粘接性。對(duì)于一些小的螺紋部分，如螺紋接合件，該涂料可以是一種非螺紋填孔涂料，它不僅具有水可稀釋性，而且不含鉻。因此涂覆設(shè)備易于清洗，清洗液也容易并經(jīng)濟(jì)地處理。本發(fā)明的涂料組合物實(shí)質(zhì)上還是一種單組份組合物，因而容易制造、貯存、運(yùn)輸和使用。該組合物還具有稀釋的貯存穩(wěn)定性。
一方面，本發(fā)明涉及的涂料組合物是不含鉻、水可稀釋的，涂覆并熱固化在底材上，給底材提供防腐性。該組合物包括水性介質(zhì)以及(A)高沸點(diǎn)有機(jī)液體；(B)粒狀金屬；(C)增稠劑；(D)硅烷粘合劑，占組合物總重量的約3-20％重量；(E)潤(rùn)濕劑。
另一方面，本發(fā)明涉及的組合物是指上面所提到的成分，其中可任選(A)、(C)、(E)組分中的一種或多種。這種相關(guān)的組合物可包括摻合物，它們是制備完全的水可稀釋涂料組合物的前體。摻合物可以是下列物質(zhì)如(A)、(D)和(E)，或(A)+(B)+(D)，或含硼酸和(D)的水性介質(zhì)，含或不含成分(E)。
本發(fā)明的另一方面是涉及一種被涂覆的底材，它是用一種不含鉻的防腐涂層保護(hù)的，這種涂層是上述涂料組合物沉積并固化的膜。另外本發(fā)明涉及一種帶防腐涂層的底材的制造方法，該方法將上述涂料組合物涂覆在底材上，底材上的涂覆量至少為約500mg/ft2，并將涂覆在底材上的組合物在約650°F以下的溫度下固化至少約5分鐘。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制備水可稀釋涂料組合物的方法。該方法首先含高沸點(diǎn)有機(jī)液體，潤(rùn)濕劑和粒狀金屬的前體混合物摻混在一起，然后向該混合物中混入硅烷粘合劑，該粘合劑可以是與羥乙基纖維素類增稠劑的混合物。所得的組合物可以用水性介質(zhì)稀釋。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備一種涂料組合物的預(yù)混物，該預(yù)混物是潤(rùn)濕劑、硅烷粘合劑、通常不是必須加的硼酸組分與水性的液體介質(zhì)或有機(jī)液體介質(zhì)或者水性介質(zhì)和有機(jī)液體介質(zhì)兩者的混合物隨后的步驟包括將預(yù)混物與粒狀金屬混合得到成品涂料組合物。
本發(fā)明所述的涂料組合物以用于底材的末道漆的形式制備時(shí)，通常簡(jiǎn)單地稱為“涂料組合物”或“面漆組合物”。然而，還可以將它稱為“水可稀釋性涂料組合物”。該涂料組合物所用的液體介質(zhì)，有時(shí)指“水性介質(zhì)”，通常是用水或水與高沸點(diǎn)有機(jī)液體的混合液。其它液體也可以與水混合或與該混合液混合，但優(yōu)選的介質(zhì)中其它液體材料的用量非常少。組合物中的用量通常占組合物總重的30～60％重量。
涂料組合物介質(zhì)中的高沸點(diǎn)有機(jī)液體的沸點(diǎn)在大氣壓下需高于約100℃，而且優(yōu)選地是水溶性的。有用的有機(jī)液體含有碳、氧和氫，并且至少有一個(gè)含氧組分，該組分可以是羥基、氧代基或低分子量的醚基即帶1-4個(gè)碳原子的醚基。因此，方便將這種液體稱作“氧代羥基液體”(oxohydroxyliquids)?；谒稚⑿砸约皟?yōu)選的水可溶性的需要，高分子量的聚合烴不是特別合適，優(yōu)選使用的烴所含碳原子數(shù)低于15，分子量為400或低于400。
構(gòu)成高沸點(diǎn)有機(jī)液體的特殊烴類包括二和四甘醇，二和三丙二醇以及這些二醇的單甲基、二甲基和乙基醚，低分子量的液態(tài)聚丙二醇、雙丙酮醇、低分子量的二甘醇醚和它們的混合物。通常這些液體的用量為組合物總重量的1-30％重量。當(dāng)有機(jī)液體的用量超過(guò)10％重量，如為15-25％重量時(shí)，可以增強(qiáng)涂層的防腐性能。但用量大于30％重量時(shí)，將會(huì)使成本過(guò)高。從經(jīng)濟(jì)上考慮，要使制備方法簡(jiǎn)單并降低組合物中揮發(fā)性組分的用量，優(yōu)選二丙二醇，而用用量最好為組合物重量的1-4％重量。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，有機(jī)液體通常作為單獨(dú)組分加入到組合物中，但有些甚至全部的液體可以用另一種方式添加。在將金屬顆粒在有機(jī)液體介質(zhì)中制備為片狀金屬的場(chǎng)合，它們可以成為漿狀。組合物中如果用到了這種漿狀金屬，就可以向涂料組合物中帶入部分到全部的有機(jī)液體。例如片狀鋁粉漿料中含有25％重量的二丙二醇，因此容易地將1％重量的二丙二醇帶入到整個(gè)組合物中。為了在組合物中投入粒狀金屬鋁，用這種片狀鋁粉漿料是經(jīng)濟(jì)的。因此為了經(jīng)濟(jì)，要求含有鋁粉漿料的這些組合物具有水和高沸點(diǎn)有機(jī)液體組成的合液體介質(zhì)。
通常都希望在涂料組合物中含有增稠劑。增稠劑的用量約為0.05-2.0％重量。它們可以是水溶性纖維素醚，包括羥乙基纖維素類增稠劑(商品名為Cellosize)。合適的增稠劑包括羥乙基纖維素醚、甲基纖維素醚、甲基羥丙基纖維素醚、乙基羥乙基纖維素醚、甲基乙基纖維素醚或它們的混合物。盡管要求這些纖維素醚能溶于水以增大涂料組合物的稠度，但它們不必溶于高沸點(diǎn)有機(jī)液體。組合物中增稠劑的用量小于0.05％重量時(shí)，對(duì)于組合物的增稠是不夠的，而用量大于2％重量時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致組合物粘度增大，不利于施工。優(yōu)選地，為不引起組合物粘度的有害增加，增稠劑的用量最好為總組合物的0.2-1.2％重量。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管期望使用纖維素類增稠劑，因此本發(fā)明可稱其為纖維素增稠劑，但也可以部分甚至全部使用其它類型的增稠劑。其它類增稠劑包括黃原膠、締合增稠劑，如氨基甲酸乙酯締合增稠劑和不含氨基甲酸乙酯的非離子型締合增稠劑，它們通常是不透明的高沸點(diǎn)液體，如沸點(diǎn)高于100℃。其它合適的增稠劑包括改性粘土如高度精選的鋰蒙脫石和有機(jī)改性的活性蒙脫石，但它們不是優(yōu)選的。當(dāng)使用增稠劑時(shí)，增稠劑是作為最后組分添加到配方中的。
涂料組合物中的粒狀金屬通常可以是任何金屬顏料，如精細(xì)分散的鋁、錳、鎘、鎳、不銹鋼、錫、鐵合金、鎂或鋅。粒狀金屬最優(yōu)選的是鋅粉或鋅薄片或鋁粉或鋁薄片。粒狀金屬可以是上述任何金屬的混合物，還可以是合金和它們的金屬互混物。金屬片可與粉狀金屬摻和，但通常只與少量的金屬粉滲和。金屬粉的粒子尺寸一般為所有粒子可通過(guò)100目的篩孔，絕大部分可通過(guò)325目的篩孔(此處“篩孔”為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)篩)。與薄片的片型特征相反，粉末通常是球形的。
在組合物中將粒狀鋅與鋁混合使用的場(chǎng)合，鋁的用量可以非常地少，如少到占粒狀金屬量的約2-5％重量時(shí)還使涂層具有明亮的外觀。通常鋁的用量至少約占顆粒狀金屬重量的10％重量。因此混合粒狀金屬中鋁與鋅的重量比至少約為1∶9。另一方面，從經(jīng)濟(jì)上考慮，鋁的用量不超過(guò)鋅與鋁總重量的50％重量。因而鋁與鋅的重量比可達(dá)1∶1。涂料組合物中粒狀金屬的含量最多不超過(guò)組合物總重量的35％重量，以保證涂膜具有最好的外觀，但要得到理想的涂膜外觀，用量通常至少為約10％重量。如果用到金屬鋁，尤其是沒(méi)有再用其它粒狀金屬時(shí)，鋁的用量將占組合物總重量的1.5-35％重量。通常組合物中用粒狀鋅時(shí)，其用量約占組合物總重量的10-35％重量。如前所述，尤其當(dāng)將金屬制成存在于液體介質(zhì)中的片狀形式時(shí)，金屬可以提供較少量的一些液體如二丙二醇或溶劑油，甚至是以痕量提供一些液體。提供液體的粒狀金屬通常用作漿料，種漿料可直接與其它組合物成分一起使用。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，粒狀金屬也可以干粉狀用于涂料組合物中。
