改性无机磷酸盐涂料制造技术

一种改性的无机磷酸盐涂料，它是一种由无机磷酸盐和有机物两类成膜物相结合组成的一种新的涂料体系，具有更全面的综合性能。其中的富锌（铝）涂料是各种钢铁构件的长效防护涂料，具有优良的阴极保护功能和防腐蚀性能、优良的耐热性、耐候性、附着力和柔韧性并且涂敷工艺简便，可在有轻微锈蚀的表面直接涂覆，并能将钢材表面的轻微锈蚀或氧化膜转化为涂层的组份，特别适用于大型钢铁构件的防护。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
改性无机磷酸盐涂料在现代工业社会中，金属腐蚀是个严重问题，特别是在恶劣腐蚀环境中使用的大型钢铁构件更是如此。长期以来，主要依靠涂敷以有机成膜物为主体的涂料(通称油漆)进行金属的防护，但是这类涂料的保护寿命不长，油漆存在不耐热、易老化、易霉变、在海洋等恶劣腐蚀环境中防护效果差等致命弱点，因此人们发展了热喷(或浸)锌(或铝)、硅酸盐富锌涂料、磷酸盐富铝涂料等无机材料防护技术。无机涂层均能耐高温、不老化、不霉变，而且还具备电化学保护功能，因此能达到长效防护的目的。但是无机涂料涂前处理要求极严，一般都要求对基材进行极严格的除油、除锈表面清理，表面吹砂至少达到Sa2．5级，施工的难度也远远超过普通涂漆。另外，无机涂层的附着力、柔韧性等机械性能和面漆的配套性能也都低于有机涂层。美国专利3248251中提到了一种无机铝涂层，它是以水作溶剂的磷酸盐富铝涂层的代表，它能在600℃以下的高温下长期工作，不存在老化现象，对钢铁有极好的防护性能，是各国航空发动机钢铁部件的主要防护涂层。但它的主要缺点是不能自干，涂敷工艺难度大，因而限制了它的应用范围。在申请号为97107671．5的中国专利申请中，提出了在无机磷酸盐涂料中以液态醇和液态酮代替水作为溶剂，+2、+3价金属的酸性磷酸盐溶解于其中形成粘性胶液，此胶液再和一定量的固体微粒相配比混合而制成涂料。这种涂料能在室温下自干，涂敷工艺简便，涂前处理简单，并且可以带锈涂敷。这种新一代的无机磷酸盐富锌(富铝)涂层保持了原有无机磷酸盐防护涂层的耐腐蚀性能高、卓越的阴极保护能力、耐热、耐溶剂、不老化等优点，并扩大了它的应用范围。但这种涂层的附着力、柔韧性、抗冲击等机械性能还不能满足要求，仍需要改进。本专利技术的目的就是创造这样一种新的涂料体系，它能够将磷酸盐系的无机成膜物和特定的有机成膜物很好地共混在一种涂料中，这样使制成的新型涂料同时具有无机磷酸盐涂料的可以带锈涂敷、耐腐蚀性能高、卓越的阴极保护能力、耐热、耐溶剂、不老化等优点，同时又具有与有机涂料相当的高的机械性能，从而开拓出一代全新的涂料体系。这一新的涂料体系具有比现有的无机磷酸盐涂料和有机涂料更全面的综合性能，有更好的防护性能并能组成众多不同的配方的复合改性涂料以适应各种不同的需要。在现有技术中，对无机盐化学行为的研究多局限于无机盐在水溶液或熔盐中的化学反应，很少研究其在有机溶液中的化学行为，这是由于绝大多数无机盐很难溶于有机溶剂。申请号为97107671．5的中国专利申请突破了这一局限，深入研究了酸性无机磷酸盐在极性有机溶剂——醇和酮中的化学行为，从而专利技术了能常温固化的无机磷酸盐防护涂层。本专利技术的目的就是要在申请号为97107671．5的中国专利的基础上，进一步创造一种无机磷酸盐成膜物和有机成膜物相结合的新型涂料体系。为达到本目的，就必须解决上述两种性质悬殊的成膜物的共混相容问题。其前提是这两类成膜物能在同一种溶剂中均匀混合为一体，并在涂料固化成膜过程中形成完好和牢固的涂膜。然而，不少有机成膜物只能溶在非极性溶剂或非极性和极性溶剂的混合液中，因此仅仅研究酸性无机磷酸盐在极性溶剂中的化学行为是不够-->的，还必须使无机磷酸盐成膜物也能溶于同样的有机溶剂中。