涂料组合物以及测定免冲洗硅烷预处理物的均匀性和厚度的方法_3

文档序号:9438118阅读:来源:国知局
个碳原子的烷基;
[0127]R25是氨,含有1到约6个碳原子的烷基,径基或具有结构-NR27R28的氨基,其中R27 和R2S各自独立地是氨或1到约6个碳原子的烷基;和
[0128]m是1到3的整数,更具体是1或2,和最具体为1。
[0129] 在又一实施方式中,式(VII)的水溶性有机染料的R24和R25等于-NR"R28,其中护7 和R28各自独立地是氨或1到约3个碳原子的烷基和R2堪CeVCOzH。
[0130] 在本文的一种其他的实施方式中,水溶性有机染料(c)源自咕吨鐵 (xanthen}dium),1H-苯并咪挫,3H-吗I噪,2-亚丙締基-2, 3-二氨-1H-吗I噪和/或苯并巧 喃。
[0131] 本文中所使用的水溶性有机染料(C)可W选自Amezine化odamine(若丹明)B Liquid,AmezineEJrilliantRRedPLiquid,AmewhiteBACLiquidW及它们的组合。
[0132] 本文中所使用的水溶性有机染料(c)可W是巧光染料或仅仅为可见染料。可W理 解的是,巧光染料肉眼仍然可能可见,而要求可见染料不含巧光组分。
[0133] 如果水溶性有机染料(C)是可见染料,则要求它能在可见光下具有特征颜色,在 基材上在所需厚度的涂层中是可用眼睛检测的。根据本发明的方法,运将会允许定性测定 在基材上是否存在涂层,W及能够定量涂层的厚度。
[0134]如果水溶性有机染料(C)是巧光染料,则它将使得:即使在稳定悬浮液中使用少 量的该染料时或者在稳定悬浮液(涂层组合物)为非常薄的情形下也产生可检测的巧光。 引起染料发巧光的光的波长应当是不同于(即,必须不重叠于)染料发巧光时发射出的光 的波长。运确保了巧光强度的测量不受到用于引起染料发巧光的光的过多的干扰。
[0135] 在一种实施方式中,所述稳定的悬浮液可W进一步包括水,具体为去离子水。
[0136] 在一种实施方式中,本文的可检测的组合物可W显示出一段稳定时间,该时间是 用水溶性有机染料(C)之外的水溶性有机染料来代替水溶性有机染料(C)的同等组合物的 至少约两倍、更具体地至少约3倍和最具体地至少约5倍。在本文的一种实施方式中,在 25°C的溫度,可检测的组合物可W具有的稳定时间具体为至少约48小时,更具体为约48小 时到约5年,甚至更具体为约72小时到约3年,仍然甚至更具体为约96小时到约2年,和 最具体为约1星期到约18个月。
[0137] 在另一具体的实施方式中,在本文所述的可检测的组合物中,除有机官能化硅烷 和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物(a)、胶体金属氧化物化)、水溶性有机染料(C) 和水(d)之外,该组合物的保存期还可W通过向其中添加稳定剂来明显提高。在一种具体 的实施方式中,随着某些稳定剂的添加,可W延长可检测的组合物的保存期。
[0138] 在本文的一种其它实施方式中,本文中所使用的短语"稳定剂"应理解为具有W 下性质的物质:(1)溶于水,(2)不是有害气体污染物且任选还不是V0CW及(3)延缓硅烷 (a)、和/或其水解物和/或缩合物的沉淀或凝胶化。
[0139] 在本文的另一种实施方式中,稳定剂在水中的溶解度使得:至少没有由于稳定剂 和组合物水溶液的形成至少两种不同的层而产生的可见的相分离,而且稳定剂能够在组合 物中延缓沉淀或凝胶化,运运是由于W特定的使用量利用特定的稳定剂导致的结果。在一 种更具体的实施方式中,稳定剂在水中的溶解度可W具体为完全混溶到约Iwt%,更具体为 约50到约2wt%和最具体为约30到约Iwt%,所述重量百分数是基于组合物的总重量计 的。
[0140]在本文的又一个更进一步的实施方式中,延缓硅烷(a)、其水解物和/或缩合物的 沉淀或凝胶化可W包括在一段时间从组合物中消除任何可见沉淀或凝胶,该延缓是相对于 在相同时间段内会有所述沉淀或凝胶的、不含所述稳定剂的同等组合物而言。
[0141] 在另一具体的实施方式中,作为示例可W举出许多稳定剂。在本文的一种实施方 式中,稳定剂的一些非限制性实例包括,例如醇,二醇,=醇,多元醇,二醇酸,醋,酬,化咯烧 酬,或聚酸硅烷W及它们的组合,条件是聚酸硅烷不同于有机官能化硅烷(a);而且如上所 述,前提是稳定剂限于非HAPs的材料。
[014引在一种实施方式中,聚酸硅烷具有W下通式护0巧0)">-脚2]。-51-(0时3,其中111是1 至哟20,n是1到约12W及R和R6各自独立地是1到约16个碳原子的直链、支链或环状 有机基团,更具体为1到约12个碳原子和最具体为1到约8个碳原子,W及EO是氧化乙締 基团。
