涂料组合物及测定硅烷预处理物的均匀性和厚度的方法技术

本发明专利技术涉及涂料组合物及测定硅烷预处理物的均匀性和厚度的方法。所述组合物包括：有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全的缩合物，胶体金属氧化物，水溶性有机染料(具有正电荷和源自1至6个碳原子的羧酸的抗衡离子)和水。本发明专利技术也涉及一种用于测定施涂到基材上的可检测的组合物的均匀性和膜厚度的方法，包括将所述可检测的组合物施涂到基材的表面上并测量所施涂的涂层的光学性质，所获得的测量结果与所施涂的组合物的均匀性有关。

【技术实现步骤摘要】
涂料组合物及测定硅烷预处理物的均匀性和厚度的方法本申请是国际申请日为2014年3月24日、申请号为201480025459.5、专利技术名称为“涂料组合物以及测定免冲洗硅烷预处理物的均匀性和厚度的方法”的专利技术专利申请的分案申请。本申请要求了在2013年3月26日提交的美国临时专利申请No.61/805,248的优先权，其全部内容通过引用方式来全文并入到本文中。
本专利技术涉及一种用于金属的涂料组合物。具体地，本专利技术涉及一种用于金属基材特别是钢、镀锌钢和铝的表面的免冲洗、非铬酸盐、非磷酸金属盐涂料，其中该涂料包括水溶性有机染料，从而提供了用于测定涂料在所述表面上的均匀性和厚度的手段。
技术介绍
已知各种商用涂料组合物用于制备金属表面来防止腐蚀和改善漆料(paint)或其他涂料与该表面的粘附性。例如，硅烷预处理涂料用于商业应用中来提供金属表面的抗腐蚀性能和/或在涂漆操作之前准备好金属表面。然而，硅烷预处理物当施涂时是无色的，以非常低的涂布量来施涂，而且极难通过人类目视检查来检测。测定薄膜在基材上的存在的方法是已知的。已经使用一些在金属膜涂料中的荧光染料来测定涂料是否已经施涂于表面上。具体地，将荧光增白剂芪和香豆素添加到无铬金属涂料中，并在用涂料来涂覆金属之后，将金属在紫外(UV)光下来观察且用眼睛来检查涂料的存在。这些方法在测定涂料是否已经施涂于基材上的能力方面是有用的。已经开发了涉及定量测定涂层的厚度(重要的质量控制事项)的方法。虽然使用芪和香豆素是可能的，但是在定量测定涂层厚度上，这是不优选的，因为已经发现，这些化合物在它们用于测定涂层厚度的校准系统(其在商业上可行的涂层厚度测量系统中是必需的)中的时候常常无法显示所需的精确性。该涂层的天然荧光会影响涂层的荧光强度的测量。通过检测混合在油中的荧光化合物来测定透明油膜在金属表面上的厚度的方法也是已知的。然而，由于油膜的性质，导致这些方法并不是精确的，并因此不适宜可再现地测定可干燥的、干燥了的、可固化的或固化了的成膜涂层在基材上的厚度。当染料用于测量油膜厚度时，染料的选择不是重要的。如果在油覆盖的基材上需要额外的涂料层如预涂覆底漆或着色涂料，则油层通常不保持在基材的表面上。许多现有技术的有机染料在水性预处理物中是不易溶的，因此，常常影响该预处理物的稳定性。加入这些有机染料导致预处理物的其他组分沉淀或凝胶，从而使得预处理物组合物不稳定。预处理物的糟糕的保存期影响这些预处理物的可用性，因为沉淀或凝胶化导致非均匀涂层或空隙的形成或不良涂覆表面。当使用这些不稳定的预处理物时会导致差的耐腐蚀性和漆或其他涂料与金属基材的差的粘附性。因此，存在以下需要，其能够快速地检测这些预处理物的存在、均匀性和厚度，这些作为质量控制的必要方面。
技术实现思路
本专利技术涉及一种组合物，其用于涂覆金属基材如钢、镀锌钢和铝的表面，以便确保形成的涂层是可检测的、可定量的并且也提高了基材的耐腐蚀性和/或基材的粘附性能。在本文的一种实施方式中，提供的是一种可检测的涂料组合物，包括：(a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物；(b)胶体金属氧化物；(c)水溶性有机染料，其具有正电荷和源自含有1至约6个碳原子的羧酸的抗衡离子；和，(d)水，其中所述组合物在25℃存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物。本专利技术的方法包括施加涂料组合物到所需的基材的表面上，然后测定涂层的均匀性。在本文的一种实施方式中，还提供了一种测定施涂于基材上的涂料组合物(包括施涂涂料组合物到基材的表面上)的均匀性的方法，所述组合物包括：(a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物；(b)胶体金属氧化物；(c)水溶性有机染料，其具有正电荷和源自含有1至约6个碳原子的羧酸的抗衡离子；和，(d)水，其中所述组合物在25℃存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物；和，测量所施涂的涂层的光学性质，所获得的测量结果是与所施涂的涂层的均匀性有关的。