起电解隔离层和阴极防腐蚀体系作用的涂层的涂布方法技术

一种涂布黑色和有色金属底材的方法，此方法通过用本身导电聚合物和牺牲阳极金属粒子涂布，提供了阴极防腐。这种涂布方法的特征是其导电性和阴极抗腐蚀质量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】起电解隔离层和阴极防腐蚀体系作用的涂层的涂布方法本专利技术涉及防腐体系以及生产该防腐体系的方法，更具体地说，本专利技术涉及用包括至少一种本身导电的聚合物和牺牲金属粒子的阴极涂层防止金属底材腐蚀的体系。用于防止金属腐蚀的一种涂料叫做隔离涂料。隔离涂料的功能是将金属同周围环境分隔开。隔离涂料的一些实例包括油漆和镀镍和镀铬。有效的隔离涂料包括一层导电的聚合物聚苯胺。但是，就所有的隔离涂料来说，隔离涂料的漏涂点会使对腐蚀敏感的金属底材露出。电化学活性的隔离涂料，如镍、铬和导电聚合物层，实际加速了涂层漏涂点下面金属的腐蚀。用于保护金属底材的另一类涂料是牺牲涂料。将金属底材涂以一种材料，这种材料同环境发生反应，而比它所保护的金属更早消耗掉。这些涂料可以进一步细分成化学活性的(例如铬酸盐涂料)和电化学活性的(例如铝、镉、镁和锌)。电化学的活性的涂料必须是导电的，一般称为阴极保护。在技术上，主要的困难是建立象阴极体系一样的保护体系，但是其涂布方法象隔离涂层一样的容易。另外，无论传统的隔离方法还是牺牲方法都有许多环境问题，从使用高含量的挥发性有机溶剂到昂贵的电镀以及随后用于涂面漆的表面制备过程产生的废液处理。本专利技术涉及一种新的和改进的涂料体系，以及生产这种体系的方法。本专利技术克服了上述的困难以及其它问题，同时还提供了更好的和更有利的整体成效。本专利技术提供了一种新的改进的阴极防腐涂料，这种涂料施于金属底材，使用方便，而且对环境友好，以及有效、安全和费用低廉。更具体地说，该涂料体系使用分散于树脂基体中的至少一种本身导电的聚合物和电化学阳极金属，将其涂于金属底材上，构成抗腐蚀的阴极涂-->层。本专利技术提供了一种用于保护金属底材不受腐蚀的涂料组合物，该组合物包括分散于树脂基料中的至少一种本身导电的聚合物和对底材是阳极的金属粒子。本专利技术的另一方面是提供一种保护金属底材不受腐蚀的方法，此法包括制备底材的表面，用分散于树脂基料中的本身导电的聚合物和对底材是阳极的金属粒子的涂料组合物涂布制备的底材表面，然后使涂料组合物固化，形成防腐蚀的涂层等步骤。本专利技术还有一方面是提供生产涂料组合物的方法，此法包括将至少一种本身导电的聚合物和对底材是阳极的金属粒子分散于树脂基料中。本专利技术还有一方面是，涂料组合物可以是高固体的配方。本专利技术还有一方面是，涂料组合物可以是紫外线固化的配方。本专利技术还有一方面是，涂料组合物可以是粉状涂料的配方。本专利技术的一个优点是，所说的涂料可以用大多数传统的涂布方法，包括浸涂、刷涂、辊涂、喷涂、流化床涂布、静电粉以及热喷粉涂布。本专利技术的另一优点是减少或完全排除了有机挥发化合物向大气中的排放。本专利技术的另一优点是消除了在电化学和电镀操作、涂面漆的表面制备和随后的废物处理中的冲洗过程。本专利技术的另一优点是由于电化学和电镀结构的风化降低了水系和土壤中的锌、铅、镉和其它重金属的含量。本专利技术的另一优点是所用的方法费用低。该涂层可以以合理的费用生产和用现有的涂布体系涂布。使用本专利技术的涂料体系会延长使用寿命并减少维护防腐的费用。对于熟悉本领域的人员来说，在阅读和理解下面详细的说明书后将会明白本专利技术的其它好处和优点。