[0143] 在一种更具体的实施方式中,上述聚酸硅烷是通式 R60巧0)75-邸2-邸2-邸2-51-(OMe)3或R*"〇巧0)厂邸2-邸2-邸2-51-(OMe)3中的至少一种,其中 巧0)如上定义,R6是甲基W及(OMe)是甲氧基。在本文的另一种实施方式中,任意一种或 多种的本文所述的稳定剂(稳定试剂)可W用于在本文中所述的组合物和/或方法中的任 何一种中。
[0144] 在本文的一种更具体的实施方式中,具体的稳定剂的一些非限制性实例包括的稳 定剂选自乙醇,1-丙醇,2-丙醇,2-甲基-1-丙醇,2-甲基-2-丙醇,1-下醇,2-下醇,2-甲 基-1-下醇,2-甲基-2-下醇,2, 2-二甲基-1-丙醇,1-戊醇,2-戊醇,4-甲基-2-戊醇,丙二 醇,1,3-下二醇,1,4-下二醇,2-甲基-1,3-丙二醇,2-甲基-2, 4-戊二醇,四甘醇,聚(乙 二醇),一缩二丙二醇,二缩S丙二醇,聚(丙二醇),1,5-戊二醇,醋二醇204, 2, 2, 4-S甲 基戊二醇,2-乙基-1,3-己二醇,丙=醇,=径甲基丙烷,=径甲基丙烷締丙基酸,甘油乙氧 基化物,甘油乙氧基化物-共-丙氧基化=醇,甘油丙氧基化物,季戊四醇,1 -甲氧基-2-丙 醇(丙二醇甲基酸),1-乙氧基-2-丙醇,1-丙氧基-2-丙醇,1-下氧基-2-丙醇,2-下氧 基乙醇,二(丙二醇)下基酸,聚(丙二醇)单下基酸,二(丙二醇)二甲酸,乙酸甲基醋, 乙酸乙醋,乳酸乙醋,乙酸2-甲氧基乙基醋,乙酸2-下氧基乙基醋,丙二醇甲基酸乙酸醋, 丙二醇乙基酸乙酸醋,丙酬,甲基乙基酬,二丙酬醇,Me0(E0)7.5-CH2-CH2-CH2-Si-(0Me)3,其 中MeO是甲氧基W及巧0)是如上所定义的;W及它们的组合。
[0145] 在另一具体的实施方式中,当W增加稳定性的量使用时,稳定剂提供所述可检测 的组合物一段稳定时间,该时间是没有添加稳定剂的同等组合物的至少两倍。在还更具体 的实施方式中,稳定剂提供所述组合物一段稳定时间,该时间是没有添加稳定剂的同等组 合物的至少3倍。在最具体的实施方式中,稳定剂提供所述组合物一段稳定时间,该时间是 没有添加稳定剂的同等组合物的至少5倍。在一种更具体的实施方式中,在室溫稳定剂提 供所述组合物一段稳定时间,该时间具体为最少约48小时,更具体为约48小时到约5年, 还更具体为约72小时到约3年,甚至更具体为约96小时到约2年,W及最具体为约1星期 到约18个月。
[0146] 在另一种实施方式中,与稳定剂有关的短语"增加稳定性的量",应理解为提供上 述定义的稳定时间的稳定剂量。在一种更具体的实施方式中,"增加稳定性的量"应理解为: 是确保在如本文所述的可检测的组合物中缩合物的沉淀或凝胶化延缓的稳定剂量,该延缓 是相对于使用低于该量的相同稳定剂的同等组合物而言的。可W理解的是,取决于各种因 素,增加稳定性的量将宽泛地变化,所述因素如在本文中所述的稳定剂、可水解的烷氧基娃 烧和其他组合物组分。在本文的一种实施方式中,在本文中可W理解的是,增加稳定性的量 是超出如下所述的任何的稳定剂量的任意附加量,所述的任何的稳定剂量可在有机官能化 硅烷的水解中产生,并且将提高有机官能化硅烷的部分和/或完全缩合物的水溶液的稳定 性。
[0147] 在本文的另一种实施方式中,在本文中所述的可检测的组合物基本上没有铭和/ 或憐酸盐。在本文的一种【具体实施方式】中,在本文中所述的组合物可W具有高闪点。在另 一具体的实施方式中,高闪点可W包括至少约21摄氏度的闪点,更具体地大于约25摄氏度 和最具体地大于约30摄氏度的闪点。在本文的一种实施方式中,高闪点可W包括约24到 约50摄氏度的闪点,更具体地约24到约38摄氏度的闪点和最具体地约30到约38摄氏度 的闪点。对于F*ensky-Ma;rtens Closed-Qip Tester,该闪点按照ASTM D93-13el的标准测 试方法来测定。
[014引在本文的另一具体的实施方式中,另外,作为加入到W上组分的任选的助剂,在本 文中所述的稳定的悬浮液(组合物)和方法可W包括C1-C4烷氧基硅烷化合物,从而在该工 作溶液中提供Si-0键。在本文的另一具体的实施方式中,在本文中所述的助剂和硅烷(至 少一种)中,此类Si-0键可W包括Si-0-Si键。在本文的另一具体的实施方式中,本文所 描述的组合物和方法可W包括至少一种C1-C4烷氧基硅烷化合物和更具体为至少两种C1-C4 烷氧基硅烷化合物。
[0149] 在一种更具体的实施方式中,运些助剂化合物可W用下式(VIII)来表示
