包含氢氧化镁的涂料组合物及相关的经涂覆的基材的制作方法

包含氢氧化镁的涂料组合物及相关的经涂覆的基材的制作方法
【专利摘要】公开了具有小于200纳米的粒径和抗腐蚀性的氢氧化镁颗粒。还公开了包含该抗腐蚀颗粒的悬浮液和粉末。涂料组合物，其包含使得该涂料组合物可表现出抗腐蚀性的抗腐蚀颗粒，以及基材，其至少一部分由这种组合物和多组分复合涂料沉积的涂层涂覆，其中至少一个涂层是由这种涂料组合物沉积而成的，也被公开。
【专利说明】包含氢氧化镁的涂料组合物及相关的经涂覆的基材
发明领域
[0001]本发明涉及包含具有小于200纳米的粒径的氢氧化镁颗粒的涂料组合物，涉及多组分涂料组合物，其中至少一个涂层是由这样的涂料组合物沉积的，并涉及基材，其至少部分地由至少一层由这种组合物沉积的涂层涂覆。
[0002]发明背景
[0003]涂料由于多种原因而涂布于家用电器、汽车、飞机等，通常为腐蚀保护和增强的性能。为了提高金属基材的抗腐蚀性，腐蚀抑制剂通常应用于施加到基材上的涂料中。一种常见的腐蚀抑制剂是铬酸锶，其为金属基材提供优异的抗腐蚀性，尤其是对铝基材。然而，腐蚀抑制剂，例如铬酸锶具有高毒性和致癌性，并且它们的使用可导致会引起环境问题和处理问题的废物流。
[0004]因此，期望提供一种无铬酸盐颜料、同时表现出等同于或优于类似的不含铬的组合物的抗腐蚀特性的抗腐蚀涂料。
[0005]概述
[0006]本发明的实施方案涉及涂料组合物，其包含单独地或与其它组分相组合的具有小于200纳米(nm)的平均初级粒径的氢氧化镁，其对金属包括铝和铝合金、裸钢和镀锌钢、锌、镁及镁合金具有良好的粘合力，并具有在3000小时的盐雾暴露后优异的抗腐蚀性。在一些实施方案中，本发明涉及涂料组合物，其包含抗腐蚀氢氧化镁颗粒，其可以提供类似于氧化镁纳米颗粒的性能，提供了一种替代的无铬酸盐腐蚀抑制剂。本发明还涉及用于制备含有单独的或与其它成分相组合的氢氧化镁纳米颗粒的涂料组合物的方法。
[0007]在某些方面，本`发明涉及使用涂料组合物的方法，其包括提供待涂覆的基材，和使用含有有效抑制腐蚀量的氢氧化镁颗粒的涂料组合物涂覆基材。
[0008]本文所述的涂料具有优异的抗腐蚀性能和粘合力。该涂料组合物可用于许多行业，包括但不限于，航空航天和飞机工业。
[0009]详述
[0010]本发明的实施方案涉及涂料组合物，其包含具有小于200nm的平均初级粒径的抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒。如本文所用，术语“纳米颗粒”是指具有至少一个维度为几纳米数量级的颗粒。如本文所用，术语“抗腐蚀氢氧化镁颗粒”是指这样的颗粒，当它被包含于沉积在基材上的涂料组合物时，起到提供给涂层以抵抗、或在某些情况下甚至防止基材蚀变或降解的效果的作用，所述蚀变或降解例如由化学或电化学氧化过程产生，所述蚀变或降解包括含铁基材的生锈和铝基材的降解性氧化物。本发明实施方案的涂料组合物不含铬酸盐化合物，从而消除了引起环境问题的废物流的产生。
[0011]根据本发明实施方案的涂料组合物在该涂料组合物的至少一种组分中包含抗腐蚀氢氧化镁颗粒。具体而言，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以存在于涂料组合物的任何或全部的组分中。除了抗腐蚀氢氧化镁颗粒，根据本发明实施方案的涂料组合物还包含成膜树脂和/或其它组分。
[0012]在某些实施方案中，涂料组合物被配制成单组分组合物，其中固化剂(或活化剂)与涂料组合物的其它组分相混合以形成可稳定储存的组合物。在这样的实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒包含在可稳定储存的组合物中。或者，本发明的涂料组合物可以被配制成双组分涂料组合物，其中固化剂(或活化剂)被包含于活化剂组分中，刚好在施涂之前，活化剂组分被添加到由其它组合物组分预形成的混合物中。抗腐蚀氢氧化镁颗粒可存在于双组分组合物的活化剂组分或预形成混合物的任一者或两者中。在本发明的再其它实施方案中，涂料组合物可以被配制成三组分涂料组合物，例如，基础组分，活化剂组分，和稀释剂组分，其中三种组分在施涂前的某个时候被混合。抗腐蚀氢氧化镁颗粒存在于三组分体系的基础组分、活化剂组分、或稀释剂组分的至少一个中。