除粒狀金屬外，水可稀釋性涂料組合物中所需的另一種成分是硅烷。本發(fā)明術(shù)語(yǔ)的“硅烷”，或“硅烷粘合劑”是指水可稀釋有機(jī)官能的硅烷。有機(jī)官能團(tuán)可以指乙烯基、2-甲基丙烯?；?、氨基，但優(yōu)選的是增強(qiáng)涂膜性能和組合物穩(wěn)定性的環(huán)氧官能團(tuán)。該粘合劑通常帶-Si(OCH3)3官能團(tuán)。過(guò)去人們總是把硅烷用作表面處理劑，本發(fā)明卻意外地發(fā)現(xiàn)在組合物中硅烷還可以用作粘合劑。因此，本發(fā)明稱其為硅烷粘合劑。它們還可用于穩(wěn)定涂料配料，使之不自動(dòng)發(fā)生有害的反應(yīng)。硅烷似乎可粘合和鈍化粒狀金屬，使組合物配料的穩(wěn)定性增加。而且涂覆之后，涂層的粘接性和防腐性得到了改善。為獲得上述特性，硅烷的用量約占組合物總重量的3-20％重量。硅烷的用量如果少于3％重量將不足以提高配料的穩(wěn)定性和涂層的粘接性。但用量大于20％重量時(shí)，則會(huì)使涂料的成本過(guò)高。通常為提高配料的穩(wěn)定性，同時(shí)節(jié)約成本，硅烷的用量選擇為約5-12％重量。硅烷應(yīng)該是有利地易于分散在水性介質(zhì)中，優(yōu)選地是能溶于水性介質(zhì)中。優(yōu)選地有用的硅烷懸?guī)Лh(huán)氧官能團(tuán)的硅烷，如β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷，4-(三甲氧基甲硅烷基)丁烷-1，2-環(huán)氧化物，γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane。
除直接可用高濃度的硅烷外，硅烷還可作為一種更稀的硅烷預(yù)混物如與稀釋劑混合使用。含有預(yù)混物的硅烷，硅烷含量?jī)H為10％重量，可以與其它組合物成分進(jìn)行摻合。
例如，在用高沸點(diǎn)有機(jī)液體和潤(rùn)濕劑制備前體混合物(潤(rùn)濕劑將在下面的描述中作進(jìn)一步說(shuō)明)的場(chǎng)合，還可進(jìn)一步包括粒狀金屬，可將硅烷直接混合到該前體混合物中，所用硅烷通常是含量大于95％重量的高濃度液體。通常通過(guò)適當(dāng)攪拌混合得到的前體混合物基于100重量份的這種混合物含有約25-40％重量的有機(jī)液體，約4-8％重量的潤(rùn)濕劑和余量的粒狀金屬。在100份該混合物中可加入足夠的硅烷粘合劑，使其占成品涂料組合物總重量的約3-20％重量。隨后添加增稠劑，通常增稠劑的用量占成品涂料組合物總重量的約0.05-2％重量。增稠劑也可與硅烷混合后同時(shí)添加。添加粘合劑之后，可將組合物進(jìn)一步稀釋，使水性介質(zhì)的用量成品涂料組合物總重量的約30-60％重量。
另外，硅烷粘合劑可先與組合物所需的任何其它成分混合，盡管在組合物中硅烷總是在添加粒狀金屬之前加入。例如它可與組合物中的液體成分混合，或者象下面將討論的那樣與其它成分一起制得預(yù)混物。同樣，存在于液體中的硅烷如在稀釋劑中可與涂料組合物中的其它成分混合，這些成分可為固態(tài)或液態(tài)。
可與硅烷預(yù)混的這樣的其它成分包括如潤(rùn)濕劑、或潤(rùn)濕劑加增稠劑，或潤(rùn)濕劑加含硼化合物，或水性介質(zhì)加含硼化合物，其中的含硼化合物將在下面作更詳細(xì)的討論。構(gòu)成這樣的預(yù)混物的液體可包括或不包括水性介質(zhì)，可包括或不包括有機(jī)液體例如前述的高沸點(diǎn)有機(jī)液體。典型的預(yù)混物將在下面考慮配料時(shí)作更詳細(xì)的描述。這種預(yù)混物還可與前述的有機(jī)液體、潤(rùn)濕劑和粒狀金屬的前體混合物進(jìn)行摻混。特別地，前述前體混合物和預(yù)混物都不包括增稠劑，并且不含樹(shù)脂。這種不含樹(shù)脂的預(yù)混物有時(shí)可稱為“預(yù)摻合預(yù)混物”。
在優(yōu)選的總涂料組合物中，為了幫助粒狀金屬的分散，可添加分散劑，即表面活性劑，起潤(rùn)濕劑的作用。合適的這類潤(rùn)濕劑包括如非離子型烷基酚聚乙氧基加合物。另外也可用陰離子型有機(jī)膦酸酯。這樣的表面活性劑的用量通常為成品混合物重量的約0.01-3％重量。
涂料組合物還包括通常所稱的“硼酸組分”或“含硼化合物”。本發(fā)明之所以用“組分”或“化合物”這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)，是為了方便地將工業(yè)可得的原硼酸作為“硼酸”用，盡管還可以用由原硼酸加熱和脫氫后得到的各種產(chǎn)品，如偏硼酸、四硼酸和硼酐。通常只以較小的用量使用，盡管用量可以更大些。還可以用它們的鹽，如40％重量以下或更多的硼酸組分可為硼酸鈉，硼酸鋅或其類似物。硼酸組分的用量應(yīng)至少為約0.1％重量，以提高涂膜的防腐性能。該組分的用量可達(dá)組合物的約10％重量或更多。有利的是，為獲得有效的防腐性能，組合物中含有約0.2-5％重量的硼酸組分，優(yōu)選地含約0.4-0.8％重量。
在組合物中可含有PH值調(diào)節(jié)劑，用于調(diào)整成品組合物的PH值。組合物的PH值范圍通常為約6-7，但可高于7。PH調(diào)節(jié)劑通常選自堿金屬的氧化物和氫氧化物，優(yōu)選的堿金屬為鋰和鈉，用于提高涂層的完整性，或者它們還可以選自元素周期表中IIA和IIB中的金屬的氧化物和氫氧化物，這些化合物可以溶解在水溶液中，如鍶、鋇、鈣、鎂、鋅和鎘的化合物。PH調(diào)節(jié)劑還可以是其它的化合物，如上述金屬的碳酸鹽或硝酸鹽。
涂料組合物中還可含其它組分。其它組分可進(jìn)一步包括磷酸鹽。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到還可用一些含磷取代物，它們甚至可以微溶于水或不溶于水的，例如象磷鐵(ferrophos)之類那樣的顏料。其它組分通常是無(wú)機(jī)鹽，它們一般用于金屬涂覆技術(shù)中以賦予金屬表面一定的防腐性或提高金屬表面的防腐性能。這類物質(zhì)包括硝酸鈣，二元磷酸銨、磺酸鈣、碳酸鋰(也可用作PH值調(diào)節(jié)劑)或其類似物，其用量占涂料組合物總混合量的約0.1-2％重量。這些組份的用量也可以大于約2％重量，這是作為多種用途添加時(shí)，如碳酸鋰既用作防腐劑也用作PH調(diào)節(jié)劑。
如前所述，該組合物中不應(yīng)含鉻，因而在這里可稱為“無(wú)鉻”。所謂不含鉻意味著組合物中優(yōu)選地不含六價(jià)鉻離子，如可由鉻酸或重鉻酸鹽提供的六價(jià)鉻離子。如果出現(xiàn)任何的六價(jià)鉻離子，從環(huán)境考慮最好不應(yīng)超過(guò)痕量，如每平方英尺的涂膜中鉻離子含量應(yīng)少于0.1毫克。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，組合物中可能含有不溶性的鉻，如從部分粒狀金屬中帶來(lái)的金屬鉻，它們可存在于合金中或金屬互混物中。這里所述的組合物中不含樹(shù)脂，優(yōu)選地是完全不含樹(shù)脂，意思是排除所有樹(shù)脂，但可以含極少量如痕量的樹(shù)脂。樹(shù)脂是指通常的合成聚合物樹(shù)脂，它們一般在油漆體系中用作粘合劑。
考慮到貯存穩(wěn)定性，本發(fā)明的組合物通常是一種單組分配方。但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如前所述，可制得一種前體混合物，其中的成分例如包括粒狀金屬、有機(jī)液體和潤(rùn)濕劑。這種混合物可單獨(dú)包裝。其它組分也可作為預(yù)摻合的配料獲得，如硅烷粘合劑與潤(rùn)濕劑和硼酸組分中的一種或兩者預(yù)摻合，含或不含增稠劑，它們都可以存在于液體介質(zhì)中。該配料也可以是前面提到的預(yù)混物。其中進(jìn)一步還可包括無(wú)機(jī)鹽，用于提高涂層的防腐性能。在這種配料中，當(dāng)含有潤(rùn)劑含有或沒(méi)有硼酸時(shí)，各成分的含量基于100份總配料為0-約15％重量增稠劑，約15-60％重量硅烷，0-約10％重量(通常是約2-6％重量)硼酸組分，0-約5％重量防腐劑，約10-30％重量潤(rùn)濕劑，平衡量如約20-30％重量液體，如高沸點(diǎn)有機(jī)液體。該配料中加有足夠的水，以使水性介質(zhì)的含量占含水配料約50％重量或更多，但通常為30％重量以下。
成品涂料組合物，不管是整體包裝還是分開(kāi)包裝，都必須制成濃縮料的形式。例如在上述配方中水的含量?jī)H為5-20％重量，然后再在該成品涂料組合物中摻入額外的水，使水的量達(dá)60重量份。一種有代表性的濃縮料中含硼酸，但不含潤(rùn)濕劑。該濃縮料中含有約40-80％重量的硅烷，約1-4％重量的硼酸組分和平衡量的水。如果其中含增稠劑，其含量通常至少為約2％重量，如果有防腐劑，含量一般至少為約0.5％重量，這兩種含量約是基于整包重而言。
如果涂料組合物中用到粒狀金屬鋁，尤其是用到粒狀鋅和鋁兩者，在包裝方式上就會(huì)有所變化。最優(yōu)選的是用鋅與鋁的混合物，并首先制得由約10-15％重量的潤(rùn)濕劑、約2-5％重量的硼酸成分，約15-35％重量的硅烷粘合劑和為使總混合物達(dá)到100％重量的平衡量的水性介質(zhì)構(gòu)成的混合物，它們是易于包裝的。然后，可以將粒狀金屬分散在該混合物中，粒狀金屬通常是薄片狀如片狀鋅粉。還可添加其它水性介質(zhì)，最終得到的含粒狀金屬的分散體中可包括約25-40％重量的粒狀金屬和約40-60％重量的水性介質(zhì)，這兩種含量都是以得到的分散體的總重量為基準(zhǔn)的。