本专利技术可以在某些零部件和零部件的安排中采取实体形式，这些安排的优选实施方案在本说明书中和在作为本专利技术的一部分的附图中详细讨论并说明，其中：-->图1表示生产本专利技术的三种阴极涂层的流程图。本专利技术讨论黑色和有色金属底材的阴极涂料。一般来说，该涂料体系使用分散在涂料基料中的本身导电的聚合物和对金属底材是阳极的金属粒子。已经发现，这里讨论的涂料体系由于形成粘合的电化学活性和真正的阴极保护涂层而使防腐有了未预料的重大改进。本专利技术涂料体系通过将一种或多种导电聚合物和金属粒子充分地分散而有效地构成一种电子通道，从而消除了其它有机体系的绝缘隔离层，因而建立了电化学防腐电池。本专利技术涉及使用分散于树脂基料中的至少一种本身导电的聚合物和对底材是阳极的金属粒子的涂料体系。本专利技术的涂料体系的配方可以是高固体含量的、辐射固化的以及粉状涂料体系的。对于本专利技术，“高固体”是指符合Los Angeles County Rule 66定义的常温可固化的涂料，即含80％体积或更高的非挥发性物质。“辐射固化的”是指由光子(紫外线固化)或电子(电子束固化)诱发官能团单体和低聚物(一般为液体，可以是粉末)聚合和交联成交联的聚合物网(一般为固体薄膜)。固化可以由游离基或阴离子聚合发生。某些辐射固化过程可以使用红外和β射线作为能源。“粉末涂料”涉及用静电喷涂、热喷涂或在能引起细粉熔化或在物体周围交联的热能影响下流化的粉状聚合物涂布物体，冷却后，生成密实的聚合物层。下面讨论生产本专利技术涂层所使用的步骤和设备。一般来说，用在每一体系的优选的导电聚合物是聚苯胺。铝是优选的阳极金属粒子，但是，与金属底材能构成足够的电位差(优选至少有0.02伏的电位差)的任何阳极金属都可以在本专利技术使用。在该优选的实施方案中，当使用铜-硫酸铜电极置于电解质/结构界面进行测量时，涂料应产生-0.85伏或更电负性电位的极化阳极表面。这种测量实际上是测定在金属底材表面和电解质的界面的电位降，参考电池是接触的一端，另一端是金属表面。本专利技术的涂料体系的一般配方如下：A树脂基料-->1高固体涂料   a聚氨酯   b环氧树脂   c天然或酸性pH树脂2紫外射线可固化的   a丙烯酸酯   b聚氨酯   c环氧树脂   d聚酯3粉状涂料   a环氧树脂   b聚氨酯   c聚酯   d丙烯酸缩水甘油酯   e混合或树脂共混物，即聚酯和环氧树脂B 本身导电的聚合物  1聚苯胺  2聚吡咯  3聚噻吩  4聚乙炔  5对聚亚苯基  6对聚亚苯基亚乙烯基  7对聚苯硫  8用烷基、芳基、羟基、烷氧基、氯、溴或硝基取代的聚苯胺。C 阳极金属粒子  1  铝  2  镉  3  镁  4  锌-->5 上述金属的合金  D 增塑剂1 磺酰胺2 磷酸酯型  E 固化剂1 磺酰胺2 酸酐型3 光引发剂a 游离基型b 阳离子型  F 其它添加剂1 表面活性剂2 催化剂3 增粘剂4 溶剂图1提供了叙述每种涂料体系的流程图。下面以每种体系的实施例说明如何实现本专利技术，但是不应看作对本专利技术的限制。用括号内的举例的材料讨论一般的过程。高固体体系生产和涂布举例的高固体涂料的方法概括在图1的1.a.到1.c.中。可以使用任何的复式搅拌混合器进行掺合、分散和研磨等操作。将导电聚合物(聚苯胺粉)以足以达到所要求电位的量同增塑剂(磺酰胺)一起分散在聚氨酯的树脂基料中，将此分散体在高剪切力下和过程温度约70-150°F下混合约30-45分钟。将任何其它的添加剂和溶剂(不超过约15％重量)加入到该分散体中并再混合一定时间，同时保持过程的温度恒定。如果需要使用两部分涂料体系，则催化剂应在涂料涂布之前才加入到混合物中。