此外，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可存在于三组分体系的基础组分、活化剂组分、或稀释剂组分的至少两个中。此外，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可存在于三组分体系的基础组分、活化剂组分、和稀释剂组分的每一个中。[0013]本发明的涂料组合物可以是液体涂料组合物的形式，例如水性(WB)涂料组合物，溶剂型(SB)涂料组合物，或电沉积涂料组合物。该涂料组合物也可以是颗粒形式的可共反应固体的形式(即粉末涂料组合物)。本发明的涂料组合物可通过任意的各种合适的方法来制备。例如，在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒在涂料组合物的制备期间的任何时候添加，只要它们形成稳定的分散体。在本发明的某些实施方案中，涂料组合物可以通过首先共混成膜树脂、该抗腐蚀氢氧化镁颗粒和稀释剂(例如有机溶剂和/或水)来制备。当使用水作为稀释剂时，该涂料组合物可以是水性涂料组合物。在某些实施方案中，水性涂料组合物可包含由多胺与环氧官能聚合物反应而形成的成膜树脂。根据本发明的实施方案，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可存在于水性涂料组合物的任何或全部组分中。
[0014]当使用有机溶剂作为稀释剂时，涂料组合物可以是溶剂型涂料组合物。在某些实施方案中，溶剂型涂料组合物可以包含由多胺与环氧官能聚合物反应而形成的成膜树脂。例如，溶剂型涂料组合物可以是三组分体系，包括基础组分，例如，环氧官能聚合物，活化剂组分，例如，多胺，以及任选的稀释剂组分，例如，溶剂混合物。然而，应当理解，基础组分、活化剂组分或稀释剂组分中的任意一种可以包括其它成分，如颜料或其它添加剂。在使用中，当准备好将涂料组合物施涂到基材上时，将基础组分和活化剂组分以及如果需要的稀释剂组分混合在一起，施涂到基材上并使其固化。根据本发明的实施方案，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可存在于溶剂型涂料组合物的任何或全部组分中。
[0015]抗腐蚀氢氧化镁颗粒
[0016]根据本发明的实施方案，氢氧化镁纳米颗粒按重量百分比基于所述固化的涂料组合物的总重量以含量范围为5至60重量％，例如5 %至40 %，或5 %至20 %，存在于所述涂料组合物的至少一种组分中。在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以是复合颗粒，并且可以包含氢氧化镁以外的组分。例如，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以包含基于所述颗粒总重量50至100重量％的氢氧化镁。在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒还可以包含O至50重量％的合适的无机氧化物，如那些在美国专利7，745，010和美国专利申请序列号11/956，542和11/213，136中公开的，其全部内容通过引用并入本文。例如，根据本发明实施方案的抗腐蚀颗粒可以包含O至50重量％的氧化镁，基于抗腐蚀氢氧化镁颗粒的总重量。在其它实施方案中，涂料组合物的氢氧化镁纳米颗粒实质上由氢氧化镁组成。如本文所用，术语“实质上由氢氧化镁组成”是指该抗腐蚀颗粒主要包含氢氧化镁，但可能包含不影响氢氧化镁的抗腐蚀性质、但其本身并不是抗腐蚀颗粒的其它物质。例如，实质上由氢氧化镁组成的颗粒不会还含有另一种物质的抗腐蚀颗粒。然而，在一些实施方案中，实质上由氢氧化镁组成的抗腐蚀氢氧化镁颗粒包括遍布整个颗粒的氢氧化镁。与此相对比，根据某些实施方案，仅在颗粒的表面上而不是在颗粒的核中含有氢氧化镁的颗粒将不被认为是实质上由氢氧化镁组成的氢氧化镁颗粒。
[0017]在某些实施方案中，除了氢氧化镁纳米颗粒，涂料组合物还可进一步包含其它抗腐蚀颗粒。例如，涂料组合物可包含氢氧化镁纳米颗粒和其它抗腐蚀颗粒的混合物，如包括无机氧化物的抗腐蚀颗粒。抗腐蚀氢氧化镁颗粒和抗腐蚀无机氧化物颗粒的混合物可以具有90:10至10:90的混合比。合适的抗腐蚀的无机氧化物颗粒的例子包括那些在美国专利7，745，010和美国专利申请序列号11/956，542和11/213，136中公开的，其全部内容通过引用并入本文。