通常還單獨(dú)制備另一種配料前體摻合物，以使粒狀鋁添加到成品涂料組合物中。粒狀鋁通常是片狀鋁粉，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到其它片狀金屬如片狀鋅粉也可與鋁粉一起添加到這種前體摻合物中。這另一種包裝包括約20-35％重量(通常約25-30％重量)的硅烷粘合劑，約20-35％重量(通常約25-30％重量)的高沸點(diǎn)有機(jī)液體，約30-50％重量(通常約35-45％重量)的形狀鋁粉如片狀鋁粉，以構(gòu)成100％重量的這另一種配料。然后通常是約5-20％重量的這另一種配料與約80-95％重量的含金屬的分散體(通常是中分狀鋅加片狀鋁粉)混合得到成品涂料組合物。
即使是制成單組分配方時(shí)，該組合物也具有十分理想的貯存穩(wěn)定性。這也就確定了在稀釋貯存過(guò)程中硅烷的粘合穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性保護(hù)粒狀金屬使之不與組合物中其它組分發(fā)生不良反應(yīng)。這種稀釋的貯存穩(wěn)定性是不希望有的，主要是由于意識(shí)到了粒狀金屬在水可稀釋性體系中的反應(yīng)問(wèn)題，如含粒狀鋅的水性組合物的放氣現(xiàn)象。然而即使貯存幾個(gè)月后，本發(fā)明的單組分包裝的組合物可以是為涂覆用途快速攪拌而配制的散裝的，該組合物可容易地涂覆使用。所得涂層與新制的組合物涂覆得到的涂層一樣，具有十分理想的防腐性和其它涂覆特性。
如果預(yù)摻合的預(yù)混物是用于配制槽液，如其成分包括硅烷粘合劑、水、潤(rùn)濕劑和高沸點(diǎn)無(wú)機(jī)液體，含或不含硼酸組分，已發(fā)現(xiàn)它對(duì)于熟化摻合物是很理想的。這種熟化是在添加粒狀金屬之前進(jìn)行的。熟化可以有助于獲得更好的涂覆性能。通常摻合物的熟化至少需1小時(shí)，最好至少為2小時(shí)到7天。少于1小時(shí)的熟化是不夠的，不能獲得理想的槽液性能，而多于7天的熟化是不經(jīng)濟(jì)的。優(yōu)選的是，預(yù)混合的摻合的熟化時(shí)間為約1-5天。
成品槽液用涂料組合物，不管是新配制的還是貯存的，都可用各種技術(shù)涂覆，為浸漬技術(shù)，包括浸漬流干法和浸漬旋涂法。如果部件允許，還可用簾式淋涂、刷涂或輥涂或它們的結(jié)合。也可以考慮使用噴涂法或它與其它方法的結(jié)合，如噴涂和浸漬，以及噴涂和刷涂。高溫下的被涂物件可以在沒(méi)有徹底冷卻的情況下，通過(guò)如浸漬旋涂法，浸漬流干法或噴涂法進(jìn)行涂覆。
受保護(hù)的底材可以是任何底材，例如陶瓷或類似底材，尤其是金屬底材如鋅或鐵，例如鋼質(zhì)底材。需要考慮的一個(gè)重要方面是任何上述底材都須能承受本發(fā)明涂料的固化條件?！颁\底材”的意思是指鋅、鋅合金底材，或者涂有鋅或鋅合金的金屬如鋼的底材，以及金屬互混物中含鋅的底材。鐵底材可以是合金或金屬互混物。特別對(duì)于金屬底材，最常用的是黑色金屬底材，它們?cè)谕扛驳灼嶂翱蛇M(jìn)行預(yù)處理，如用鉻酸鹽或磷酸鹽處理。這樣底材可被預(yù)處理，以使其帶有如磷酸鐵涂層，涂覆量約為50-100mg/ft2，或磷酸鋅涂層，涂覆量約為200-2,000mg/ft2。
本發(fā)明的涂料組合物涂覆到基材之后，為獲得最好的防腐性能，優(yōu)選地是緊接著熱固化涂覆的涂層。然而，揮發(fā)性涂覆物質(zhì)前先要進(jìn)行簡(jiǎn)單的汽化處理如固化之前先干燥，干燥之后可免除冷卻。干燥溫度，也可看作一種預(yù)固化，可維持在約100°F-250°F之間。干燥時(shí)間為約2-25分鐘。
涂覆過(guò)的底材接著在熱空氣烘箱中對(duì)涂覆在上面的組合物進(jìn)行固化，盡管也可以用其它的固化方法，如紅外烘干和感應(yīng)固化法。涂料組合物將在高溫下熱固化，如約為450°F，但常常是在更高的烘箱空氣溫度下固化。固化過(guò)程中常將至少約450°F的底材溫度作為最高金屬溫度。烘箱的空氣溫度可能更高，如約為650°F。出于經(jīng)濟(jì)上考慮，底材溫度不必超過(guò)約450°F。固化如在熱空氣對(duì)流的烘箱中只需要進(jìn)行幾分鐘。盡管固化時(shí)間可少于5分鐘，但通常更多為約10-40分鐘。當(dāng)然，如果涂層多于一層或如果緊接著涂覆熱固化的面漆，固化的時(shí)間和溫度可能會(huì)受到影響。因此，對(duì)于還將涂覆一層或更多其它涂層或面漆，并接著在更長(zhǎng)的固化時(shí)間下進(jìn)行高溫烘烤的情況，這時(shí)可采用較短的時(shí)間和較低的溫度進(jìn)行固化。對(duì)于還需涂覆不止一層或再涂覆熱固化面漆的情況，第一涂層或底漆層也可只需進(jìn)行如前所述的干燥處理。然后在涂覆了第二涂層或熱固化面漆層后再進(jìn)行固化。
金屬底材上涂料的最終重量會(huì)有很大程度的不同，但通常涂料的量要大于500mg/ft2。涂料量太少將得不到理想的防腐效果。底材上的涂料量最好是大于1,000mg/ft2。才能獲得最好的防腐效果，而且通常的涂料量為約2,000-5,000mg/ft2。本發(fā)明的涂料中，粒狀金屬的量約為400-4,500mg/ft2。
在使用之前，涂覆過(guò)的底材還要涂一層面漆，如用二氧化硅類物質(zhì)。作為面漆用的“二氧化硅類物質(zhì)”是指包括硅酸鹽和膠態(tài)二氧化硅的物質(zhì)。膠態(tài)二氧化膠包括了溶劑型和水溶液體系，從經(jīng)濟(jì)考慮，水基膠態(tài)二氧化硅是最好的。典型的這類膠態(tài)二氧化硅可以包括其它成分，如增稠劑，例如用量在約5％重量以下的上述水溶性纖維素醚。少量的如20-40％重量和通常更少量的膠態(tài)二氧化硅可以用膠態(tài)氧化鋁替代。一般情況下，在涂覆了底漆的底材之上再涂膠態(tài)二氧化硅，可獲得更厚的二氧化硅面漆層。所用的膠態(tài)二氧化硅含有50％重量以下的固體份，但如果面漆采用噴涂法，更濃的二氧化硅一般將需要進(jìn)行沖稀。
當(dāng)面漆中二氧化硅類物質(zhì)是硅酸鹽(酯)時(shí)，它可以是有機(jī)的或無(wú)機(jī)的。有用的有機(jī)硅酸酯包括烷基硅酸酯，如乙基、丙基、丁基和多乙基的硅酸酯；還可以是烷氧基的硅酸酯如乙二醇單乙基硅酸酯。最經(jīng)濟(jì)的有機(jī)硅酸酯是硅酸乙基酯。最好采用無(wú)機(jī)硅酸鹽，因?yàn)樗罱?jīng)濟(jì)，也可獲得最好的防腐性能。通常是用它們的水溶液，但也可用溶劑型分散體。當(dāng)所用的是硅酸鹽時(shí)，“溶液”一詞包括真溶液和水溶膠。優(yōu)選的無(wú)機(jī)硅酸鹽是水性硅酸鹽，它們是水可溶的硅酸鹽，包括鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽和鈉鹽與鋰鹽的混合物，也可用其它相關(guān)的混合物。以硅酸鈉為代表SiO2與Na2O的摩爾比通常為約1∶1到4∶1之間。要獲得最好最經(jīng)濟(jì)的效果，水溶性硅酸鈉是二氧化硅類物質(zhì)中優(yōu)選的。US4,365,003公開(kāi)了用二氧化硅類物質(zhì)作面漆，本發(fā)明在此參考引用。
在二氧化硅類物質(zhì)的面漆組合物中還含有其它組分，如潤(rùn)濕劑和著色劑，但該組合物應(yīng)該是無(wú)鉻的，如前述定義的那樣。該組合物中進(jìn)一步還包括增稠劑和分散劑以及PH調(diào)節(jié)劑，但通常所有這些成分的用量都不超過(guò)面漆組合物的約5％重量，而且常常是更少的，以便增強(qiáng)涂料組合物的穩(wěn)定性，并使涂層更完美。這種二氧化硅類面漆可以用上面提到的各種技術(shù)進(jìn)行涂覆，如浸涂技術(shù)包括浸漬流干燥和浸漬旋涂法。
不管用哪種涂覆方法，涂覆在底材上的面漆量都應(yīng)高于約50mg/ft2。從經(jīng)濟(jì)考慮，固化面漆層的量將不超過(guò)約2,000mg/ft2。這個(gè)范圍是針對(duì)固化的二氧化硅類物面漆而言的。優(yōu)選地，為獲得最好的涂層效果和最經(jīng)濟(jì)的二氧化硅類面漆成本，面漆選用無(wú)機(jī)硅酸鹽，固化的硅酸鹽面漆量為200-800mg/ft2。
