用作涂层的利用短链羧酸改性的矾土及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种生产用于涂层组合物的改性矾土的方法，所述方法的特征在于，在添加有机改性剂之前和/或之后，在特定条件下对矾土悬浮液进行水热处理。本发明专利技术还提供了一种根据本发明专利技术所述的方法制备的改性矾土以及所述改性矾土在包括防腐蚀组合物和粘合剂涂层的涂层应用中的用途。涂层应用中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作涂层的利用短链羧酸改性的矾土及其生产方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月10日提交的美国申请号62/987,616的优先权，将其公开内容通过引用并入本文中用于所有目的。


[0003]本专利技术总体上涉及涂层组合物(涂料组合物，coating composition)。更具体地，本专利技术涉及一种制备改性矾土(改性氧化铝，modified alumina)组合物的方法、一种改性矾土组合物、以及改性矾土组合物作为涂层、特别是在防腐蚀和粘合剂应用中的用途。

技术介绍

[0004]表面的腐蚀防护是众所周知且广泛实施的。金属表面的腐蚀防护通常通过施加抑制剂、通过添加钝态合金元素以及通过将保护性涂层施加至金属等方法来实现。对于金属表面的腐蚀防护，防腐蚀材料的微观结构是一种重要的特性。
[0005]在金属表面腐蚀防护中，对金属的微观结构的改性是一种实际应用的技术。例如，在(“Effect of nanocrystalline grain size on the electrochemical and corrosion behavior of nickel(纳米晶体晶粒尺寸对镍的电化学和腐蚀行为的影响)”，Corrosion Science46(12)：3019
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3029，将其通过引用并入本文中用于所有目的)中已经研究和报告了与粗粒镍相比，通过电沉积生产的纳米晶体镍(8
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28nm)的行为。已发现纳米晶体镍由于通过电沉积生产的膜的缺陷性质而易发生腐蚀。
[0006]溶胶
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凝胶涂层的技术经常应用于具有复杂几何形状的制品。在这个领域中进行的大多数研究使用有机腐蚀抑制剂(从金属或醇盐前体的溶液开始)。溶胶
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凝胶经由前体的水解和缩合来进行。在缩合期间，形成凝胶。老化促进缩合反应，其最终导致形成具有增大厚度的膜涂层。然而，经常该膜涂层具有许多缺陷。膜涂层中的任何弱点都可能是腐蚀的起点。典型地，将有机化合物嵌入到凝胶中。如果凝胶与有机化合物的发生弱相互作用，则凝胶与有机化合物之间的键可能对风化腐蚀不稳定。此外，尽管大量有机化合物的存在导致形成增大厚度的膜涂层(其更好地起到作为腐蚀防护屏障的作用)，但是高的有机化合物浓度可能降低凝胶对基底的粘附力，并且因此可能不利地影响膜涂层的腐蚀防护性能。膜涂层的腐蚀防护性能还可能受前体的水解反应的可逆性质影响。例如，水渗透可能损害有机层的完整性，并且降低腐蚀防护性能。
[0007]已经提出了不同的方法来将腐蚀抑制剂如膦酸和2
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巯基苯并咪唑(MBI)包含到溶胶
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凝胶膜涂层中。然而，与这些腐蚀抑制剂相关的一个问题是难以实现浓度与溶解度之间的最佳平衡。另一方面，高溶解度可能限制长期腐蚀防护性能，因为基底可能被浸出，而在另一方面，低溶解度可能由于存在的低浓度的腐蚀抑制剂而导致低的腐蚀防护性能。此挑战已经例如通过使用借助pH的变化来释放的有机抑制剂(由此抑制腐蚀)得到解决。然而，如果没有pH变化，则不释放pH触发的有机腐蚀抑制剂，并且因此即使在利用有机抑制剂的情况下，腐蚀防护性能也可能不是有效的。
[0008]通常使用浸涂和旋涂技术来施加腐蚀抑制剂。旋涂可以例如通过离心力来提供薄膜，但是具有以下明显缺点：基底的形状强烈影响有效涂覆基底的能力。浸涂通常是用于不规则形状物体或具有复杂几何形状的物体的最方便的方法。通常，本领域中充分理解的是，所使用的涂覆技术应能够覆盖要用腐蚀抑制剂保护的整个表面。喷雾和电沉积也是广泛实施的，然而，没有很好地证明喷雾分散的功效。
[0009]US 4,419,137(将其通过引用并入本文中用于所有目的)涉及一种腐蚀抑制剂，该腐蚀抑制剂包含选自由二氧化硅和氧化铝组成的组中的无机氧化物的粒子，请具有化学键合至这些粒子的表面的腐蚀抑制性金属阳离子。US 4,419,137报告了矾土与氢氧化钙的离子交换，并且描述了一种使用经交换的二氧化硅的油漆制剂。
[0010]WO86/07371(将其通过引用并入本文中用于所有目的)公开了一种腐蚀防护组合物，该腐蚀防护组合物包含三水合氧化铝Al(OH)3、10
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100质量份的量的另一种氧化物和0
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40质量份的量的碳酸钙和/或碳酸镁碳酸，其晶粒尺寸小于20μm。
[0011]WO2012/050984(将其通过引用并入本文中用于所有目的)教导了一种腐蚀抑制剂，该腐蚀抑制剂选择性地吸附到金属表面上，并且产生防止腐蚀性试剂接近所述表面的屏障。其教导了纳米结构载体例如氧化铝可以用于供应腐蚀抑制剂，但是未例示氧化铝的使用。
[0012]WO2011/081874(将其通过引用并入本文中用于所有目的)涉及复合无机粒子及其制备和使用方法。WO2011/081874提及金属氧化物作为防腐蚀试剂的用途，但是仅例示了二氧化硅的使用。
[0013]明显存在与腐蚀抑制剂和涂覆技术相关的缺点。腐蚀抑制剂的性能严重地依赖于腐蚀抑制剂自身(例如生产方法)，以及用于将抑制剂施加至基底的涂覆技术的功效。
[0014]针对本领域中与腐蚀抑制剂和涂覆技术相关的问题的背景，本专利技术人发现了显示出有利的防腐蚀性质的有机改性勃姆石组合物形式的纳米晶体涂层。