[0018]在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒具有至少为10平方米每克，例如30至500平方米每克，或在某些情况下，80至250平方米每克的B.E.T.比表面积。如本文所用，术语“B.E.T.比表面积“是指基于在期刊“The Journal of the American ChemicalSociety”，60，309 (1938)中公开的布鲁诺尔-埃米特_特勒法按照ASTMD 3663-78标准通过氮吸附测定的比表面积。
[0019]在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒具有不大于200纳米，例如不大于150纳米，或者在某些实施方案中5至130纳米的计算等效球体直径(即平均初级粒径)。在其它实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒具有不大于100纳米，例如不大于50纳米，或者在某些实施方案中不大于20纳米的计算等效球体直径。正如那些本领域的普通技术人员所应当理解的，计算等效球体直径可以由BET比表面积根据下面的方程式确定:
[0020]直径(纳米)=6000 /[BET (m2/g) * P (克 /cm3)]
[0021]颗粒的初级粒径是指完全包围颗粒的最小球体的直径。如本文所用，术语“初级粒径”是指单个颗粒(即初级颗粒)的尺寸，而不是两个或更多个单个颗粒的聚集体的尺寸。如本文所用，术语“聚集的颗粒的尺寸”指的是两个或多个单个颗粒的聚集体的尺寸。
[0022]在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒具有不大于200nm，例如不大于150nm，或者，在某些实施方案中5至130纳米的平均初级粒径，平均初级粒径通过目测检查透射式电子显微镜(TEM)图像的显微照片，测量图像中颗粒的直径，并基于该TEM图像的放大倍数计算测量的颗粒的平均初级粒径，从而确定。在其它实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒具有不大于130nm,例如不大于50nm,或者,在某些实施方案中，不大于20纳米的平均初级粒径，平均初级粒径通过目测检查透射式电子显微镜(TEM)图像的显微照片，测量图像中颗粒的直径，并基于该TEM图像的放大倍数计算测量的颗粒的平均初级粒径，从而确定。本领域的普通技术人员会了解如何制备这样的TEM图像并且基于放大倍数确定平均初级粒径。
[0023]本领域的普通技术人员还将会了解如何基于电泳确定平均初级粒径。
[0024]抗腐蚀氢氧化镁颗粒的形状(或形态)可以变化。例如，初级颗粒可以具有大致为球形的形态，或者它们可以具有立方体、板状、或针状(细长或纤维状)的形态。此外，聚集的颗粒是初级颗粒的聚集体，并且因此，可以具有由上述初级颗粒的聚集得到的任何形态。
[0025]成膜树脂
[0026]在某些实施方案中，本发明的涂料组合物除抗腐蚀氢氧化镁颗粒之外还包含成膜树脂。如本文所用，术语“成膜树脂”指的是，在除去存在于组合物中的任意的稀释剂或载体后，或者在室温或升高的温度下固化后，能够在基材的至少水平表面上形成自支撑的连续膜的树脂。
[0027]可在本发明的涂料组合物中使用的成膜树脂包括，但不限于，那些在航空航天涂料组合物，汽车OEM涂料组合物，汽车修补漆涂料组合物，工业涂料组合物，建筑涂料组合物，以及卷材涂料组合物等中所使用的。
[0028]在某些实施方案中，在本发明的涂料组合物中包含的成膜树脂包括热固性成膜树月旨。如本文所用，术语“热固性”指的是在固化或交联中不可逆地“定形(set)”的树脂，其中所述聚合物组分的聚合物链通过共价键连接在一起。此性质通常与例如经常通过热或辐射诱导的组合物组分的交联反应有关。见Hawley, Gessner G., The Condensed ChemicalDictionary, Ninth Edition., page856;Surface Coatings, vol.2, Oil and Colour Chemists1 Association, Australia, TAFE Educational Books (1974)。固化或交联反应也可以在环境条件下进行。一旦固化或交联，热固性树脂不会在加热时熔化并且不溶于溶剂。在其它实施方案中，在本发明的涂料组合物中包含的成膜树脂包括热塑性树脂。如本文所用，术语“热塑性”指的是包含未通过共价键连接，从而可以在加热时进行液体流动且可溶于溶剂的聚合物组分的树脂。见 Saunders, K.J., Organic Polymer Chemistry, pp.41-42，Chapmanand Hall, London(1973)o
