水基双组分保护涂料组合物制造技术

水基保护涂料组合物，包括氨基硅烷与不足化学计量的环氧硅烷在酸性溶液中的反应产物作为粘合剂，以及进一步包括磨成细粉的锌和分散的颜料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于钢材的水基双组分保护涂料。特别是，本专利技术涉及耐热性保护涂料组合物，更特别是，本专利技术涉及水基可焊接预涂底漆。用于重型钢结构工业(如造船业)的辊轧钢通常采用自动程序在线喷沙处理后，立即涂布称为预涂底漆或预施工底漆的保护涂料薄层。对预涂底漆有多种要求(i)就液体底漆而言-它们应同时具有足够的贮存寿命和适用期；-它们应易于喷涂，尤其是易于形成薄涂层；-它们应干得相当快；(ii)就已干燥的涂层而言-涂刷后，它们应提供很好的防锈保护；-它们应有优良的耐机械性；-它们应对焊接和切割操作不产生影响；-它们应经得住焊接和切割操作；-在焊接操作中，不应产生对健康有害的物质；-它们应与涂布的其他涂料是相容(尤其是它上面所涂布的)的。现有技术中硅酸盐基的预涂底漆已为人所知。EP-A-346385其中公开的预涂底漆组合物包括(i)填料和颜料，其中至少25wt％有导电性；(ii)锌粉，粉尘或薄片，其填料和颜料总量的重量比为1∶6～1∶1；将所述锌粉、填料和颜料碾细至足够粒度；(iii)防沉降剂；(iv)非必要的增稠剂；(v)硅酸盐类粘合剂，其用量使得该粘合剂中的SiO2含量与锌粉、填料和颜料总量的重量比为1∶4～1∶16；以及(vi)溶剂。这种组合物含溶剂；涂料工业的一个普遍趋势是要求减少溶剂的使用。用于钢铁制品的水基保护涂料已为人所知。US-A-5580371公开了水基涂料组合物，它包括锌、磷化铁和硅酸钾。US-A-5888280公开了水基保护涂料组合物是在水存在的条件下，将下述物质混合制备的(i)锌粉，(ii)第IA主族金属的硅酸盐，(iii)由第IA主族金属硅酸盐改性的一种胶状二氧化硅组份，以及(iv)一种含碳酸盐内固化剂。然而，该组合物有强碱性；这通常对于预涂底漆涂层的再涂性是有害的。相应地，该领域需要提供一种改进的保护涂料组合物。因此，本专利技术的一个目的是提供一种水基、非强碱性的预涂底漆组合物。该专利技术的组合物达到了这个及其他目的。本专利技术的组合物通常为双组分组合物，基本上是由以下组分在水溶液中混合而成(a)第一种组分(i)至少一种Ω-氨基烷基三烷氧基硅烷；(ii)至少一种强酸，用量足以达到pH值7～9；(iii)至少一种化合物，每一个具有作为端基的三烷氧基或烷基二烷氧基硅烷和一个环氧基，用量使得Ω-氨基烷基三烷氧基硅烷的氨基氢当量与上述化合物的环氧基当量比率为3～7；(i)～(iii)反应形成一种粘合剂；(iv)一种或多种颜料，其中至少25wt％有导电性；(b)第二种组分(v)磨成细粉的锌，锌与颜料的重量比为1∶10～10∶1；固体粘合剂与锌和颜料的总量的重量比为1∶1～1∶50。Ω-氨基烷基三烷氧基硅烷(后面称为氨基硅烷)，可用一个通式NH2-R′-Si(OR″)3来表示；按有机化学的用法，Ω指取代基或官能团位于端位。R′是一个亚烷基，优选含1～6个碳原子，更优选2～4个，最优选3个；且优选地，R′是一个正亚烷基。每个R″都是一个烷基，它们可相同也可不同，优选含1～6个碳原子，更优选1～4个，最优选2个或3个；R″同样优选是一个正烷基。最优选的化合物是3-氨基丙基三乙氧基硅烷。就酸而言，可以用任何一种强酸或较强酸，优选有机酸。优选的酸包括甲酸、乙酸、乙二酸及其混合物。最优选的酸是甲酸，它是有机酸中贡献有机成份最少的一种。所加酸量必须足以达到pH值7～9，优选7.5～8.5，最优选约为8。在有一个环氧端基和一个三烷氧基硅烷端基(下文指环氧硅烷类)的化合物中，优选线性化合物。根据一个优选的实施方案，可采用化学通式为CH2-O-CH-R′-Si(OR″)3的任意化合物，R′和R″如上所述。根据另一个优选的实施方案，另一类可用化合物的化学通式为CH2-O-CH-R′-O-R′-Si(OR″)3，每个R′(它们可相同或不同)和每个R″如上所述。根据又一另外优选的实施方案，可采用化学通式为CH2-O-CH-R′-SiR″(OR″)2或CH2-O-CH-R′-O-R′-SiR″(OR″)2，其中R′和R″如上所述。