技术实现思路

[0015]当在本申请通篇中讨论范围时，用于“在......之间(或......至......，between)”的使用意图包括这些范围的端点，例如3至5nm包括3nm和5nm。
[0016]根据本专利技术的第一方面，提供了一种生产改性矾土的方法，所述方法包括以下步骤：
[0017]i)提供包含矾土和水的矾土悬浮液，任选地将所述矾土悬浮液在20℃至90℃的温度下水热处理0.5至5小时的时间，以形成经水热处理的矾土悬浮液；
[0018]ii)将有机改性剂添加到所述矾土悬浮液或所述经水热处理的矾土悬浮液中，以形成改性矾土悬浮液；
[0019]iii)将所述改性矾土悬浮液在20℃至90℃的温度下水热处理0.5至5小时的时间，以形成经水热处理的改性矾土悬浮液；以及
[0020]iv)将所述经水热处理的改性矾土悬浮液干燥，以形成所述改性矾土。
[0021]所述方法可以包括在添加有机改性剂之前加热矾土悬浮液的另外步骤。在这样的情况下，将矾土悬浮液加热到低于90℃的温度，优选地加热到85℃的温度，并且优选地持续1至2小时的时间。时间和温度是独立地选择的。
[0022]矾土可以是氧化铝、氧化铝氢氧化物或它们的混合物。矾土优选是氧化铝氢氧化物。氧化铝氢氧化物优选是勃姆石。勃姆石可以使用烷氧基铝作为原料通过齐格勒法(Ziegler process)制备。备选地，勃姆石可以通过沉淀来制备。
[0023]勃姆石可以具有立方、片状或针状微晶形态。优选地，勃姆石具有片状或针状微晶形态。
[0024]勃姆石晶体的长宽比(纵横比，asp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】1.一种生产改性矾土的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供包含矾土和水的矾土悬浮液，任选地将所述矾土悬浮液在20℃至90℃的温度下水热处理0.5至5小时的时间，以形成经水热处理的矾土悬浮液；ii)将有机改性剂添加到所述矾土悬浮液或所述经水热处理的矾土悬浮液中，以形成改性矾土悬浮液；iii)将所述改性矾土悬浮液在20℃至90℃的温度下水热处理0.5至5小时的时间，以形成经水热处理的改性矾土悬浮液；以及iv)将所述经水热处理的改性矾土悬浮液干燥，以形成所述改性矾土。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述矾土是勃姆石。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述勃姆石在(020)面上的微晶尺寸为2nm至200nm。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述改性矾土悬浮液在30℃至85℃的温度下水热处理。5.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽亚，
申请(专利权)人：萨索尔美国公司，
类型：发明
国别省市：