[0029]在本发明的某些实施方案中，成膜树脂基于所述涂料组合物的总重量的重量百分比以大于10重量％，例如20至90重量％，或者在某些情况下，40至70重量％的含量存在于本发明中的涂料组合物中。当使用固化剂时，在某些实施方案中，它可以以最高达70重量％，如10至70重量％的含量存在；该重量百分数也是基于该涂料组合物的总重量。
[0030]根据本发明的某些实施方案，未固化的热固性成膜树脂包含具有小于200nm的平均初级粒径的抗腐蚀氢氧化镁颗粒。如本文所用，术语“未固化”指的是还没有被固化或交联的树脂。因此，未固化的热固性成膜树脂可包括单独的组分，例如基础组分(例如，环氧官能聚合物组分)和活化剂组分(例如，多胺组分)，其中的每一者或两者可包含具有小于200nm的平均初级粒径的抗腐蚀氢氧化镁颗粒。
[0031]适用于本发明涂料组合物的成膜树脂包括，例如，那些由具有至少一种类型的反应性基团的聚合物，和具有可与聚合物的该反应性基团反应的反应性基团的固化剂反应而形成的。如本文所用，术语“聚合物”意指包括低聚物，并且包括但不限于，均聚物和共聚物两者。聚合物可以是，例如，丙烯酸类树脂，饱和或不饱和聚酯，聚氨酯或聚醚，聚乙烯，纤维素，丙烯酸酯，硅基聚合物，它们的共聚物，以及它们的混合物，并且可以含有反应性基团如环氧基、羧酸基、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯和羧酸酯基团等等，包括它们的混合物。
[0032]根据本发明的实施方案，涂料组合物是液体涂料组合物的形式，其实例包括水性(WB)和溶剂型(SB)涂料组合物和电沉积涂料组合物。本发明的涂料组合物还可以是颗粒形式的可共反应固体的形式(即粉末涂料组合物)。
[0033]本发明的涂料组合物可通过任意的各种方法来制备。例如，在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以在含有成膜树脂的涂料组合物的配制的任何时间加入，只要它们在成膜树脂中形成稳定分散体。本发明的涂料组合物可通过首先将成膜树脂、前述的抗腐蚀颗粒、颜料、填充剂和稀释剂(例如有机溶剂和/或水)混合，混合物用高速分散器以1000至2000RPM分散10至30分钟。分散体随后再通过涂料碾盘实现通过研磨仪检测的5+的研磨细度。
[0034]水性涂料组合物
[0035]当使用水作为稀释剂时，该涂料组合物可为水性涂料组合物。在某些实施方案中，水性涂料组合物可以包括由环氧官能聚合物基础组分与多胺活化剂组分的反应形成的成膜树脂。例如，在某些实施方案中，本发明可包括环氧树脂，例如双酚A、双酚F、丙三醇、酚醛等的二缩水甘油醚。示例性的合适的多环氧化物在美国专利4，681，811第5栏第33-58行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。另外，在某些实施方案中，本发明可以包括多胺固化剂，例如脂肪族胺和加合物，脂环族胺，酰氨基胺和聚酰胺。示例性的合适的多胺在美国专利4，046，729第6栏第61行-第7行、第26行，以及在美国专利3，799，854第3栏第13-50行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。另外，上述固化反应可由叔胺催化剂如三-(二甲基氨基甲基)-苯酚辅助。 [0036]在某些实施方案中，水性涂料组合物是三组分体系，其包括基础组分，例如，环氧官能聚合物，活化剂组分，例如，多胺，和稀释剂组分，例如，水或水溶液。术语“三组分体系”是本领域公知的，指的是在施涂前将基础组分和活化剂的单独储存。在施涂到基材前不久将混合物的三种组分进行组合。例如，环氧官能聚合物基础组分和多胺活化剂组分可以分别储存，只是在施涂前混合。
[0037]溶剂型涂料组合物