對(duì)于二氧化硅類面漆的固化，所選擇的固化條件通常與所用的特殊的二氧化硅類物質(zhì)相一致。對(duì)于膠態(tài)二氧化硅，空氣干燥就足夠，但從效果考慮，所有二氧化硅類面漆都優(yōu)選采用高溫固化。高溫固化可通過(guò)干燥如空氣干燥進(jìn)行。不考慮在前的干燥過(guò)程，較低的固化溫度如約150°F-300°F的溫度對(duì)膠態(tài)二氧化硅和有機(jī)硅酸酯是適用的。對(duì)于無(wú)機(jī)硅酸鹽通常在約300°F-500°F的溫度下固化。一般地，固化溫度在約150°F-800°F或更高如約1,000°F時(shí)都是有用的，這個(gè)溫度是最高金屬溫度。更高的固化溫度下，固化時(shí)間可快到只需約10分鐘，盡管更長(zhǎng)的固化時(shí)間，長(zhǎng)到約20分鐘更為常見(jiàn)。當(dāng)部件所涂覆的水可稀釋性涂料組合物的固化過(guò)程完成之后，部件仍處于高溫狀態(tài)，這時(shí)便可涂覆二氧化硅類面漆?？捎脟娡炕蚪n流干法涂覆，即將高溫部件浸入到面漆組合物中，這樣可使部件進(jìn)行一次驟冷過(guò)程。將部件從面漆組合物中移開(kāi)，并使之流干。這一操作實(shí)現(xiàn)了部分到所有面漆的固化過(guò)程。
使用之前，涂有水可稀釋性涂料組合物涂層的底材也可用其它合適的面漆進(jìn)行涂覆，即，一種油漆或底漆，包括電泳底漆和可焊接底漆，如富鋅底漆，它們可在電阻焊接之前進(jìn)行涂覆。例如US3671331公開(kāi)了這樣一種底漆面漆涂料，它含有粒狀導(dǎo)電顏料如鋅，特別適用于涂在一種涂有另一種涂料組合物的金屬底材上。其它的面涂油漆中包括分散在粘合劑中的顏料或者可以是不含顏料的，如纖維素漆、樹(shù)脂清漆、油性樹(shù)脂清漆如桐油清漆。該油漆可以是溶劑可稀釋的或水可稀釋的，如乳膠樹(shù)脂或水溶性樹(shù)脂，包括改性或可溶性的醇酸樹(shù)脂，或可包含反應(yīng)性溶劑的油漆如聚酯或聚氨酯漆。其它可用的合適的油漆包括油性漆如酚醛樹(shù)脂漆、溶劑可稀釋的醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂，包括聚乙烯醇縮丁醛，以及油-蠟型涂料如亞麻油-石蠟漆。
有趣的是用水可稀釋涂料組合物涂覆過(guò)的底材可形成一種特別適用于電泳沉積油漆的底材。成膜材料的電泳沉積是已經(jīng)公知的技術(shù)，它可以包括存在于電泳槽的中的簡(jiǎn)單成膜材料的電泳沉積涂料，或這樣一種電泳槽液，其中可含有一種或多種顏料、金屬粒子、干性油、染料、填料及其類似物，這種槽液可以是一種分散體是假溶液等等。用作成膜物質(zhì)的公知的樹(shù)脂包括聚酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、丙烯酸酯樹(shù)脂、烴樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂，這些物質(zhì)可與其它的有機(jī)單體和/或聚合物包括碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，如與乙二醇、單羥基醇、醚和酮反應(yīng)。
同樣有趣的是聚羧酸樹(shù)脂可被多官能的氨基化合物增溶，并且包括了干性油改性的多元酸、酯或酸酐，它們能進(jìn)一步與二乙烯基苯或丙烯酸和丙烯酸酯以及可聚合的乙烯基單體反應(yīng)。而且陽(yáng)極沉積的成膜物質(zhì)更令人感興趣。成膜物質(zhì)電泳沉積的廣泛范圍包括它們?cè)陉?yáng)極或陰極底材上的沉積，并可通過(guò)各種技術(shù)使電流通過(guò)槽液。電泳沉積完成之后，將涂覆的底材從槽液中拿出，然后可對(duì)成膜物質(zhì)進(jìn)行固化。固化的時(shí)間和溫度依賴于所選用的成膜物質(zhì)，但通常是在室溫下的空氣固化或在約500°F以下的溫度下強(qiáng)制固化約60分鐘以下，或在更低的溫度下。
另一種面漆可進(jìn)行淬火涂覆。涂有水可稀釋性涂料組合物的底材可進(jìn)行淬火涂覆，如在水可稀釋性涂料熱固化之后，如前所述，用二氧化硅類面漆。部件在高溫時(shí)的淬火涂覆使之與JP-A-53-14746所描述的水性樹(shù)脂溶液相接觸。合適的樹(shù)脂溶液包括醇酸樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂、三聚氰膠樹(shù)脂和尿素樹(shù)脂的溶液。
US4,555,445公開(kāi)的合適的面漆組合物可以是顏料分散體或乳液。它們包括存在于液體介質(zhì)中的共聚物分散體和水溶性乳液以及合適的蠟的分散體。部件可在高溫下如水可稀釋性涂料固化完成后用包括浸漬流法或噴涂法的方法進(jìn)行涂覆。通過(guò)這種淬火涂覆處理，無(wú)需進(jìn)一步加熱就可實(shí)現(xiàn)全部面漆的固化過(guò)程。US5,283,280描述了這種用聚合物溶液、乳液和分散體以及用加熱的槽液進(jìn)行的淬火涂覆。
另一種特別令人感興趣的面漆是一種自泳漆。涂料的這種自動(dòng)沉積使金屬部件無(wú)需外加電壓就可獲得一層基干膠乳的涂層。US3,592,699描述了一種從槽液中獲得的涂層，該槽液含有合適的聚合物膠乳、氧化劑、氟離子和是量的酸，使槽液的PH值維持在約2.5-3.5之間。采用這種酸性組合物配方，槽液可利用金屬的溶解性作為涂料的沉積的推動(dòng)力。最近，US5,300,323公開(kāi)了一種用含添加劑如硼酸的HF水溶液預(yù)處理金屬鋅表面的技術(shù)，它有助于消除自泳涂覆期間出現(xiàn)的針孔。
在涂覆之前，通常都要求除去底材表面的雜物，可通過(guò)徹底的清洗和脫脂處理除去。脫脂處理可用已知的試劑來(lái)完成，如包括硅酸鈉，苛性蘇打、四氯化碳、三氯乙烷等的試劑?？捎蒙虡I(yè)可得的堿性清洗劑清洗，它們同時(shí)可起沖刷和輕微的磨蝕作用，如一種磷酸三鈉—?dú)溲趸c清洗液。除清洗外，對(duì)底材還可進(jìn)行清洗加侵蝕處理。
下面的實(shí)施例描述了本發(fā)明的方法，但主應(yīng)該視為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例中用到了下面的步驟。
測(cè)試樣板的制備除非特別說(shuō)明，測(cè)試樣板通常是4×8英寸的冷軋低碳鋼板。鋼板在涂覆之前首先將其浸入到清洗液中。金屬清洗液中每加侖水含5盎司混合液，混合液包括25％重量的磷酸三鉀和75％重量的氫氧化鉀。該堿性洗液的溫度維持在約150°F-180°F之間。溶液清洗之后，用清洗墊刷洗樣板，清洗墊是一種用磨料浸漬過(guò)的合成纖維的多孔纖維墊。刷洗后的樣板再用水漂洗然后又浸入到清洗液中。樣板從清洗液中取出后用自來(lái)水漂洗，最好再進(jìn)行干燥。
對(duì)測(cè)試部件的涂覆和涂料重量清洗干凈的部件通常被浸入到涂料中進(jìn)行涂覆，然后移開(kāi)并瀝干多余的涂料，有時(shí)可輕輕震動(dòng)，然后立即進(jìn)行烘烤或在室溫下空氣干燥或在適當(dāng)?shù)臏囟认骂A(yù)固化到涂層達(dá)到觸干再進(jìn)行烘烤。在熱空氣對(duì)流的烘箱中烘烤和預(yù)固化所需的溫度和時(shí)間在實(shí)施例中進(jìn)行描述。
樣板的涂料重量一般用每單位表面積的重量表示，首先選擇一塊已知表面積的樣板，涂覆之前稱重，涂覆后再稱重，每單位表面積涂層的量用mg/ft2表示，通過(guò)直接計(jì)算獲得。
軸棒彎曲試驗(yàn)(ASTM-D522)錐形軸棒彎曲試驗(yàn)是通過(guò)ASTM-D522的測(cè)試步驟實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單而言，測(cè)試方法包括使帶涂層的金屬樣板發(fā)生形變，它是通過(guò)將樣板切向緊固到錐形鋼質(zhì)軸棒的表面，然后由軋輥軸承繞錐體的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)迫薄板與軸棒的形狀相一致，在錐體表面角處，使形變角或軋輥軸承弧形移動(dòng)的弧度接近180°。樣板發(fā)生形變之后，用一條涂有壓敏膠的膠帶粘貼在測(cè)試樣板形變部分的涂覆面，然后迅速揭開(kāi)。涂層根據(jù)被粘貼膠帶帶走的漆量進(jìn)行定量計(jì)算，并與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣板比較。
劃格試驗(yàn)首先用一把銳利的刀劃過(guò)金屬樣板上的涂層，第一組平行線相距1/8英寸。然后再劃相同的第二組平行線，它們與第一組線垂直。再用一條涂有壓敏膠的膠帶粘貼在測(cè)試樣板涂覆面劃過(guò)的部分，然后迅速揭開(kāi)，涂層根據(jù)被粘貼膠帶帶走的漆量進(jìn)行定量計(jì)算，并與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣板比較。
