具有非鉻腐蝕抑制劑顆粒的組合物和涂料制造技術

本發明專利技術描述了用于保護金屬表面免受腐蝕的組合物。該組合物包含腐蝕抑制性顆粒。腐蝕抑制性顆粒可用于環氧樹脂類涂料或烯烴樹脂類涂料中。該顆粒可以包含核和保護劑。核可以包含水溶性腐蝕抑制劑。保護劑可以設置在核的至少一部分表面上，并可以與腐蝕抑制劑的硫醇基共價或離子鍵合。保護劑可以被構造為減少核與環氧樹脂或烯烴樹脂之間的反應。

Compositions and coatings with non chromium corrosion inhibitor particles

A composition for protecting metal surfaces from corrosion is described. The composition contains corrosion inhibiting particles. Corrosion inhibiting particles can be used in epoxy resin coatings or olefin resin coatings. The particles may contain nuclei and protective agents. The nucleus may contain water soluble corrosion inhibitors. The protective agent may be disposed on at least part of the surface of the nucleus and may be covalently or ionic bonded to the thiol group of the corrosion inhibitor. A protective agent may be constructed to reduce the reaction between a nucleus and an epoxy resin or an olefin resin.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有非鉻腐蝕抑制劑顆粒的組合物和涂料
本文公開的說明總體上涉及腐蝕抑制性顆粒，諸如核-殼顆粒，特別是涉及在金屬腐蝕防護的組合物和涂料中使用的腐蝕抑制性顆粒。
技術介紹
腐蝕被定義為材料(通常是金屬)與其環境之間的化學或電化學反應，其導致材料及其性質的劣化。腐蝕性侵蝕開始于金屬的表面。腐蝕過程涉及兩種化學變化。受侵蝕或氧化的金屬經歷陽極變化，腐蝕劑還原并且經歷陰極變化。大部分金屬腐蝕的趨勢對金屬和金屬產品造成了主要維護挑戰，特別是在存在不利環境或天氣條件的地區。已證明含有六價鉻化合物的鉻系防腐蝕體系是廣泛用于飛行器金屬處理過程中的極其有用和通用的化學物質組。它們對施加其的金屬基材賦予許多有益的防腐蝕特性，并且已廣泛用于在涂布、粘附性粘合和表面修整之前的金屬預處理。在鋁及其合金的情況下，化學性鉻系防腐蝕體系涉及六價鉻(例如，CrO3、CrO4-2、Cr2O7-2)和氫氟酸(HF)的組合。氫氟酸從金屬基材(例如鋁)的表面上除去氧化膜，六價鉻與露出的金屬反應，析出三價鉻氧化物。使用鋁作為實例：Cr2O7-2+2Al0+2H+→Cr2O7.H2O+Al2O3。諸如根據上述反應產生的氧化鉻在防腐蝕應用中是非常有用的。其在堿性環境中相當穩定，它是斥水的(疏水的)并且可以用作水的阻隔涂層。最后，它表現出“自愈效應”，即涂層中的殘留六價鉻可以與涂層的受損區域反應，由此在受損位置產生更多的三價鉻氧化物，從而“自愈”。因此，鉻系、特別是六價鉻系體系已經廣泛用于飛行器工業，因為已證明其：可高度有效地減少腐蝕方面并作為有機涂料和粘合劑的粘合促進劑；特別是回彈性，因為施加/處理過程表現出對加工條件的變化的低靈敏度；在鋁合金上是特別有效的；并確保相當高的質量控制特性，因為本領域技術人員可以僅通過涂料的檢查(顏色)來辨別基材表面上鉻的量。關于鉻(特別是六價鉻)在環境中的擔憂已經產生了替代鉻系體系的需要。因此，“環境友好的”且商業上可接受的鉻系體系的替代品是防腐蝕涂料的受歡迎的補充。