[0038]当使用有机溶剂作为稀释剂时，涂料组合物可为溶剂型涂料组合物。例如，在某些实施方案中，本发明可以包括溶剂，如酮、酯、乙二醇、乙醇和芳香族溶剂。示例性的合适的溶剂在美国专利6，774，168第3栏第28-41行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。
[0039]在某些实施方案中，溶剂型涂料组合物可包含由基础组分(例如，环氧官能聚合物)与活化剂组分(例如，多胺)反应形成的成膜树脂，例如在某些实施方案中，本发明可包括环氧树脂，例如双酚A、双酚F、丙三醇、酚醛等的二缩水甘油醚。示例性的合适的聚环氧化物在美国专利4，681，811第5栏第33-58行中被公开,所引用的部分在此引入本文作为参考。另外，在某些实施方案中，本发明可以包括多胺固化剂，例如脂肪族胺和加合物，月旨环族胺，酰氨基胺和聚酰胺。示例性的合适的多胺在美国专利4，046，729第6栏第61至第7栏第26行，以及美国专利3，799，854第3栏第13-50行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。另外，上述固化反应可由叔胺催化剂如三_( 二甲基氨基甲基)_苯酚辅助。
[0040]例如，溶剂型涂料组合物可以是三组分体系，其包括基础组分，例如，环氧官能聚合物，活化剂组分，例如，多胺，和稀释剂组分，例如，溶剂或溶剂混合物。然而，应该理解，无论是基础组分还是活化剂组分都可以包括其它组分，如颜料或其它添加剂。在使用时，当准备将涂料组合物施涂到基材上时，将基础组分、活化剂组分和稀释剂组分混合在一起，施涂到基材上并使其固化。如上所述，涂料组合物还可以在基础组分或活化剂组分中包括任何数量的合适的添加剂。
[0041]基材
[0042]本发明还涉及至少部分涂覆有本发明的涂料组合物的基材，例如金属基材，以及至少部分涂覆有本发明的多组分复合涂料的基材，如金属基材。
[0043]在许多情况下，当将本发明的涂料组合物沉积在选自冷轧钢板、电镀锌钢板和铝的金属基材的至少一部分上并固化时，产生一种基材，其表现出比在相同的条件下用相似的、但不包含前述的抗腐蚀氢氧化镁颗粒的涂料组合物至少部分涂覆的同样的基材所具有的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。在某些情况下，当将本发明的涂料组合物沉积在选自冷轧钢板、电镀锌钢板和铝的两种金属基材的至少一部分上并固化时，产生一种基材，其表现出比在相同的条件下用相似的、但不包含前述的抗腐蚀氢氧化镁颗粒的涂料组合物至少部分涂覆的同样的两种基材所具有的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。在某些情况下，当将本发明的涂料组合物沉积在冷轧钢板、电镀锌钢板和铝基材的至少一部分上并固化时，产生一种基材，其表现出比在相同的条件下用相似的、但不包含前述的抗腐蚀氢氧化镁颗粒的涂料组合物至少部分涂覆的同样的基材所具有的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。
[0044]在某些实施方案中，本发明的涂料组合物是液体涂料组合物的形式，包括含水的和溶剂型涂料组合物，水性涂料组合物和电沉积涂料组合物。本发明的涂料组合物也可以是一种颗粒形式的可共反应固体的形式，例如粉末涂料组合物。无论形式如何，本发明的涂料组合物可以单独使用或作为底漆、基础漆、面漆组合使用。本发明的某些实施方案，如在下面更详细讨论的，涉及耐腐蚀的底漆涂料组合物。如本文所用，术语“底漆涂料组合物”是指一种涂料组合物，可由其在基材上沉积一层底漆，以使表面为施涂保护性或装饰性涂料体系做好准备。可涂覆该组合物的金属基材包括，例如，包括钢(包括电镀锌钢板、冷轧钢板、热浸镀锌钢板等)、铝、铝合金、锌-铝合金、和镀铝钢的基材。可涂覆该组合物的基材也可以包括一种以上的金属或金属合金，在这种情况下该基材可以是组装在一起的两种或更多种金属基材，例如与铝基材组装的热浸镀锌钢板。
[0045]本发明的金属基材的底漆涂料组合物可施涂到裸金属上。其中“裸”是指没有被任何预处理组合物处理过的原始材料，所述预处理组合物例如常规的磷化浴，重金属冲洗液，化学转化涂料，铬酸盐阳极氧化等。裸金属可通过机械力喷砂或研磨以改善对底涂料的粘合力。此外，被本发明的底漆涂料组合物涂覆的裸金属基材可以是基材的切割边缘，该切割边缘相对于该基材的表面的其余部分被用其它方法处理和/或涂覆。