具体而言，本专利技术的实施方式如下：1.可检测的涂料组合物，其包括：(a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全的缩合物；(b)胶体金属氧化物；(c)水溶性有机染料，其具有正电荷和源自含有1到约6个碳原子的羧酸的抗衡离子；和(d)水，其中所述组合物在25℃存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物，并且其中沉淀物的有害量是大于1000毫克的沉淀物/千克的可检测的涂料组合物的量。2.项1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)具有以下通式(I)：其中X是价态r的有机官能基团，包括单价基团、二价基团或多价基团，其中R1每次出现时独立地是直链、支链或环状二价有机基团，含有至多约12个碳原子，并任选地含有一个或多个杂原子，条件是X和甲硅烷基的硅原子经由与R1的碳原子的共价键而键接到R1基团上，从而在有机官能基团X和所述甲硅烷基之间形成桥；R2每次出现时独立地是烷基、烷氧基取代的烷基、芳基或芳烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3各自独立地是乙酰基、烷基或烷氧基取代的烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3或为氢；X是价态r的有机官能基团，包括单价官能团、二价官能团或多价官能团，r是1至4的整数；以及a是0、1或2。3.项2的可检测的涂料组合物，其中X选自：巯基，酰氧基，缩水甘油氧基，环氧基，环氧基环己基，环氧基环己基乙基，羟基，环硫基，丙烯酸酯基团，甲基丙烯酸酯基团，脲基，硫脲基，乙烯基，烯丙基，硫代氨基甲酸酯基，二硫代氨基甲酸酯基，醚，硫醚，二硫化物，三硫化物，四硫化物，五硫化物，六硫化物，多硫化物，黄原酸酯基，三硫代碳酸酯基，二硫代碳酸酯基，氰脲酸基，异氰脲酸基，-NHCOOR5或-NHCOSR5，其中R5是含有1到约12个碳原子的单价烃基，或另一–Si(R2)a(OR3)3-a基团，其中R2各自独立地是烷基、烷氧基取代的烷基、芳基或芳烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3各自独立地是乙酰基、烷基或烷氧基取代的烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3或为氢，以及a是0、1或2。4.项1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)具有以下通式(II)：其中R每次出现时独立地是氢，1到约6个碳原子的烷基，3到约6个碳原子的环烷基，2至约6个碳原子的烯基，6到约10个碳原子的亚芳基或7到约12个碳原子的亚烷芳基；R1是至多约12个碳原子的二价取代的或未取代的脂肪族或芳香族基团；R2各自独立地是1到约10个碳原子的一价烃基团；且R3各自独立地选自氢，或者直链或支链的烷基，直链或支链的烷氧基取代的烷基，或者直链或支链的酰基，每一种至多约16个碳原子；以及a是0、1或2。5.项1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)选自乙烯基甲基二乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基二甲基乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷，乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基硅烷)，苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷，γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三-(2-甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
可检测的涂料组合物，其包括：(a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全的缩合物；(b)胶体金属氧化物；(c)水溶性有机染料，其具有正电荷和源自含有1到约6个碳原子的羧酸的抗衡离子；和(d)水，其中所述组合物在25℃存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物，并且其中沉淀物的有害量是大于1000毫克的沉淀物/千克的可检测的涂料组合物的量。