防腐性試驗(yàn)(ASTMB117)與評(píng)估被涂覆部件的防腐性是按照對(duì)色漆和清漆的標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)ASTM B-117的方法進(jìn)行測(cè)試的。測(cè)試時(shí)，將部件放置在一容器中保持恒溫，使之暴露于5％重量鹽溶液的稀薄鹽霧中，維持確定的一段時(shí)間，然后用水漂洗，再干燥。被測(cè)部件的腐蝕程度用紅銹的百分比表示。對(duì)于含錐形軸棒形變部分(彎曲部分)的被測(cè)樣板，彎曲腐蝕也可用紅銹的百分比表示。首先進(jìn)行涂覆和彎曲，再將一條壓敏膠帶粘貼在彎曲部分，迅速揭走膠帶。膠帶用作測(cè)定涂層粘接性。樣板用作防腐性試驗(yàn)。
實(shí)施例1
在172克二丙二醇中適當(dāng)攪拌摻入一種潤(rùn)濕劑摻合物，摻合物中含有9.8克的非離子型乙氧基化壬基酚潤(rùn)濕劑(“nenw”)，分子量為396，比重在20/20℃時(shí)為1.0298，和15.2克的又一種非離子型乙氧化壬基酚潤(rùn)濕劑，分子量為616，比重在20/20℃時(shí)為1.057。在這種混合物中添加37克片狀鋁粉漿液，其中含有25％重量的二丙二醇，其它為鋁片。鋁片的粒子厚度約為0.1微米，單個(gè)微粒的最長(zhǎng)直徑約為80微米。在二丙二醇與潤(rùn)濕劑的混合物中還添加有266克的鋅粉漿。鋅粉漿中還帶有少量的殘余石油溶劑油，所含的片狀鋅粉粒子厚度為約0.1-0.5微米，單個(gè)粒子的最長(zhǎng)直徑約為80微米。這些物質(zhì)通過(guò)適當(dāng)攪拌進(jìn)行摻混，用科勒斯高速分散機(jī)在大約2,000轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)的轉(zhuǎn)速下粉碎約40分鐘。
將所得的粉狀前體混合物放置在一個(gè)容器中，然后在500重量份的該粉狀混合物中攪拌加入50份的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)(有時(shí)在以后稱其為“實(shí)施例1的硅烷”)。混合10分鐘后，加入2重量份的羥丙基甲基纖維素增稠劑，再繼續(xù)混合5分鐘，最后得到漿液。
其它的組合物也可用與上述相同的方法制得，即每次用500重量份的前體混合物加2重量份增稠劑，但硅烷的量增加了，依次地，第二種配方中硅烷為100重量份，第三種為150重量份，第四種為200重量份。該四種配方的漿液都用去離子水沖稀，含50份硅烷的第一種配方用300重量份的水，其余三種配方都分別用200重量份的水沖稀。
上面所述的洗凈的樣板用前述方法進(jìn)行涂覆，樣板從涂料中取出的速率為3英寸/分鐘。每塊樣板在空氣溫度為200°F的烘箱中預(yù)固化10分鐘，再在空氣溫度為608°F的烘箱中固化15分鐘。用前述方法測(cè)得的涂料重量為2809mg/ft2，所用涂料是硅烷含量為50重量份的配方。其余三種涂料，硅烷含量按順序分別為100克至200克的配方，其涂層重量分別為2611mg/ft2，2073mg/ft2，2279mg/ft2。所得樣板具有醒目的光滑灰色涂層。該四種配方的樣板都進(jìn)行前述的錐形軸棒彎曲試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明所有樣板的涂層粘接性相同。
用于錐形軸棒彎曲試驗(yàn)的每塊樣板再進(jìn)行前述的防腐性試驗(yàn)。測(cè)試一周之后，將所有樣板取出。在錐形軸棒彎曲試驗(yàn)的一面都出現(xiàn)了紅銹。然而，沒(méi)有經(jīng)彎曲試驗(yàn)破壞的一般樣板的涂層面都幾乎看不到紅銹。
用該四種配方的每一種涂覆的樣板在彎曲試驗(yàn)之前用US4365003公開(kāi)的商業(yè)可得的硅酸鈉面漆進(jìn)行涂覆。涂有底漆的樣板用前述方法將該面漆涂覆其上，每塊樣板從組合物中取出的速率是3英寸/分鐘。然后面漆層用前述方式固化，固化時(shí)間20分鐘，烘箱空氣溫度350°F。涂層重量的測(cè)試按照前述的與實(shí)施例相關(guān)的方法，測(cè)得每塊樣板面漆料量為123mg/ft2。
所得的涂有底漆和面漆的樣板然后進(jìn)行前述的錐形軸棒彎曲試驗(yàn)。結(jié)果表明面漆層改善了整個(gè)涂層的粘接性。彎曲試驗(yàn)后的樣板接著進(jìn)行前述的防腐性試驗(yàn)。一周的測(cè)試之后，一塊樣板僅在彎曲部分出現(xiàn)40％重量的紅銹，樣板面沒(méi)有任何紅銹，其它三塊樣板在板面和彎曲部分都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)紅銹。
在貯存穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，含有100重量份硅烷粘合劑，并用200重量份去離子水稀釋的槽液存在一覆蓋的容器內(nèi)12周。12周后，槽液的穩(wěn)定性通過(guò)目視觀察或攪拌來(lái)測(cè)試，也可通過(guò)涂覆樣板的方法。發(fā)現(xiàn)基于目視觀察和攪拌的槽液的穩(wěn)定性是可以接受的。而且樣板進(jìn)行前述的劃格試驗(yàn)，所顯示的涂層粘接性可與新配制的槽液相比。
實(shí)施例2實(shí)施例1的前體混合物依照實(shí)施例1的方式與γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)摻合，混合物中含58.4份重的前體混合物和5.9份重的硅烷。在其中添加35.1份重的去離子水，充分混合均勻。在850份重的槽液中加入1.2％重量的原硼酸和0.28％重量的碳酸鋰，適當(dāng)攪拌一晝夜。然后將所得槽液與0.2％重量的羥丙基甲基纖維素增稠劑混合制得涂料組合物。
本試驗(yàn)中用到了螺栓，對(duì)比將在下面作更為具體的闡述。螺栓按前述方法進(jìn)行涂覆，除在清洗時(shí)不進(jìn)行刷洗，螺栓的清洗是在烘箱中干燥后用玻璃球噴砂清洗(干磨)。螺栓的涂覆是將螺栓置于金屬網(wǎng)框中，把網(wǎng)框浸入到涂料中，移走網(wǎng)框，瀝干多余的涂料便可。在浸漬旋涂過(guò)程中，網(wǎng)框以300rpm的速度正向旋轉(zhuǎn)10秒鐘再逆向旋轉(zhuǎn)10秒鐘。
瀝干之后便進(jìn)行烘烤。螺栓通常放置在一薄片上烘烤。首先在約250°F的空氣溫度下固化至多10分鐘，然后是450°F固化30分鐘，用這一步驟對(duì)螺栓進(jìn)行2次涂覆，涂料量為3116mg/ft2。
選好的螺栓用實(shí)施例1所述的硅酸鈉面漆進(jìn)行涂覆。涂覆與烘烤的方法與底漆相同，但網(wǎng)框是以350rpm的速度正向旋轉(zhuǎn)5秒鐘，再逆向旋轉(zhuǎn)5秒鐘，在350°F的溫度下固化20分鐘。
試驗(yàn)中所用的六角螺栓具體級(jí)別是9.8號(hào)螺栓，1-1/2英寸長(zhǎng)，螺紋端的直徑約為5/16英寸，車有1-3/16英寸的螺紋于螺桿上直至螺栓頭。
帶涂層的螺栓進(jìn)行如前所述的防腐性試驗(yàn)。只涂有底漆的螺栓經(jīng)336小時(shí)的試驗(yàn)只出現(xiàn)痕量的紅銹。還帶硅酸鹽面漆的螺栓經(jīng)672小時(shí)的試驗(yàn)才開(kāi)始出現(xiàn)紅銹。
實(shí)施例3涂覆槽液的制備首先是制得一種預(yù)摻合的預(yù)混物，它是通過(guò)將下列成分混合一小時(shí)后得到的，所用的為重量份數(shù)。9.3份的去離子水，2.9份的二丙二醇，0.6份的原硼酸，5.9份的實(shí)施例1的硅烷，一種摻合物包括1.2份的實(shí)施例1的潤(rùn)濕劑，平均分子量為396和1.8份實(shí)施例1的潤(rùn)濕劑，平均分子量為616。在槽液中加入4.3份的實(shí)施例1的片狀鋁粉漿液和31.2份鋅粉漿液，并研磨。研磨后另外加入41份去離子水，實(shí)施例1的纖維素增稠劑是在研磨后添加的，增稠劑的量為0.4份。
實(shí)施例2的螺栓用于進(jìn)行如實(shí)施例2所述的涂覆，但網(wǎng)框在涂第一涂層轉(zhuǎn)速為350rpm，涂第二涂層時(shí)為325rpm。每一涂層按實(shí)施例2的方法固化，但在600°F的烘箱溫度下固化30分鐘。螺栓上總底漆量為2,331mg/ft2。所選的螺栓用實(shí)施例1的硅酸鹽面漆涂覆，涂覆方法采用實(shí)施例2的方法。然后將螺栓進(jìn)行上述的防腐性試驗(yàn)，涂底漆的螺栓試驗(yàn)72小時(shí)后出現(xiàn)紅銹，涂上面漆后要312小時(shí)才出現(xiàn)紅銹。
