防腐组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于涂层表面的防腐组合物(100)，该组合物具有第一填充组分和第二填充组分，并且基于总组合物，该第一填充组分和该第二填充组分的重量比在0.4和1.2之间，该第一填充组分具有碳薄片(102)和纳米结构组分(104)，该纳米结构组分(104)选自由以下各项组成的组：纳米管、纳米线和纳米纤维，该第二填充组分具有聚合物基体(106)。组分具有聚合物基体(106)。组分具有聚合物基体(106)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防腐组合物


[0001]本专利技术涉及用于涂层表面的防腐组合物、具有这种防腐组合物的相应层结构、所述层结构在表面防腐涂层中的用途、腐蚀监测系统、防腐系统以及用于涂覆待保护的表面以防止腐蚀的方法。

技术介绍

[0002]金属部件的腐蚀每年都会造成巨大的经济损失，这是需要避免的。出于这个原因，存在一些措施可以提高金属的耐腐蚀性，以将腐蚀攻击的速度降低到在其使用寿命期间可以避免损坏相应部件的程度。所谓的被动腐蚀保护包括对腐蚀介质产生屏蔽作用的所有措施，例如通过对待保护的材料进行适当的覆盖或涂覆。主动阴极腐蚀保护在有或没有外部电流的情况下都有效，并且基于改变待保护的金属的电势，使其无法关联。
[0003]例如，EP1756236B1公开了一种用于涂覆金属表面的导电且可焊接的、基本上无溶剂的防腐组合物。EP1337350B2还公开了一种多涂层颜色和/或效果涂料系统、其生产方法及其用途。
[0004]US2014/0151596A1公开了一种用作基材涂层的导热、耐腐蚀涂层组合物。该组合物包含水基聚氨酯聚合物和至少一种添加剂。该组合物还可以包含导热颗粒，其可以是碳纳米薄片和纳米管。该组合物可以包含25
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75重量％的聚氨酯组分和4
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10重量％的碳纳米材料组分。该组合物可以包含硅烷基交联剂和/或醚基聚结剂作为附加组分。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种改进的防腐组合物、包含这种防腐组合物的改进的层结构、腐蚀监测系统、防腐系统以及用于涂覆待保护的表面以防止腐蚀的方法。本专利技术所基于的目的通过独立专利权利要求的特征来实现。本专利技术的实施例在从属权利要求中详细说明。
[0006]指定了一种用于涂层表面的防腐组合物，该组合物具有第一填充组分和第二填充组分，并且基于总组合物，该第一填充组分和该第二填充组分的重量比在0.4和1.2之间，
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该第一填充组分具有碳薄片和(导电)纳米结构组分，该纳米结构组分选自由以下各项组成的组：纳米管、纳米线和纳米纤维，
[0008]‑
该第二填充组分具有聚合物基体。
[0009]术语聚合物基体应理解为第一填充组分优选以固化状态均匀嵌入其中的基体。聚合物基体和第一填充组分因此形成复合材料，从而防腐组合物也可以称为复合材料。
[0010]除了粘合剂和可选的硬化剂之外，聚合物基体还可以包含分散剂。然而，由于分散剂也没有交联，因此在重量规格(第一填充组分与第二填充组分的重量比)中没有考虑到这一点。在这方面，在本公开的整体范围内，术语第二填充组分基本上仅被理解为树脂和(如果存在的话)硬化剂的组合，它们一起形成固化状态的聚合物基体。为此所需的相应化学硬化剂是反应物，并与反应树脂一起形成高分子塑料，即用于第一填充组分的聚合物基体。