现已发现作为无机磷酸盐涂料主体成膜物的+2、+3价酸性磷酸盐，只要采用磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酸性多聚磷酸盐和部分游离磷酸，而不采用磷酸正盐，保持各组份间的适当比值，并使酸性磷酸盐中的总磷(P)量与金属总量的摩尔数比值保持在1．5-9∶1的范围内及H+／PO43-≥1，就可以使得该酸性无机磷酸盐不仅可以溶解(或分散)于极性的醇或酮类等有机溶剂，也可以溶解(或分散)于极性溶剂和非极性溶剂混溶的溶剂中，从而使酸性无机磷酸盐成膜物和绝大多数有机成膜物共混相容成为可能，达到本专利技术的目的。上述的磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酸性多聚磷酸盐组成的酸性磷酸盐成膜物，应包括采用磷酸正盐(或金属氧化物、氢氧化物、金属粉末)和一定量的磷酸经化学反应而生成的上述三种酸性磷酸盐。这种情况，虽然可以用磷酸正盐作原料，但转化后实际上溶液中已不存在磷酸正盐，所以这种情况也应包含在本专利技术范围内。上述酸性多聚磷酸盐包括直链的多磷酸盐、支链状的超磷酸盐和环状聚偏磷酸盐玻璃体，总之只要粘结剂中的磷酸盐H+／PO43-≥1则为酸性磷酸盐。酸性多聚磷酸盐可以直接加入，也可以将简单的酸性磷酸盐经加热自身缩聚而获得。本专利技术所提出的酸性磷酸盐中的总磷(P)量与+2、+3金属总量的摩尔数比值保持在1．5-9∶1的范围内，这一范围的下限是这样确定的，在+2价金属的磷酸一氢盐中，磷(P)与金属离子的比值是1∶1，在+3价金属的磷酸一氢盐中，磷(P)与金属离子的比值是1．5∶1。在+2价金属的磷酸正盐中，磷(P)与金属离子的比值是0．67∶1，在+3价金属的磷酸正盐中，磷(P)与金属离子的比值是1∶1。如果在溶解的磷酸盐溶液中存在磷酸正盐，磷(P)与金属离子的比值必然小于1．5∶1，规定这一比值的下限，也就保证了酸性磷酸盐溶液(或溶胶)中不含磷酸正盐，从而保持其能在有机混合溶液中的可溶性。上述比值的上限9∶1主要是限定游离磷酸的多少和涂料酸度，这在后面再加以叙述。经实验证实，所有能够溶于有机溶剂的有机成膜物，包括环氧树脂、环氧脂、丙烯酸树脂、各种乙烯类树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚氨酯、氨基树脂、醇酸树脂、油基树脂、生漆、酚醛树脂、聚偏氟乙烯树脂、有机硅树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂、古马隆树脂、石油树脂、二甲苯树脂、硅酸乙酯、部分水解硅酸乙酯、各种橡胶树脂、氯磺化聚乙烯树脂、各种纤维素、沥青、松香、松香加工树脂、虫胶、干性油、氯化石蜡等各种有机成膜物及其改性物，都可以采用其中一种或多种有机成膜物通过适当的比值在适当的混合有机溶剂中实现和+2、+3价金属的酸性磷酸盐粘性胶液共混相容而组成新的有机成膜物和无机成膜物相结合的新一代涂料体系。有机成膜物的添加量至少是+2、+3价金属的酸性磷酸盐的总量的5％，否则就不易显示出效果，两者相互间的反应存在以下四种情形。第一种情形是相互基本上不产生明显的反应，例如沥青和上述酸性磷酸盐就属于这种情形。第二种情形是成膜物质间发生明显的相互交联反应，例如环氧树脂和上述酸性磷酸盐之间有这种反应。第三种情形属于络合反应，例如聚乙烯醇缩丁醛树脂能和磷酸盐中的金属离子产生络合反应。第四种情形属于相互促凝或催化，例如酸性磷酸盐对醇酸树脂的固化有催化作用，聚酰胺树脂等碱性树脂又能促使磷酸盐成膜物固化。