實(shí)施例4在93克的去離子水中，適當(dāng)攪拌摻入29克的二丙二醇，6克原硼酸，12克實(shí)驗(yàn)例1的非離子型乙氧基化的壬基酚潤(rùn)濕劑和18克實(shí)施例3的乙二醇醚潤(rùn)濕劑。在該混合物中添加59克實(shí)施例1的硅烷。混合1-2小時(shí)后，將346克實(shí)施例1的鋅粉漿液用科勒斯高速分散機(jī)混合到該混合物中，在1,500-1,800rpm的轉(zhuǎn)速下研磨30分鐘。然后另外加入50克去離子水并繼續(xù)研磨約40分鐘。研磨后又額外添加418克去離子水，在水中溶有1.2克碳酸鋰。適當(dāng)攪拌20小時(shí)后，再添加6克原硼酸和0.7克碳酸鋰，繼續(xù)混合4小時(shí)。槽液然后用2.5克實(shí)施例1的纖維素增稠劑增稠，并用8.7克去離子水預(yù)漿化。
槽液接著用實(shí)施例2的方法對(duì)螺栓進(jìn)行涂覆。由實(shí)施例2的方法處理得到的螺栓用實(shí)施例2的方式進(jìn)行涂覆，但網(wǎng)框的轉(zhuǎn)速為325rpm。螺栓在250°F的溫度下預(yù)固化10分鐘，然后在450°F固化30分鐘。有這種方式將兩層涂層涂在每個(gè)螺栓上。螺栓具有理想的涂層外觀，發(fā)現(xiàn)所選的每個(gè)螺栓的涂料量為3148mg/ft2，用前述方法測(cè)得。再將所選螺栓涂覆實(shí)施例1的硅酸鹽面漆。帶底漆層和面漆層的螺栓再進(jìn)行前述的防腐性試驗(yàn)。螺栓測(cè)試得到的結(jié)果是可以接受的。
實(shí)施例5制得的槽液含有0.6％重量原硼酸，58.8％重量的實(shí)施例1的前體混合物，5.9％重量的實(shí)施例1的硅烷，0.29％重量的羥丙基甲基纖維素增稠劑和平衡量的去離子水。槽液用實(shí)施例2的方法制得。制成后將槽液置于蓋嚴(yán)的容器中于常溫下貯存2-1/2個(gè)月，并不斷攪拌使之保存在混合狀態(tài)。
貯存2-1/2個(gè)月后，將槽液按實(shí)施例2的方法涂覆在螺栓上。實(shí)施例2的方法得到的螺栓用實(shí)施例2的方式涂覆，但網(wǎng)框的旋轉(zhuǎn)速率為300rpm。螺栓不經(jīng)預(yù)固化直接在600°F的烘箱空氣溫度下固化30分鐘。用這種方式每個(gè)螺栓涂有兩層涂料。螺栓具有理想的涂膜外觀，所選螺栓的涂料量為3328mg/ft2，用前述方法測(cè)得。所述螺栓用實(shí)施例1的硅酸鹽面漆涂覆，所用涂料、固化條件和步驟如實(shí)施例1所述。帶有底漆層和面漆層的螺栓再進(jìn)行前述的防腐性試驗(yàn)。測(cè)試得到的結(jié)果是可以接受的。稀釋貯存期試驗(yàn)表現(xiàn)該槽液具有十分理想的槽液穩(wěn)定性。
實(shí)施例6在150重量份的水中摻入29份二丙二醇，適當(dāng)攪拌摻入12重量份實(shí)施例1的非離型乙氧基化的壬基酚潤(rùn)濕劑和18重量份實(shí)施例3的乙二醇醚潤(rùn)濕劑。然后在該混合物中繼續(xù)添加59重量份實(shí)施例1的硅烷和6重量份原硼酸?；旌?小時(shí)后，在該混合物中加入實(shí)施例1的鋅粉漿液330重量份。這些成分經(jīng)適當(dāng)攪拌摻合后，用科勒斯高速分散機(jī)在約1000rpm的轉(zhuǎn)速下研磨40分鐘。在該分散體中緩慢混合摻入376重量份額外的去離子水。適當(dāng)攪拌混合48小時(shí)后，槽液用20份Rheolate310(Rheox公司生產(chǎn))進(jìn)行增稠，Rheolate310是一種非離型、無(wú)氨基甲酸乙酯的締合增稠劑，為乳白色液體，含38.5％重量的固體份，比重為1.06，沸點(diǎn)103℃。
槽液用實(shí)施例2的方法對(duì)螺栓進(jìn)行涂覆。實(shí)施例2制得的螺栓用實(shí)施例2所述的方式涂覆，但網(wǎng)框旋轉(zhuǎn)速度為375-400rpm。螺栓在140°F的溫度下預(yù)固化10分鐘，然后在600°F固化30分鐘。用這種方式每個(gè)螺栓涂有三層涂料。螺栓具有理想的涂層外觀，每個(gè)螺栓的涂料量為2859mg/ft2，用前述方法測(cè)得。
用一種含炭黑的工業(yè)涂覆的陽(yáng)極電泳底漆作為面漆涂于所選螺栓上。螺栓上該涂層干膜厚0.68密耳。作為比較，實(shí)施例2所述的螺栓首先用含鉻涂料涂覆，該含鉻涂料由本發(fā)明的受讓人制備(DACROMET320)，該涂料也含有粒狀金屬。該涂料涂覆的螺栓涂料量為2800mg/ft2。
這些用作比較用螺栓也可用陽(yáng)極電泳底漆作面漆進(jìn)行涂覆。螺栓上該涂層干膜厚0.55密耳。兩套螺栓進(jìn)行前述的防腐性試驗(yàn)。經(jīng)500小時(shí)的暴露，比較螺栓盡管沒(méi)有出現(xiàn)任何紅銹，卻有明顯的白色腐蝕。比較而言，含有本發(fā)明底涂層的螺栓沒(méi)有白銹，也沒(méi)有任何紅銹。
用一種含炭黑、含樹(shù)脂的水性淬火涂料作為面漆涂于另外選定的含本發(fā)明涂層的螺栓上，涂料的PH值為1.95，比重1.08(Nippon DacroShamrock公司生產(chǎn)的SpeedcoteTM3115)。淬火涂料槽液維持在50-60℃，含底涂層的螺栓浸入到槽液中3-5秒鐘，移開(kāi)，在強(qiáng)熱空氣中干燥。面漆層干膜的厚度約為0.7密耳。螺栓進(jìn)行上述的防腐性試驗(yàn)，結(jié)果表明具有理想的防腐性，保護(hù)層經(jīng)400小時(shí)的暴露沒(méi)有任何紅銹。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉻水可稀釋性涂料組合物，涂覆并熱固化在一種底材上，為之提供防腐保護(hù)，所述組合物包括水性介質(zhì)，以及(A)高沸點(diǎn)有機(jī)液體；(B)粒狀金屬；(C)增稠劑；和(D)硅烷粘合劑，占組合物總重的約3-20％。
2.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中所述的高沸點(diǎn)有機(jī)液體用量占組合物總重量的約1-30％，分子為400或小于400，沸點(diǎn)高于約100℃。
3.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中所述的高沸點(diǎn)有機(jī)液體是一種氧代羥基液體，選自三甘醇和四甘醇，二和三丙二醇，這些二醇的單甲基、二甲基和乙基醚，液態(tài)的聚丙二醇、雙丙酮醇、二甘醇的低分子量的醚以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中所述的粒狀金屬是一種金屬粉末，一種金屬片或者一種金屬粉和金屬片的混合物，所述粉末其粒子尺寸為比100目更細(xì)，所述粒狀金屬是鋅，鋁、鋅或鋁的合金和金屬互混物的一種或多種以及它們的混合物。
5.權(quán)利要求1所述涂料組合物，粒狀鋅粉的用量占組合物總重量的約為10-35％，粒狀鋁粉的量占組合物總重量的約1.5-35％。
6.權(quán)利要求4所述的涂料組合物，其中含有鋅和鋁兩者，鋅與鋁的重量比為約1∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中含有增稠劑，用量占組合物總重量的約0.05-2.0％，增稠劑選自纖維素增稠劑、黃原膠、改性粘土和締合增稠劑。
8.權(quán)利要求7所述的涂料組合物，增稠劑的用量為組合物總重量的約0.2-1.2％，所述增稠劑是纖維素增稠劑，選自羥乙基纖維素、甲基纖維素、甲基羥丙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基乙基纖維素以及它們的混合物。
9.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中硅烷是一種水可稀釋的帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷，是β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷和γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或它們的混合物，用量占組合物總重量的約5-12％。
10.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，成分(A)、(B)、(C)、(D)全部出現(xiàn)在單組分配料中，配料中進(jìn)一步含有潤(rùn)濕劑。
11.權(quán)利要求10所述的涂料組合物，其中含有基于組合物總重量約0.01-3％的潤(rùn)濕劑，所述潤(rùn)濕劑是一種非離子型潤(rùn)濕劑。
12.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中進(jìn)一步含有基于組合物總重量是約0.1-10％的含硼化合物，它們選自原硼酸、偏硼酸、四硼酸、硼酐以及它們的混合物。
13.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中另外還含有基于組合物總重量約0.1-2.0％的防腐劑，它們選自硝酸鈣、磷酸二銨、磺酸鈣、碳酸鋰以及它們的混合物。