[0011]本专利技术的实施例可以具有改善表面，特别是金属表面，腐蚀保护的优点。一方面，碳薄片由于其疏水性可以保证该碳薄片形成液体阻挡，使得水本身或碱等含水物质甚至不能与待保护的金属表面接触。反过来，纳米结构组分可以确保金属中存在的电子由于其导电性而从金属中传导出去。不考虑碳薄片，如果诸如水等液体到达金属表面，电子是例如带正电的金属离子扩散到水环境中的结果。由纳米结构组分拾取的电子因此可以从金属表面转移，并在别处与水和氧反应，从而形成氢氧根离子。
[0012]如果在正常的油漆结构中金属基材发生损坏，此时会形成腐蚀产物，并且氧气排放会迁移到其边缘区域。此时需要注意的是，本例中形成的氢氧根离子会与第二填充组分的聚合物基体发生反应，从而导致聚合物基体的长期破坏。这种向下壁腐蚀过程会产生暴露的未涂覆金属表面，也称为“阴极分层”。通过正确选择碳薄片和纳米结构组分，现在可以抑制阴极分层并将其转移到所述层的表面。尽管根据腐蚀压力的不同，可能需要不时地更新上覆涂层，但金属表面仍可通过涂层在很大程度上得到防腐蚀保护。然而，相比尝试打磨受压区域并重新涂上用于阴极分层涂层的修补漆，发生腐蚀时更新顶部涂层应该更容易，也更可持续。
[0013]结果，例如，氢氧根离子以最小化的形式远离金属形成，从而金属离子形成的位点与氢氧根离子形成的位点分离。这将阳极和阴极效应分开。
[0014]根据一个实施例，纳米结构组分和碳薄片的重量比在2和4之间，特别地，大于3和小于4之间。第一填充组分和第二填充组分的重量比可以特别地在0.5和1之间，优选地，0.65和0.8之间。纳米结构组分和碳薄片的所述重量比可能是有利的，因为这里可以在碳薄片的液体阻挡作用和通过纳米结构组分的电导率增加之间实现最佳折衷。碳薄片加长了液体分子的扩散路径，因为液体分子由于疏水性和致密性而必须首先在碳薄片周围迁移才能到达金属表面。然而，过高比例的碳薄片会使导电性最小化，因此在液体分子能够扩散到金属表面的情况下，电子不会迅速消散，这些电子也会在随后的金属离子形成中产生，远离金属表面。结果，这意味着氢氧根离子会在金属表面附近形成，最终导致阴极分层，形成游离金属表面。
[0015]另一方面，增加比例的导电纳米结构组分可以确保产生的电子从金属表面快速传输，但由于导电纳米结构组分缺乏阻挡性能(例如疏水性)，大量的液体分子可以扩散到金属表面。纳米结构组分和碳薄片的所述重量比可以提供最佳折衷方案，其中一方面，以足够高的形式提供液体阻挡，另一方面，在液体分子扩散到金属表面上的情况下，确保电子从金属表面足够快速地传输。
[0016]在这一点上应该注意的是，在用于金属腐蚀保护的涂料配方中使用尽可能导电的石墨烯薄片，特别是在例如0.001重量％和0.15重量％之间的低浓度范围内，似乎对腐蚀保护不利。任何基于此的“腐蚀保护”都必须一方面基于在导电石墨烯催化的金属表面上形成的更厚的金属氧化物层，另一方面基于氧气和水的阻挡功能，以及由于疏水性增加而导致的储水能力下降。在这种情况下的缺点是颗粒间的石墨烯薄片直接接触，以及石墨烯组分与金属表面的直接接触，因为在石墨烯薄片在所述浓度范围下尽可能导电的情况下，这些会加速金属基材的腐蚀。
[0017]仔细选择上述重量比范围(纳米结构组分和碳薄片，以及第一填充组分和第二填充组分)不仅能够在使用所述“更高”浓度的石墨烯或纳米结构组分或其混合物时避免对金
属基材的加速腐蚀作用，而且通过调整浓度比以及水和氧气进入金属表面的重量比以及进而腐蚀速率与层的电导率的特定比例，可以产生良好的防腐蚀效果。如果确保这一点，腐蚀过程产生的电子可以从金属表面转移到底漆层中，从而导致阴极分层的氧放电和氢氧根离子的产生也从金属表面转移到底漆层中。因此，很大程度上防止了通过阴极分层形成裸露的、自由的金属表面，从而大大防止了水和氧气的渐增式加速进入。另一方面，如果将层的电导率设置太高，金属基材的加速腐蚀的非常不利的影响也会在这里产生。