[0046]本发明的金属基材的底漆涂料组合物可施涂到处理过的金属上。其中“处理过”的意思是已经用预处理组合`物处理过的原始材料，所述预处理组合物例如常规的磷化浴，重金属冲洗液，化学转化涂料，铬酸盐阳极氧化，无铬酸盐表面处理，如Boegel和PreKote等。另外，被本发明的底漆涂料组合物涂覆的处理过的金属基材可以是基材的切割边缘，该切割边缘相对于该基材的表面的其余部分被用其它方法处理和/或涂覆。
[0047]在施涂本发明的底漆涂料组合物之前，要被涂覆的金属基材可以首先被清洗以除去油脂、污垢或其它外来杂质。可使用常规的清洗程序和材料。这些材料可以包括，例如，轻度的或强碱性清洗剂，例如那些市售的。实例包括ALK-660，ED-500，这两者都由PPGIndustries, Aerospace Coatings Products提供。这种清洗剂的应用可以在之后/或之前设有水冲洗。
[0048]在用碱性清洗剂清洗之后且与本发明的金属基材底漆涂料组合物接触之前，金属表面可以使用酸性水溶液冲洗。合适的冲洗液的例子包括轻度的或强酸性清洗剂，如市售的稀磷酸溶液。实例包括AC-5, AC-12,这两者都由PPG Industries, Aerospace CoatingsProducts 提供。
[0049]其它添加剂[0050]在某些实施方案中，本发明的涂料组合物还可包含其它的任选成分，如那些在配制表面涂料领域中公知的成分。这样任选的成分可以包括，例如，颜料，染料，表面活化剂，流动控制剂，触变剂，填料，抗起泡剂，有机助溶剂，催化剂，抗氧化剂，光稳定剂，紫外线吸收剂和其它常规助剂。在本领域中已知的任何这样的添加剂都可以使用，不存在兼容性问题。这些材料及合适量的非限制性例子包括那些在美国专利4，220,679;4, 403, 003;4, 147，769和5，071，904中公开的，其全部内容通过引用并入本文。例如，在某些实施方案中，本发明的涂料组合物可包含颜料和填料如二氧化钛，炭黑，滑石，硫酸钡和二氧化硅。示例性的合适的颜料和填料在美国专利4，220，679第11栏第5_16行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。
[0051 ] 在某些实施方案中，本发明还可以包括烷氧基硅烷粘合促进剂，例如，丙烯酰氧基烷氧基硅烷，例如Y _丙稀酸氧基丙基二甲氧基硅烷，和甲基丙稀酸氧基烷氧基硅烷，例如Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，以及环氧官能的硅烷，如Y-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。示例性的合适的烷氧基硅烷在美国专利6，774，168第2栏第23-65行中被公开，所引用的部分在此引入本文作为参考。
[0052]在某些实施方案中，除先前所公开的抗腐蚀氢氧化镁颗粒之外，本发明的涂料组合物还包括常规的无铬抗腐蚀颗粒。合适的常规无铬抗腐蚀颗粒包括，但不限于，磷酸铁，磷酸锌，钙离子交换二氧化硅，胶体二氧化硅，合成无定形二氧化硅和钥酸盐，例如钥酸钙，钥酸锌，钥酸钡，钥酸锶，以及它们的混合物。合适的钙离子交换二氧化硅可以以SHIELDEX ?, AC3和/或SHIELDEX ?' C303商购自W.R.Grace&Co。合适的无定形二氧化硅
可以以商品名SYLOID⑧巧导自W.R.Grace&Co。合适的锌羟基磷酸可以以商品名NALZIN?:2 商购自 Elementis Specialties, Inc0 [0053]在某些实施方案中，这些颗粒基于组合物的总固体重量，以5至40重量％，例如10至25%的含量范围的重量百分数，存在于本发明的涂料组合物中。
[0054]多层涂层
[0055]如所指出的，本发明的涂料组合物的某些实施方案涉及底漆组合物。在某些情况下，这样的组合物通常被保护性和装饰性涂料体系进行面漆涂覆，如单层面漆，或着色底涂料组合物和光亮涂料组合物的组合，即，彩色-加-透明体系。其结果是，本发明还涉及多组分复合涂层，其包含由本发明的涂料组合物沉积的至少一层涂层。在某些实施方案中，本发明的多组分复合涂料组合物包括作为基础漆(通常是着色的着色涂层)的基础漆成膜组合物和涂覆在基础漆上作为面漆(通常是透明或光亮涂层)的成膜组合物。