14.權(quán)利要求1所述的涂料組合物，所述水可稀釋組合物中含基于組合物總重量約30-60％的水。
15.一種預(yù)摻合的配料，用于無(wú)鉻水可稀釋的涂料組合物中，該涂料涂覆并熱固化在一種底材上并提供防腐保護(hù)，所述預(yù)摻合配料包括沸點(diǎn)高于約100℃的高沸點(diǎn)有機(jī)液體，潤(rùn)濕劑和硅烷粘合劑，在水可稀釋涂料組合物總重量中硅烷粘合劑用量約占3-20％。
16.權(quán)利要求15的配料混合物，所述混合物不含樹(shù)脂，另外包括含硼化合物，含硼化合物的用量為約2-10％，硅烷粘合劑的用量約15-60％，這兩種用量均基于配料組合物的總重量而言。
17.權(quán)利要求15的配料組合物，所述含硼化合物選自原硼酸、偏硼酸、四硼酸、硼酐以及它們的混合物，所述硅烷是一種水可稀釋帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷。
18.權(quán)利要求17的配料組合物，所述硅烷是β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷和γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或它們的混合物，用量占水可稀釋涂料組合物總重量的約5-12％。
19.權(quán)利要求15的配料組合物，該組合物中含有基于配料總重量約20-30％的非離子型潤(rùn)濕劑，所述配料與水性展色劑摻合得到所述涂料組合物。
20.權(quán)利要求15的配料組合物，該組合物另外含有基于配料總重量約0.5-5％的防腐劑，所述防腐劑選自硝酸鈣、磷酸二銨、磺酸鈣、碳酸鋰以及它們的混合物。
21.權(quán)利要求15的配料組合物，組合物另外含基于總配料重量約2-15％的增稠劑，所述增稠劑選自纖維素增稠劑、黃原膠、改性粘土和締合增稠劑。
22.權(quán)利要求15的配料組合物，其中的高沸點(diǎn)有機(jī)液體分子量約為400或400以下，所述組合物與金屬粉、金屬片的粒狀金屬或金屬粉和金屬片的混合物摻合制得一種涂料組合物。
23.一種涂料組合物，用權(quán)利要求22所述的粒狀金屬與權(quán)利要求15所述的預(yù)摻合配料摻混而制得。
24.權(quán)利要求23的配料組合物，其中粒狀金屬是鋅、鋁、鋅或鋁的合金和金屬互混物中的一種或多種以及它們的混合物。
25.一種預(yù)摻合的配料，它用于無(wú)鉻水可稀釋的涂料組合物中，該涂料組合物涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，所述預(yù)摻合配料組合物包括水性展色劑，含硼化合物和硅烷粘合劑，其中硅烷粘合劑用量占所述水可稀釋涂料總重量的約3-20％。
26.權(quán)利要求25的配料組合物，所述組合物不含樹(shù)脂，包括含硼化合物，用量約為2-10％，以及硅烷粘合劑，用量約為15-80％，用量均基于總配料組合物而言。
27.權(quán)利要求25的配料組合物，所述含硼化合物選自硼酸、偏硼酸、四硼酸、硼酐以及它們的混合物，所述硅烷是一種水可稀釋帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷。
28.權(quán)利要求27的配料組合物，所述硅烷是β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷和γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或它們的混合物，用量占水可稀釋涂料組合物總重量的約5-12％。
29.權(quán)利要求25的配料組合物，該組合物中包括基于總配料重約10-30％的非離子潤(rùn)濕劑，以及約0.5-5％的防腐劑，所述防腐劑選自硝酸鈣、磷酸二銨、磺酸鈣、碳酸鋰以及它們的混合物。
30.權(quán)利要求25的配料組合物，組合物另外包括占總配料重約2-15％的增稠劑，增增劑選自纖維素增稠劑、黃原膠、改性粘土以及締合增稠劑。
31.權(quán)利要求25的配料組合物，其中所述組合物與粒狀金屬摻合，制得一種涂料組合物，粒狀金屬為金屬粉、金屬片或金屬粉與金屬片的混合物。
32.一種涂料組合物，由權(quán)利要求31的粒狀金屬與權(quán)利要求25的預(yù)摻合配料混合制得。
33.權(quán)利要求32的配料組合物，所述粒狀金屬是鋅、鋁、鋅或鋁的合金和金屬互混物中的一種或多種以及它們的混合物。
34.一種預(yù)摻合的配料，它用于無(wú)鉻水可稀釋的涂料組合物中，該涂料組合物涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，所述預(yù)摻合配料包括沸點(diǎn)高于100℃的高沸點(diǎn)有機(jī)液體、占水可稀釋涂料總重約3-20％的硅烷粘合劑以及粒狀金屬。
35.權(quán)利要求34的配料組合物，所述硅烷是β(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷和γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或它們的混合物，用量占所述配料組合物總重的約20-35％。
36.權(quán)利要求34的配料組合物，所述高沸點(diǎn)有機(jī)液體的分子量為400或小于400，其用量占所述配料總量的約20-35％，所述粒狀金屬是金屬粉、金屬片或金屬粉和金屬片的混合物中的一種或多種。
37.權(quán)利要求34的配料組合物，所述粒狀金屬是鋅片、鋁片或鋅片或鋁片的合金和金屬互混物中的一種或多種。
38.一種被涂覆的底材，是用一種無(wú)鉻含粒狀金屬的防腐涂料保護(hù)的，涂料通過(guò)固化附著在該底材之上，涂料組合物中包括高沸點(diǎn)有機(jī)液體、粒狀金屬、增稠劑、以及占組合物總重約3-20％的硅烷粘合劑，這些組合均存在于水性展色劑中。
39.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述涂料是由單組分組合物形成的，固化在底材上的涂料量約為500-5,000mg/ft2，所述涂料含有所述粒狀金屬，在固化涂料中的粒狀金屬量約為400-4,500mg/ft2。
40.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述涂層料是熱固化在底材上的，是通過(guò)在約400°F-650°F的溫度下加熱至少約5分鐘進(jìn)行這種熱固化。
41.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述涂料在所述底材上的固化包括在溫度約為250°F以下時(shí)干燥約2-25分鐘。
42.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述底材是一種金屬底材，包括鋼或鋅底材。
43.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述底材含有一層預(yù)處理涂料，該涂料磷為酸鐵或磷酸鋅中的一種或多種。
44.權(quán)利要求43的被覆的涂底材，其中所述磷酸鐵涂料量約為50-100mg/ft2，所述磷酸鋅涂料量約為200-2,000mg/ft2。
45.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，固化在底材上的涂料組合物含有高沸點(diǎn)有機(jī)液體，其分子量約為400以下，沸點(diǎn)高于100℃，所述組合物中還含有帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷作為所述的粘合劑。
46.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，該底材被進(jìn)一步涂覆一層無(wú)樹(shù)脂的面漆組合物，該組合物可固化為一種防水保護(hù)涂層，該面漆組合物含有在液體介質(zhì)中的二氧化硅類物質(zhì)，固化涂層中二氧化硅類物質(zhì)的量高于約50mg/ft2。
47.權(quán)利要求46的被涂覆的底材，所述面漆是通過(guò)在約150°F-1000°F的溫度下加熱至少約10分鐘固化的，在固化面漆中所述二氧化硅類物質(zhì)的量基本上不高于約2000mg/ft2，面漆中的二氧化硅類物為膠態(tài)二氧化硅，有機(jī)硅酸酯和無(wú)機(jī)硅酸鹽中的一種或多種。
48.權(quán)利要求38的被涂覆的底材，所述被涂覆的底材進(jìn)一步用電泳底漆、自泳漆或淬火面漆中的一種或多種作為面漆組合物進(jìn)行涂覆。