-->根据不同需要，采用不同组份和比值进行调配，可以获得各种适用性能的涂料。为了保证涂料在贮存期和适用期内的稳定性，可将那些相互间容易反应(或促凝)的组份分开包装和贮存，使用前再混合。前面所列举的各种有机成膜物和+2、+3价金属的酸性磷酸盐在混合溶剂中的反应，基本上都包含在上述四种情形中，当然混合的成膜物质也存在上述四种反应同时具有的情况。总之，只要各组份间的比例调配恰当，都能组成适用的涂料，从而实现有机成膜物和酸性无机磷酸盐成膜物相结合，组成新的涂料体系。虽然在有机涂料中添加无机物(例如磷酸正盐、铬酸盐)早已在应用，但是这类无机物仅作为固体颜料加入到有机涂料中，它们在涂料中不溶解也不起成膜作用，或者象磷化底漆和带锈底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料，它由粘结剂和固体微粒组成，其特征在于涂料的粘结剂是由添加有机成膜物的＋２、＋３价金属的酸性磷酸盐溶解（或分散）于混合有机溶剂中所形成的粘性胶液，其中所含的酸性磷酸盐包括磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酸性多聚磷酸盐和部分游离磷酸，在酸性磷酸盐中磷（Ｐ）与金属总量的摩尔数比值为１．５－９∶１并且Ｈ↑［＋］／ＰＯ↓［４］↑［３－］≥１，粘结剂中有机成膜物的重量不少于磷酸盐总重量的５％，粘结剂和固体微粒混合后的涂料，涂敷到基材上后，随着溶剂的挥发，自行干燥和硬化形成涂层。

【技术特征摘要】
1．一种涂料，它由粘结剂和固体微粒组成，其特征在于涂料的粘结剂是由添加有机成膜物的+2、+3价金属的酸性磷酸盐溶解(或分散)于混合有机溶剂中所形成的粘性胶液，其中所含的酸性磷酸盐包括磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酸性多聚磷酸盐和部分游离磷酸，在酸性磷酸盐中磷(P)与金属总量的摩尔数比值为1．5-9∶1并且H+／PO43-≥1，粘结剂中有机成膜物的重量不少于磷酸盐总重量的5％，粘结剂和固体微粒混合后的涂料，涂敷到基材上后，随着溶剂的挥发，自行干燥和硬化形成涂层。2．按权利要求1所述的涂料，其粘结剂中，以磷(P)计的酸性磷酸盐含量为0．3-10mol／L，金属离子的总量是0．05-6．2mol／L，有机溶剂的含量不大于95％(重量比)。3．按权利要求1所述的涂料，其混合有机溶剂选自乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、液态多元醇、丙酮、丁酮、环己酮、甲基环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇、脂肪烃、芳香烃、脂类溶剂、醇醚类溶剂、醚酯类溶剂、取代烃溶剂以及它们的混合物。4．按权利要求1所述的涂料，其有机溶剂中，液态醇和液态酮的总含量(重量)不低于涂料所含酸性磷酸盐的总重量，水的含量不大于溶剂总重量的20％。5．按权利要求1所述的涂料，涂料添加有+1或+4价金属的磷酸盐，其中+1价金属的摩尔数不超过全部磷酸盐所含金属摩尔数总量的10％，其中+4价金属的摩尔数不超过全部磷酸盐所含金属摩尔数总量的30％。6．按权利要求1所述的涂料，其中+2、+3价金属的酸性磷酸盐选自镁、锌、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵全玺，赵立，赵毅，赵鸿，
申请(专利权)人：赵全玺，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]