加入的金属细粉(铝粉或铝片)的加入量应足以达到所要求的电位。优选使用雾化的并骤冷在惰性环境中的低氧化铝片或铝粉。也可以将铝-->涂以硬脂酸以保护去氧化的表面。还使用上步中相同的设备分散和研磨此混合物。研磨和分散需要45分钟或直到达到所要求的研磨细度，同时保持过程的温度低于150°F。步骤1.d是包装。任何适宜的聚丙烯或塑料容器可以用于包装。高固体涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于保护金属底材不受腐蚀的涂料组合物，所说的涂料组合物包括：树脂基料；本身导电的聚合物；相对于所说的金属底材是阳极的金属，所说的金属呈细粉形式；以及固化剂；其中所说的导电聚合物、所说的金属粒子和所说的固化剂分散在所说的树 脂基料中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1998-6-9 09/094,0921.用于保护金属底材不受腐蚀的涂料组合物，所说的涂料组合物包括：树脂基料；本身导电的聚合物；相对于所说的金属底材是阳极的金属，所说的金属呈细粉形式；以及固化剂；其中所说的导电聚合物、所说的金属粒子和所说的固化剂分散在所说的树脂基料中。2.权利要求1的涂料组合物，其中所说的本身导电聚合物是选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、对聚亚苯基、对聚亚苯基乙烯基、对聚苯硫和用烷基、芳基、羟基、烷氧基、氯、溴和硝基取代的聚苯胺中的至少一种。3.权利要求1的涂料组合物，其中所说的金属是铝、镉、镁、锌、铝合金、镉合金、镁合金和锌合金中的至少一种。4.权利要求1的涂料组合物，其中所说的树脂基料是聚氨酯、环氧树脂、天然树脂、酸性树脂、丙烯酸酯、聚酯以及丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。5.权利要求1的涂料组合物，其中固化剂是磺酰胺、酸酐型、游离基光引发剂以及阳离子光引发剂中的至少一种。6.权利要求2的涂料组合物，其中所说的至少一种本身导电的聚合物占所说的涂料组合物的1％-20％体积。7.权利要求3的涂料组合物，其中所说的金属占所说的涂料组合物的5％-20％体积。8.权利要求3的涂料组合物，其中所说的金属与所说的金属底材之间显示出足够的电位差以形成阴极涂层。9.权利要求1的涂料组合物，其中所说的涂料包括高固体配方。10.权利要求1的涂料组合物，其中所说的涂料组合物包括紫外射线固化的配方。11.权利要求1的涂料组合物，其中所说的涂料组合物包括粉状的涂料配方。12.一种保护金属底材不受腐蚀的方法，此法包括以下各步：制备包括树脂基料、本身导电的聚合物、对所说的金属底材是阳极的金属阳极，所说的金属呈细粉状，以及固化剂的涂料组合物，其中所说的导电聚合物、所说的金属粒子以及所说的固化剂分散于所说的树脂基料中；制备所说的金属底材的表面以粘合到所说的涂料组合物；用所说的涂料组合物涂布所说的制备的表面；固化所说的涂料组合物，在所说的制备的表面上生成抗腐蚀的涂层。13.权利要求12的方法，其中所说的制备所说的涂料组合物的方法包括以下各步：在所说的树脂基料中加入所说的本身导电的聚合物；在过程温度约70-150°F下将所说的导电聚合物和所说的树脂基料混合足够的时间，以充分分散所说的本身导电的聚合物；在所说的...

【专利技术属性】
技术研发人员：SK吉尔，TR霍金斯，
申请(专利权)人：吉奥泰克化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]