49.一種防腐的被涂底材的制造方法，該底材用一種無(wú)鉻含粒狀金屬的水可稀釋涂料組合物進(jìn)行保護(hù)，該方法包括涂覆所述涂料組合物，該組合物不僅包含所述粒狀金屬，還含有高沸點(diǎn)有機(jī)液體，增稠劑和硅烷粘合劑，該粘合劑用量占涂料組合物總重量的約3-20％，所有這些組分均存在于水性介質(zhì)中，固化后，所述被涂底材上涂料量約高于500mg/ft2，但基本上不高于約5000mg/ft2，底材上的涂料組合物于約650°F以下的溫度下固化至少約5分鐘。
50.權(quán)利要求49的方法，其中水可稀釋涂料組合物作為單組份組合物被涂覆，存在于水性展色劑中的該單組分組合物中的水的含量占組合物總重量的約30-60％，還含有約1％以下的潤(rùn)濕劑。
51.權(quán)利要求49的方法，所述涂料在約400-650°F的溫度范圍內(nèi)固化不超過(guò)40分鐘的時(shí)間。
52.權(quán)利要求49的方法，在固化過(guò)程中所述涂料在約250°F以下的溫度下干燥約2-25分鐘。
53.權(quán)利要求49的方法，所用的涂料組合物含有高沸點(diǎn)有機(jī)液體，分子量約為400以下，沸點(diǎn)高于約100℃，還含有帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷作為所述的粘合劑。
54.一種被涂金屬底材，用權(quán)利要求49的方法制得。
55.權(quán)利要求49的方法，所棕涂料涂覆在一種預(yù)處理后的金屬底材之上，預(yù)處理涂料為磷酸鐵或磷酸鋅中的一種或多種。
56.權(quán)利要求55的方法，所述磷酸鐵涂料的量約為50-100mg/ft2，所述磷酸鋅涂料的量約為200-2,000mg/ft2。
57.一種用權(quán)利要求55的方法制得的被涂金屬底材。
58.權(quán)利要求49的方法，在所述涂層之上再涂覆一層面漆，該面漆實(shí)際是一種無(wú)樹(shù)脂組合，物它們固化在所述涂料之上作為防水保護(hù)涂層，所述組合物包括存在于液體展色劑中的二氧化硅類物質(zhì)，固化后的二氧化硅類物質(zhì)在被涂底材上的面漆中的含量大于約50mg/ft2。
59.權(quán)利要求58的方法，面漆的固化是在約150°F-1000°F的溫度范圍內(nèi)加熱至少約10分鐘，固化的面漆中所述二氧化硅類物質(zhì)含量實(shí)際上不超過(guò)約2000mg/ft2。
60.一種用權(quán)利要求58的方法制得的被涂金屬底材。
61.權(quán)利要求49的方法，在所述涂料上涂覆一層面漆作為保護(hù)層，該面漆是電泳底漆、自泳漆或淬火面漆中的一種或多種。
62.一種用權(quán)利要求61的方法制得的被涂金屬底材。
63.一種制備無(wú)鉻水可稀釋涂料組合物的方法，該涂料涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，該方法包括將高沸點(diǎn)有機(jī)液體、潤(rùn)濕劑和粒狀金屬的前體混合物摻混在一起，然后將硅烷粘合劑與該前體混合物進(jìn)行混合。
64.權(quán)利要求63的方法，其中前體混合物是將分子量約為400以下，沸點(diǎn)高于約100℃的有機(jī)液體與粉狀金屬或片狀金屬中的一種或多種粒狀金屬以及非離子型潤(rùn)濕劑摻合在一起。
65.權(quán)利要求64的方法，基于100重量份的所述前體混合物，將約25-40份的所述有機(jī)液體約4-8份的所述潤(rùn)濕劑和平衡量的粒狀金屬摻合在一起，該前體混合物是通過(guò)研磨摻混在一起的。
66.權(quán)利要求63的方法，將占所得水性涂料組合物約50-90％的水性展色劑添加到該涂料組合物中。
67.權(quán)利要求63的方法，其中將所述潤(rùn)濕劑與所述有機(jī)液體混合，再添加所述粒狀金屬得到所述前體混合物，然后在其中加入足量的硅烷粘合劑，使其用量占涂料組合物總重量的約3-20％。
68.用權(quán)利要求67的方法制得的涂料組合物，它被制成一種單組分涂料組合物。
69.權(quán)利要求63的方法，用所述前體混合物與增稠劑混合，增稠劑用量占組合物總重量的約0.05-2.0％。
70.用權(quán)利要求69的方法制得的涂料組合物。
71.一種制備無(wú)鉻水可稀釋涂料組合的方法，該涂料涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，該方法包括首先將含有高沸點(diǎn)有機(jī)液、潤(rùn)濕劑和硅烷粘合劑的混合物摻混得到一種預(yù)混物，然后將粒狀金屬添加到所得的預(yù)混物中。
72.權(quán)利要求71的方法，將約20-30重量份的所述潤(rùn)濕劑，經(jīng)40-60重量份的所述硅烷粘合劑，約20-30重量份的分子量為400以下，沸點(diǎn)高于約100℃的高沸點(diǎn)有機(jī)液體進(jìn)行混合，再將100重量份該組合物進(jìn)一步與約30-60重量份的水性展色劑混合。
73.權(quán)利要求71的方法，其中摻混得到的預(yù)摻混的預(yù)混物進(jìn)一步包括占預(yù)混物重量約3-6％的含硼化合物。
74.權(quán)利要求71的方法，其中所述組合物在與所述粒狀金屬混合之前先熟化約1小時(shí)到7天。
75.權(quán)利要求71的方法，其中摻有足夠量的硅烷粘合劑，用量占水可稀釋涂料組合物的總重量的約3-20％。
76.用權(quán)利要求75的方法制得的涂料組合物，它們被制成一種單組分涂料組合物。
77.權(quán)利要求71的方法，將所述預(yù)混物與增稠劑混合，增稠劑的用量占涂料組合物總重量的約0.05-2％。
78.用權(quán)利要求77的方法制得的涂料組合物。
79.一種制備無(wú)鉻水可稀釋涂料組合物的方法，該涂料涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，該方法包括將高沸點(diǎn)有機(jī)液體，粒狀金屬和硅烷粘合劑摻混得到一種前體摻合物。
80.權(quán)利要求79的方法，摻合的前體混合物中有機(jī)液體的分子量為400以下，沸點(diǎn)高于約100℃，與粉狀金屬或片狀金屬的一種或多種的粒狀金屬摻合。
81.權(quán)利要求79的方法，其中用片狀鋅粉或片狀鋁粉中的一種或多種的粒狀金屬摻合。
82.權(quán)利要求79的方法，其中將約基于100％所述前體摻合物的約20-35％的所述有機(jī)液體，約20-35％的所述硅烷粘合劑與平衡量的約30-50％的所述粒狀金屬進(jìn)行摻合。
83.用權(quán)利要求79的方法制得的前體摻合物。
84.一種制備無(wú)鉻含粒狀金屬的涂料組合物的方法，該涂料涂覆并熱固化在一種底材上為該底材提供防腐保護(hù)，該方法包括(A)制備一種無(wú)鉻含硅烷粘合劑的預(yù)混物；(B)將所述預(yù)混物熟化約1小時(shí)到7天，和(C)將粒狀金屬與所得熟化的預(yù)混物混合。
85.權(quán)利要求84的方法，所述無(wú)鉻預(yù)混物在水性展色劑中制得，并包括潤(rùn)濕劑。
86.權(quán)利84的方法，預(yù)混物的熟化時(shí)間為約2天到5天。
87.權(quán)利要求85的方法，所述無(wú)鉻預(yù)混物被制成包括含約20-30重量份的所述潤(rùn)濕劑與約40-60重量份的所述硅烷粘合劑混合得到的摻合物，再將100重量份該摻合物與約30-60重量份的水性展色劑混合。
88.權(quán)利要求85的方法，將所述熟化的預(yù)混物與粒狀金屬混合，這種粒狀金屬在涂料組合物中的含量約為1.5-35％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水可稀釋的無(wú)鉻涂料組合物,它為一種底材如金屬底材提供防腐保護(hù)。沉積的涂膜具有防腐性,用于涂覆帶螺紋的部件,如鋼質(zhì)法蘭,作為一種非螺紋填孔涂料。該涂料組合物包括粒狀金屬如粒狀鋅粉或鋁粉。盡管各成分可以分開(kāi)包裝,但本涂料通常是一種單組分涂料組合物。組合物中包括水可稀釋的帶有機(jī)官能團(tuán)的硅烷,尤其是帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷作為粘合劑。本發(fā)明的組合物還具有十分理想的延長(zhǎng)了的貯存期。該組合物可用通常方式如浸漬流干法或浸漬旋涂法容易地涂覆,并在高溫下易于固化。
文檔編號(hào)C09D163/10GK1172135SQ97114889
公開(kāi)日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1997年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月20日
發(fā)明者D·J·古德, T·E·多塞特, D·A·奧伯林恩, W·H·古恩, V·V·吉曼諾 申請(qǐng)人:金屬涂層國(guó)際公司