【技术特征摘要】
2013.03.26 US 61/805,2481.可检测的涂料组合物，其包括：(a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全的缩合物；(b)胶体金属氧化物；(c)水溶性有机染料，其具有正电荷和源自含有1到约6个碳原子的羧酸的抗衡离子；和(d)水，其中所述组合物在25℃存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物，并且其中沉淀物的有害量是大于1000毫克的沉淀物/千克的可检测的涂料组合物的量。2.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)具有以下通式(I)：其中X是价态r的有机官能基团，包括单价基团、二价基团或多价基团，其中R1每次出现时独立地是直链、支链或环状二价有机基团，含有至多约12个碳原子，并任选地含有一个或多个杂原子，条件是X和甲硅烷基的硅原子经由与R1的碳原子的共价键而键接到R1基团上，从而在有机官能基团X和所述甲硅烷基之间形成桥；R2每次出现时独立地是烷基、烷氧基取代的烷基、芳基或芳烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3各自独立地是乙酰基、烷基或烷氧基取代的烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3或为氢；X是价态r的有机官能基团，包括单价官能团、二价官能团或多价官能团，r是1至4的整数；以及a是0、1或2。3.权利要求2的可检测的涂料组合物，其中X选自：巯基，酰氧基，缩水甘油氧基，环氧基，环氧基环己基，环氧基环己基乙基，羟基，环硫基，丙烯酸酯基团，甲基丙烯酸酯基团，脲基，硫脲基，乙烯基，烯丙基，硫代氨基甲酸酯基，二硫代氨基甲酸酯基，醚，硫醚，二硫化物，三硫化物，四硫化物，五硫化物，六硫化物，多硫化物，黄原酸酯基，三硫代碳酸酯基，二硫代碳酸酯基，氰脲酸基，异氰脲酸基，-NHCOOR5或-NHCOSR5，其中R5是含有1到约12个碳原子的单价烃基，或另一–Si(R2)a(OR3)3-a基团，其中R2各自独立地是烷基、烷氧基取代的烷基、芳基或芳烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3各自独立地是乙酰基、烷基或烷氧基取代的烷基，全部都含有至多约16个碳原子，R3或为氢，以及a是0、1或2。4.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)具有以下通式(II)：其中R每次出现时独立地是氢，1到约6个碳原子的烷基，3到约6个碳原子的环烷基，2至约6个碳原子的烯基，6到约10个碳原子的亚芳基或7到约12个碳原子的亚烷芳基；R1是至多约12个碳原子的二价取代的或未取代的脂肪族或芳香族基团；R2各自独立地是1到约10个碳原子的一价烃基团；且R3各自独立地选自氢，或者直链或支链的烷基，直链或支链的烷氧基取代的烷基，或者直链或支链的酰基，每一种至多约16个碳原子；以及a是0、1或2。5.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述有机官能化硅烷(a)选自乙烯基甲基二乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基二甲基乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷，乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基硅烷)，苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷，γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷，β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷，β-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷，γ-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-巯基丙基三甲氧基硅烷，γ-巯基丙基三乙氧基硅烷，γ-硫代辛酰基丙基三甲氧基硅烷，γ-硫代辛酰基丙基三乙氧基硅烷，双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫烷，双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫烷，γ-脲基丙基三甲氧基硅烷，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷，γ-脲基丙基二甲氧基乙氧基硅烷，γ-脲基丙基甲氧基二乙氧基硅烷，γ-脲基丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-脲基丙基甲基二乙氧基硅烷，γ-脲基丙基甲基甲氧基乙氧基硅烷，γ-氨基甲酸基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基甲酸基丙基三乙氧基硅烷，异氰脲酸基丙基三甲氧基硅烷，双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)脲，双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)脲，2-氰基乙基三甲氧基硅烷，2-氰基乙基三乙氧基硅烷和它们的组合。6.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述水溶性有机染料(c)具有以下通式(VII)：其中：R12是含有1到约6个碳原子的烷基或氢；R23是氢，具有1到约6个碳原子的烷基，具有6至约10个碳原子的芳基，具有7至约12个碳原子的芳烷基或取代有羟基羰基(-C(＝O)OH)或取代有烷氧基羰基-C(＝O)OR26的具有6到约12个碳原子的芳基，其中R26是具有1到约4个碳原子的烷基；R24是氢，含有1至约6个碳原子的烷基，羟基或具有结构–NR27R28的氨基，其中R27和R28各自独立地是氢或具有1至约6个碳原子的烷基；R25是氢，含有1至约6个碳原子的烷基，羟基或具有结构–NR27R28的氨基，其中R27和R28各自独立地是氢或具有1到约6个碳原子的烷基；和m是1到3的整数。7.权利要求6的可检测的涂料组合物，其中R24和R25各自是–NR27R28基团，其中R27和R28各自独立地是氢或具有1到约3个碳原子的烷基且R23是C6H4-CO2H。8.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述水溶性有机染料(c)源自3H-吲哚、2-亚丙烯基-2,3-二氢-1H-吲哚或苯并呋喃。9.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中该组合物基本上由以下物质组成：a.含量为约0.01至约80wt％的至少一种脲基硅烷或由其制得的缩合化合物，所述脲基硅烷具有以下结构：其中R独立地是氢或1到约4个碳原子的烷基；b.含量为约0.001至约36wt％的氧化铈颗粒；c.含量为约0.001到约2wt％的水溶性有机染料，且其具有以下通式(IV)：其中：G1是具有1至约20个碳原子和含有至少一个氧或氮杂原子的有机基团；A是氮原子或(-)3C-R*，其中R*是一价基团，其选自烷基，环烷基，烯基，芳烷基或芳基，各自都具有至多约10个碳原子；R6是含有至多约10个碳原子的烷基、羟基烷基、烷氧基烷基、环烷基、任选取代有卤素或烷氧基的芳烷基、任选取代有卤素或烷氧基的芳基、氰基烷基、氨基甲酸基烷基或烷氧羰基烷基，或氢；R7是含有至多约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺酰基或芳基磺酰基或氢；R8是含有至多约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺酰基、芳基磺酰基或氨基磺酰基或氢；R9是含有至多约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺酰基或芳基磺酰基或氢；R10是含有至多约10个碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺酰基或芳基磺酰基或氢；R11是含有至多约10个碳原子的烷基、羟基烷基、烷氧基烷基、环烷基、任选取代有卤素或烷氧基的芳烷基、任选取代有卤素或烷氧基的芳基、氰基烷基、氨基甲酸基烷基或烷氧基羰基烷基或氢；R12是含有1至约6个碳原子的烷基或氢；和n是1到3的整数；和d.含量为所述涂料组合物重量的余量的水，其中所述脲基硅烷的重量是脲基硅烷各组分的重量的总和，且所述wt％基于所述涂料组合物的总重量。10.权利要求1的可检测的涂料组合物，其中所述组合物基本上由以下物质组成：a.含量为约0.01到约80wt％的至少一种脲基硅烷或由其制得的缩合化合物，所述脲基硅烷具有以下结...

【专利技术属性】
技术研发人员：L黄，
申请(专利权)人：莫门蒂夫性能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US