技術實現思路
本專利技術公開了一種腐蝕抑制性顆粒。該腐蝕抑制性顆粒可以用于單獨的預處理用溶膠凝膠涂料或者轉化涂料或與額外的環氧樹脂或烯烴樹脂涂料的組合。顆粒可以包含核和保護劑。核可以包含水溶性腐蝕抑制劑。保護劑可以設置在核的至少一部分表面上，并可以與腐蝕抑制劑的硫醇基共價或離子鍵合。保護劑可以被構造為減少核與環氧樹脂或烯烴樹脂之間的反應。本專利技術還公開了一種制備腐蝕抑制性顆粒的方法。該方法可以包括形成核，及在該核的至少一部分上形成保護劑。核可以包含水溶性腐蝕抑制劑。通過使保護劑形成液的至少一種反應性組分與腐蝕抑制劑的硫醇基共價或離子鍵合而可以在核的至少一部分上形成保護劑。此外，本專利技術公開了一種包含金屬基材和設置在該基材上的腐蝕抑制性涂層的制品。腐蝕抑制性涂層可以包含摻入環氧和/或烯烴樹脂或溶膠-凝膠類涂料中的腐蝕抑制劑顆粒。腐蝕抑制劑顆粒可以包含核和設置在核的至少一部分表面上的保護劑。核可以包含腐蝕抑制劑。保護劑可以與水溶性腐蝕抑制劑的硫醇基共價或離子鍵合。保護劑可以被構造為減少核和環氧或烯烴樹脂之間的反應。本文公開的顆粒、組合物和涂層可以用于為諸如飛機部件等制品提供腐蝕保護和耐久性。額外的優點將在下面的描述中部分地闡明，并且將從描述中部分地得到理解，或可以通過其實踐來了解。優點將通過在所附權利要求中特別指出的元素和組合來實現和獲得。應當理解的是，前述一般描述和以下具體實施方式是示例性和說明性的，并且不限制所要求保護的內容。并入且構成本說明書一部分的附圖示出了實例，并與說明書一起用于解釋本文所描述的原理。附圖說明圖1示出了飛行器的一個實例。圖2A示出了一種未固化的涂料組合物，其包含腐蝕抑制性顆粒及至少一種環氧樹脂和/或烯烴或溶膠-凝膠涂料，未固化的涂料組合物設置在基材上。圖2B示出了在基材上固化后的圖2A的涂料制劑。圖3示出了具有保護劑的腐蝕抑制性顆粒，該保護劑設置在腐蝕抑制性顆粒的核表面上。圖4是描繪了制備腐蝕抑制性顆粒和腐蝕抑制性組合物的方法的流程圖。圖5A是腐蝕抑制劑的有機結構。圖5B示出了微粉化的核，其表面富含腐蝕抑制劑的硫醇封端鏈。圖5C是可用作保護劑形成組合物和/或涂料組合物的基質材料的環氧樹脂的有機結構。圖5D是腐蝕抑制性顆粒的特寫圖，其包括核和共價鍵合至腐蝕抑制劑核的保護劑。圖6A～6B包括非鉻腐蝕抑制性顆粒的顯微鏡圖像。圖6A顯示了較大的原始顆粒(即，在微粉化之前)，圖6B顯示了由圖6A的顆粒的微粉化產生的較小的微粉化顆粒。圖7A～7C是在6％v/v的反應物的AC-131(3MTM表面預處理AC-131)溶液中用4％w/v的各種腐蝕抑制性顆粒涂布的2024T3鋁測試板的圖像。圖7A顯示了用包含非微粉化1000顆粒的涂料涂布的測試板。圖7B顯示了用包含如本文所述的微粉化腐蝕抑制性顆粒的涂料涂布的測試板，圖7C顯示了用本文提供描述的包含微粉化和中和化顆粒的涂料涂布的測試板。圖8是顯示了微粉化和中和1000顆粒的效果的線性掃描伏安法(LSV)圖。圖9是顯示了微粉化和中和1000顆粒的效果的計時安培分析圖。具體實施方式現在將詳細參照本說明書，其實例在附圖中示出。在整個附圖中使盡可能用相同的附圖標記來指代相同或相似的部件。盡管闡明本說明書寬范圍的數值范圍和參數是近似值，但是盡可能地精確報告在具體實例中闡明的數值。任何數值固有地包含由在它們各自的試驗測量中發現的標準偏差必然導致的某些誤差。此外，本文公開的所有范圍應理解為包括包含在其中的子范圍。例如，“小于10”的范圍可以包括位于(包括)最小值0和最大值10之間的子范圍，即，具有等于或大于0的最小值及等于或小于10的最大值的任意和全部子范圍，例如1～5。在某些情況下，對參數所陳述的數值可以取負值。在這種情況下，所述“小于10”的范圍的實例值可以假定為負值，例如，-1、-2、-3、-10、-20、-30等。出于說明的目的，參照附圖描述以下內容。