[0056]在本发明的这些实施方案中，用于沉积基础漆和/或面漆的涂料组合物可以包括，例如，任何本领域技术人员熟知的常规的底涂层或面漆涂料组合物，例如，明确叙述的汽车OEM涂料组合物，汽车修补漆涂料组合物，工业涂料组合物，建筑涂料组合物，卷材涂料组合物，和航空航天涂料组合物等等。此类组合物通常包括成膜树脂，其可包括，例如，丙烯酸类聚合物，聚酯，和/或聚氨酯。示例性的成膜树脂在美国专利4，220，679第2栏第24行-第4行、第40行，以及美国专利4，403，003、美国专利4，147，679和美国专利5,071, 904中公开，其全部内容在此引入本文作为参考。
[0057]涂覆方法
[0058]本发明的涂料组合物可通过任意的各种方法来制备。例如，在某些实施方案中，前述的抗腐蚀氢氧化镁颗粒可在含有成膜树脂的涂料组合物配制的任何时候加入，只要它们在成膜树脂中形成稳定的分散体。本发明的涂料组合物可通过首先将成膜树脂，前述的抗腐蚀颗粒，颜料，填充剂和稀释剂，例如有机溶剂和/或水，混合，混合物用高速分散器以1000至2000RPM分散10至30分钟，分散体随后再通过涂料碾盘实现通过研磨仪检测的5+的研磨细度。
[0059] 本发明的涂料组合物可通过已知的应用技术被施涂到基材上，如浸涂或浸溃，喷雾，间歇喷涂，浸溃之后喷雾，喷雾之后浸溃，刷涂，或辊涂。通常的进行空气喷涂和静电喷涂的喷涂技术和设备，手动或自动的方法，都可以使用。虽然本发明的涂料组合物可以适用于各种基材，如木材，玻璃，布，塑料，泡沫体，包括人造橡胶基材等，但在许多情况下，基材包含金属。
[0060]在本发明的涂料组合物的某些实施方案中，在将所述组合物应用到基材之后，通过加热或空气干燥期将溶剂、例如有机溶剂和/或水，驱出薄膜，在基材表面形成薄膜。合适的干燥条件将取决于特定的组合物和/或应用，但在某些情况下在约80至250 T (27至121℃的温度下约I至5分钟的干燥时间就足够了。如果需要，可应用一个以上的涂层。一般在各涂层之间，先前施加的涂料被闪蒸，也就是说，暴露于环境条件下5至30分钟。在某些实施方案中，所述涂层的厚度为0.1至3密耳(2.5至75微米)，如0.2至2.0密耳(5.0至50微米)。涂料组合物可随后被加热。在固化操作中，溶剂被驱离且该组合物的可交联组分，如果有的话，被交联。加热和固化操作有时在80至250 0F (27至121°C )的范围内的温度下进行，但是，如果需要，可以使用更低或更高的温度。
[0061]在本发明的涂料组合物的某些实施方案中，在将所述组合物应用到基材之后，在需要的情况下，在多层涂料体系的情形下，面漆被涂布在底漆涂料组合物的上面。一般在各涂层之间，先前施涂的涂料被闪蒸，也就是说，暴露于环境条件下I至72小时，如2至24小时。在某些实施方案中，面漆涂料的厚度为0.5至4密耳(12.5至100微米)，如1.0至3.0密耳(25至75微米)。涂料组合物可随后被加热。在固化操作中，溶剂被驱离且该组合物的可交联组分，如果有的话，被交联。加热和固化操作有时在80至250 °F (27至121°C)的范围内的温度下进行，但是，如果需要，可以使用更低或更高的温度。
[0062]抗腐蚀性
[0063]如本文所用，术语“抗腐蚀性”是指利用ASTM B-117 (盐雾试验)中所述的试验法在金属基材上进行的防腐蚀测量。在该试验中，每个板材在表面被涂覆之后被刻划上一个“X”。“X”被刻划入板材的表面足够的深度以穿透任何表面漆并暴露其下面的金属。然后使接触板材5 %氯化钠溶液，定期评估并检查划痕处的腐蚀、起泡、发白和其它表面缺陷。
[0064]在本申请中，当涂料组合物被称为比另一种涂料“表现出更好的抗腐蚀性”时，它意味着涂料组合物表现出比其它涂料在划痕处较少的暗影，在底漆涂料下面更少的起泡，底漆涂料或面漆较少的发白和更少的其它覆膜缺陷。在某些实施方案中，抗腐蚀氢氧化镁颗粒在本发明涂料组合物中以足以使其具有优于其它的不包含抗腐蚀氢氧化镁颗粒的涂料所具有的抗腐蚀性的抗腐蚀性的量存在。在一些实施方案中，在相同条件下涂布时，抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒在本发明涂料组合物中以足以使其具有优于或相当于另一种具有类似的涂料组分但不包含氢氧化镁、而包含氧化镁纳米颗粒(作为对照)的涂料所具有的抗腐蚀性的抗腐蚀性的量存在。[0065]如本文所用，术语“相同条件”是指涂料组合物是(i)以相同或类似的膜厚度沉积在基材上，与其所比较的组合物相比，以及(ii)在相同或类似的固化条件下固化，例如固化温度，湿度和时间，与其所比较的组合物相比。如本文所用，术语“类似的涂料组分但不包含氢氧化镁颗粒”是指涂料组合物与其所比较的组合物相比，以相同或类似的量包含相同的成分，所不同的是本文公开的抗腐蚀氢氧化镁颗粒(其包括在本发明的涂料组合物中)不存在。