[0018]上述新的防腐蚀方面可以例如通过这里描述的底漆层来实施，一方面通过以产生对水和氧气的最高可能的阻挡效果所需的规定的比例和相应的高施加浓度，仅使用具有所述表面改性的第一填充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于涂层表面的防腐组合物(100)，所述组合物具有第一填充组分和第二填充组分，并且基于总组合物，所述第一填充组分和所述第二填充组分的重量比在0.4和1.2之间，所述第一填充组分具有碳薄片(102)和纳米结构组分(104)，所述纳米结构组分(104)选自由以下各项组成的组：纳米管、纳米线和纳米纤维，所述第二填充组分具有聚合物基体(106)，所述碳薄片(102)和/或所述碳纳米结构组分(104)具有硅烷官能化或聚醚官能化，官能化程度为5％至90％，特别地，10％至60％，更优选地，20％至40％。2.根据权利要求1所述的防腐组合物(100)，其中所述纳米结构组分(104)和所述碳薄片(102)的重量比在2和4之间，特别地，大于3和小于4之间，和/或所述第一填充组分和所述第二填充组分的重量比在0.5和1之间，特别地，0.65和0.8之间。3.根据权利要求1或2所述的防腐组合物(100)，其中所述纳米结构组分(104)是碳纳米结构组分(104)，其中所述碳纳米结构组分(104)选自由以下各项组成的组：单壁或多壁碳纳米管、碳纳米线和碳纳米纤维。4.根据前述权利要求中任一项所述的防腐组合物(100)，其中所述碳薄片是石墨烯薄片，其中，特别地，所述石墨烯薄片的平均厚度在1nm和30nm之间，或1nm和15nm之间，和/或所述石墨烯薄片的平均几何等效直径在0.2μm和200μm之间，特别地，0.5μm和20μm之间，或0.5μm和10μm之间，或0.5μm和5μm之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的防腐组合物(100)，其中所述纳米结构组分(104)的平均纵横比为50
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1500，特别地，50
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500，或70
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200，或100
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200。6.根据前述权利要求中任一项所述的防腐组合物(100)，其中所述第二填充组分包括活性防腐组分的颗粒(204)，其中基于所述总组合物，所述颗粒的比例为0.1至0.75重量％，特别地，基于所述总组合物，0.2至0.6重量％，以及特别优选地，0.3至0.5重量％，其中可选地，所述活性防腐组分选自由以下各项组成的组：磷酸盐和正磷酸盐及其衍生物，特别是选自由以下各项组成的组：基于钙、锌和锶的磷酸盐和正磷酸盐及其衍生物，其中所述活性防腐组分可选地选自由以下各项组成的组：磷酸钙、正磷酸钙、正磷酸钙铝、正磷酸钙镁、聚磷酸锶铝、磷酸锌、正磷酸锌、聚磷酸锌铝、正磷酸锌钼、正磷酸锌铝及其衍生物。7.根据权利要求1所述的防腐组合物(100)，其中所述硅烷组分选自烯属反应性硅烷组合物，特别地，乙烯基三甲氧基硅烷、3
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，或环氧官能硅烷组合物，特别地，3
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缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，以及其混合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的防腐组合物(100)，其中所述聚合物基体(106)包括反应树脂，特别地，选自环氧树脂、聚酯树脂和丙烯酸酯树脂的反应树脂。9.根据前述权利要求中任一项所述的防腐组合物(100)，其中所述防腐组合物(100)的比表面电阻在103和106欧姆之间，特别地，104和105欧姆之间。10.一种层结构，包括第一层和第二层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：