最优选的化合物是三甘油基氧丙基三甲氧基和三乙氧基硅烷。所加环氧硅烷的量为氨基硅烷的氨基氢当量与环氧硅烷中的环氧当量之比为3～7，优选4～6，更优选4.5～5.5，最优选约为5。较高的比率会降低涂层的耐水性，反之，较低的比率会缩短组合物中第一种组分的贮存寿命，且对涂层的耐水性没有改善。磨成细粉的锌被用作防锈剂，利用其在钢基体上的电流作用而起作用。可以使用锌粉、锌粉尘或片状锌粉。导电颜料可增强防锈性能(锌粒与基底间由电连接)和电弧焊性能。已知具有导电性的颜料例子包括铁合金、磷酸二铁、云铁矿类，铜片、镍片、不锈钢片、铝片。导电颜料在总颜料中的含量至少应25wt％，优选至少40wt％，更优选地至少50wt％。颜料可以非必要包括一定量的可与钢材基体相互作用的材料，在所述基体上产生例如某种阻化或钝化作用。这被认为可以减慢细分锌粉的消耗速度。有类似特性的颜料的实例包括钼酸盐类，磷酸盐类如磷酸钙、磷酸锌、钠钾多磷酸盐或多磷酸铝，或硼酸类如偏硼酸锌或硼偏酸钡，或氧化锌。具有惰性的颜料，对该专利技术显然不是主要的，但它们通常需要作为组合物中的夹杂物，如因为经济方面的原因(填料)或使底漆具有需要的颜色。作为无数具备惰性的颜料的例子，可包括二氧化钛、红色氧化铁、碳酸钙、滑石、硅酸铝、黄色氧化铁、以及硅酸铝。颜料通常包含在第一种组分中，在这里已将其预先分散。锌与颜料总量的重量比是1∶10～10∶1，优选是1∶2～8∶1，更优选是2∶3～6∶1，最优选是1∶1～4∶1。固体粘合剂与锌和颜料的总量的重量比是1∶1～1∶75，优选1∶3～1∶65，更优选1∶10～1∶60，最优选1∶20～1∶60。需要时，组合物可以进一步包括一些典型的添加剂，如颜料和/或基体润湿剂、增稠剂或防沉降剂。典型的增稠剂是丙烯酸酯聚合物类或羟基乙基纤维素聚合物类；使用时的加入量最高可达1wt％。典型的沉降剂是粘土类物质如膨润土、甘油三羟基硬脂酸酯，聚酰胺类或聚乙烯蜡；用时加入量最高达4wt％，优选高达2wt％。典型的基体润湿剂是乙氧基化醇类(如CAS RN＝68439-45-2产品)。涂料组合物中的固体量(即所有将留在干涂层中的组分)可以有很大变化；优选范围是25～40vol％。根据一优选的实施方案，保护涂料组合物在水溶液中基本由以下组分组成a)第一种组分(i)3-氨基丙基三乙氧基硅烷；(ii)甲酸，其用量足以达到pH值7～9；(iii)一种化合物，选自3-甘油基氧丙基三甲氧基硅烷和3-甘油基氧丙基三乙氧基硅烷，其用量使Ω-氨基烷基三烷氧基硅烷类中的氨基氢当量与所述化合物的环氧基当量的比率为4～6；(iv)一种或多种颜料，其中至少50wt％有导电性；b)第二种组分；(v)磨成细粉的锌，锌与颜料的重量比是1∶1～4∶1；固体粘合剂与锌和颜料的总重量之比是1∶20～1∶60。优选根据本专利技术的方法制备组合物。该专利技术进一步包含了双组分保护涂料组合物中第一种组分的制备方法，基本由以下步骤组成(1)将水与至少一种氨基硅烷混合，形成第一种混合物；(2)在最高40℃的温度下，向第一种混合物中加入至少一种强酸，其用量足以达到pH值7～9，形成第二种混合物；(3)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
保护涂料组合物，主要由水溶液中的下面组分组成： （ａ）第一种组分： （ｉ）至少一种Ω－氨基烷基三烷氧基硅烷； （ｉｉ）至少一种强酸或相对较强的酸，用量足以达到ｐＨ值７～９； （ｉｉｉ）至少一种化合物，每种化合物各有作为端基的三烷氧基或烷基二烷氧基硅烷和一个环氧基，其用量使得Ω－氨基烷基三烷氧基硅烷的氨基氢当量与上述化合物的环氧当量的比率为３～７；（ｉ）～（ｉｉｉ）反应形成一种粘合剂； （ｉｖ）一种或多种颜料，其中至少２５重量％具有导电性； （ｂ）第二种组分： （ｖ）磨成细粉的锌，锌与颜料的重量比是１∶１０～１０∶１；固体粘合剂与锌和颜料的总量的重量比是１∶１～１∶７５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德J尼德洛夫，简德琼，科斯D范赞坦，科尼利斯H范弗利特，
申请(专利权)人：西格玛涂层公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]