[0066]在许多情况下，本发明的涂料组合物，当沉积到选自冷轧钢板、电镀锌钢板和铝的两种金属基材的至少一部分上并固化时，产生一种基材，其具有与相同的两种基材、其至少一部分在相同条件下由基于氧化镁纳米颗粒的耐腐蚀底漆涂料组合物所涂覆，所具有的抗腐蚀性类似的，或者在某些情况下，更好的抗腐蚀性。基于氧化镁纳米颗粒的耐腐蚀底漆涂料组合物在美国专利7，745，010和美国专利申请序列号11/956，542中公开，其全部内容通过引用并入本文。
[0067]抗腐蚀氢氧化镁颗粒
[0068]以下的悬浮液实施例和粉末实施例描述了适用于本发明的涂料组合物的某些实施方案中使用的抗腐蚀氢氧化镁颗粒的制备。抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以用有机溶剂基体系，或水基体系来合成。例如，根据本发明的实施方案，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以以丙酮悬浮液的形式制备。此外，抗腐蚀氢氧化镁颗粒的粉末可从丙酮悬浮液中获得。
[0069]根据本发明的另一实施方案，抗腐蚀氢氧化镁颗粒可以以水性悬浮液的形式制备。此外，抗腐蚀氢氧化镁颗粒的粉末可以从水性悬浮液中获得。或者，抗腐蚀氢氧化镁颗粒的粉末可同时从丙酮悬浮液和水性悬浮液中获得。
[0070]以下的实施例仅用于说明的目的，而不应被视为限制本发明的范围。除非另有说明，在以下的实施例中的所有的份数和百分比，以及在整个说明书中，都按重量计。
[0071]以下的悬浮液实施例和粉末实施例展示了适用于本发明的涂料组合物的某些实施方案中使用的抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒的制备。表1示出了悬浮的抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒的溶剂和水性体系的实施例。尤其是，表1中示出了包含根据本发明实施方案的抗腐蚀氢氧化镁纳米颗粒的丙酮和水悬浮液的示例性实施方案。
[0072]表1
[0073]
【权利要求】
1.一种涂料组合物,其包含具有小于200nm的平均粒径的纳米氢氧化镁颗粒。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物还包含由多胺与环氧官能聚合物的反应形成的热固性成膜树脂。
3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其中所述多胺包括聚酰胺树脂。
4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含具有小于150nm的平均初级粒径的抗腐蚀氢氧化镁颗粒。
5.根据权利要求1所述的涂料组合物，其进一步包含粘合促进组分。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基本由氢氧化镁颗粒组成的抗腐蚀氢氧化镁颗粒。
7.根据权利要求2所述的涂料组合物，其中所述热固性成膜树脂在固化之前包含抗腐蚀氢氧化镁颗粒。
8.—种基材，其包含含有具有小于200nm的平均粒径的纳米氢氧化镁颗粒的涂料组合物。
9.根据权利要求8所述的基材，其中所述涂料组合物进一步包含热固性成膜树脂，其是多胺与环氧官能聚合物的反应产物。
10.根据权利要求8 所述的基材，其中所述涂料组合物包含具有小于150nm的平均初级粒径的抗腐蚀氢氧化镁颗粒。
11.根据权利要求8所述的基材，其中所述基材被纯铝包覆或进一步包含铬酸盐转化涂层。
【文档编号】C08K3/22GK103703067SQ201280035441
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2011年6月9日
【发明者】S·阿布拉米, 唐广粮, P·逖潘 申请人:Prc-迪索托国际公司