本領域技術人員會理解，以下描述本質上是示例性的，并且在不脫離本公開范圍的情況下，可以對本文闡明的參數進行各種修改。旨在將說明書和實施例視為實例。各種描述不必須是相互排斥的，因為一些描述可以與一個或多個其他描述組合以形成組合描述。可以保護經受環境腐蝕、特別是氧化腐蝕的如金屬表面(例如圖1所示的飛行器表面)等制品免受這種腐蝕。這種制品的金屬表面可以通過用腐蝕抑制性顆粒、例如包含在由腐蝕抑制性涂料組合物形成的腐蝕抑制涂層中的顆粒處理來保護。例如，如圖2A～2B所示，制品100的腐蝕抑制性涂層109可在基材103(其可以是金屬)的表面上形成。基材103的示例性金屬包括鋁和鋁合金、鋼、鎂和鎂合金、銅和銅合金、錫和錫合金、鎳合金以及鈦和鈦合金。腐蝕抑制性涂層109可由包含腐蝕抑制劑101的腐蝕抑制性涂料組合物105形成，腐蝕抑制劑101諸如非鉻系腐蝕抑制性顆粒。腐蝕抑制劑101可以摻入腐蝕抑制性涂料組合物105中，腐蝕抑制性涂料組合物105包含基質107，例如樹脂：如環氧樹脂(在用于飛機內部涂層的情況下)；烯烴樹脂，例如聚氨酯(在用于飛機外部涂層的情況下)；環氧和烯烴樹脂(在用于內部和外部目的的多層涂層的情況下)；及環氧或烯烴樹脂和溶膠-凝膠涂料體系(在用于飛機外部涂層本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種化學反應性非鉻腐蝕抑制性顆粒，其包含：微粉化的核，所述核含有含硫醇的腐蝕抑制劑，其中，所述微粉化的核的粒徑在約100nm～約5m的范圍內。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.09.26 US 62/055,939;2015.09.11 US 14/852,0651.一種化學反應性非鉻腐蝕抑制性顆粒，其包含：微粉化的核，所述核含有含硫醇的腐蝕抑制劑，其中，所述微粉化的核的粒徑在約100nm～約5m的范圍內。2.如權利要求1所述的顆粒，其中，所述核包含化學中性的表面。3.如權利要求1所述的顆粒，其中，所述腐蝕抑制劑是水溶性的。4.如權利要求1所述的顆粒，其中，所述腐蝕抑制劑包含聚二硫醚。5.如權利要求1～4中任一項所述的顆粒，其中，所述腐蝕抑制劑包含二巰基噻二唑的硫醇封端聚硫醚。6.如權利要求1～4中任一項所述的顆粒，其中，所述腐蝕抑制劑包括硫醇封端的腐蝕抑制劑。7.如前述權利要求中任一項所述的顆粒，其進一步包含保護劑，所述保護劑設置在所述核的至少一部分表面上，并與所述腐蝕抑制劑的硫醇基共價鍵合。8.如權利要求7所述的顆粒，其中，所述保護劑是透水性的，并且其中，溶解的腐蝕抑制劑能夠擴散通過所述保護劑。9.如權利要求7或8所述的顆粒，其中，所述保護劑包封所述核。10.如權利要求7～9中任一項所述的顆粒，其中，所述保護劑被構造為圍繞所述核的殼。11.一種腐蝕抑制性組合物，其包含權利要求7所述的腐蝕抑制性顆粒和載體，其中，所述載體包含選自由環氧樹脂和烯烴樹脂組成的組中的至少一種，并且所述保護劑減少所述核和所述環氧樹脂或所述烯烴樹脂之間的交聯。12.一種制備化學反應性非鉻腐蝕抑制性顆粒的方法，所述方法包括：提供含硫醇的化學反應性腐蝕抑制劑；將所述腐蝕抑制劑微粉化，使其粒徑在約100nm～5m的范圍內。13.如權利要求12所述的方法，其中，所述腐蝕抑制劑包含硫醇封端的聚硫醚。14.如權利要求12或13所述的方法，其進一步包括使所述微粉化的腐蝕抑制劑接觸堿。15.如權利要求14所述的方法，其中，所述堿選自NaOH或KOH。16.如權利要求13～15中任一項所述的方法，其進一步包括：通過使保護劑形成組合物的至少一種反應性組分與所述腐蝕抑制劑的硫醇基共價鍵合而在核的至少一部分表面上形成保護劑。17.如權利要求16所述的方法，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·J·金倫，K·A·舒爾茨，K·A·克林克，L·M·勞雷斯，W·M·舒特，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：美國,US