[0150]
[0151] 其中R29是具有1到约10个碳原子、更具体为1到约8个碳原子和最具体为1到 约4个碳原子的一价控基,或0R33,而且R33各自独立地选自C1-C4烷基。在本文的一种还更 具体的实施方式中,可W存在一些式(VIII)的非限制性实例,可提及正娃酸乙醋(TE0巧或 甲基二乙氧基硅烷。
[0152] 在本文的一种实施方式中,式(VIII)的运些化合物和由该式所包括的其他化合 物将会在溶液(如水溶液)中水解从而获得Si-0键的来源。在本文的一种其他实施方式 中,本文的可检测的组合物和方法(一种或多种)具体地可W进一步包括除在本文所述的 水性氧化姉溶胶中所存在的全部水之外的水。
[0153] 在本文的一种实施方式中,在本文中所述的可检测的组合物可W包含:含量具体 为约0.01到约80wt%、更具体为约0.1到约60wt%和最具体为约1到约40wt%的有机官能 化硅烷(a)和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物;含量具体为约0.001到约36wt%、 更具体为约0. 01到约25wt%和最具体为约0. 1到约20wt%的胶体金属氧化物化);含量 为约0. 0001到约5wt%、更具体为约0. 0005到约2wt%和最具体为约0. 001到约Iwt%的 水溶性有机染料(C);和含量为约20到约99. 99wt%、更具体为约40到约99. 9wt%和最具 体为约60到约98. 9wt%的水(d);含量具体为约1到约50wt%、更具体为约2到约40wt% 和最具体为约3到约30wt%的任选的稳定剂;W及,含量具体为约0. 01到约15wt%、更具 体为约0. 1到约lOwt%和最具体为约0. 1到约5wt%的任选的助剂,所有的重量百分数是 基于可检测的组合物的总重量计。本文中应理解,在可检测的组合物中所使用的组分(a)、 化),(C)和(d)W及任何任选组分的各自的量合计应该是lOOwt%,而且必要时将调节W上 所述范围的量w便实现该合计值。在另一种实施方式中,本文所述的方法可w使用与上述 相同的组分量用于所述组合物。
[0154] 在一种更具体的实施方式中,示例性的可检测的组合物的一些非限制性实例是基 本上不含铭酸盐和/或尤其基本上不含憐酸盐的那些,并包括
[0155](a)约0. 01到约80wt%、更具体为约0. 1到约70wt%和最具体为约3到约60wt% 的脈基硅烷或其形成的水解物和/或部分或完全缩合物;
[0156] 化)约0. 001到约36wt%、更具体为约0. 01到约25wt%和最具体为约0. 1到约 20wt%的胶体金属氧化物;
[0157] (C)约0. 0001到约5wt%、更具体为约0. 0005到约2wt%和最具体为约0. 001到 约Iwt%的水溶性有机染料(C)如AmezineMiodamineBLiquid、AmezinebrilliantR RedPLiquid和AmewhiteBACLiquid;
[0158] (d)约20到约99. 99wt%、更具体为约40到约99. 9wt%和最具体为约60到约 98. 9wt% 的水;
[0159] (e)任选的稳定添加剂(试剂),其百分比含量为至多约25wt%、更具体为约0. 1 到约20wt%和最具体为约1到约15wt%;
[0160] (f)任选的C1-C4烷氧基硅烷化合物或其水解物,其量为至多约25wt%、更具体为 约0. 01到约20wt%和最具体为约1到约15wt%;和
[OW] (g)任选的最小量的抑调节齐Ij,所述最小量的抑调节剂具体为约0.001到约 1. %,更具体为约0. 01到约1.Owt%和最具体为约0. 01到约0.6wt%;所述重量百分数 是基于该水性溶胶组合物的总重量计。
[0162] 在本文的一种实施方式中的可检测的组合物是涂料组合物,其基本上由W下物质 组成:
[0163] (a)含量为约0. 01到约80wt%至少一种具有W下结构的脈基硅烷或由其制得的 缩合化合物:
[0164]
[0165] 其中R独立地是氨或1到约4个碳原子的烷基;
[0166] 化)含量为约0. 001到约36wt%的氧化姉颗粒;
[0167] (C)含量为约0. 001到约2wt%的水溶性有机染料讯,
[0168] (d)含量为所述涂料组合物重量的余量的水,
[0169] 其中所述脈基硅烷的重量是脈基硅烷各组分的重量的总和且所述重量百分数是 基于该涂料组合物的总重量。
[0170] 在本文的一种最具体的实施方式中,提供有可检测的组合物,其具有下列范围 (Wwt%计)的组分:
[0171] (a)约3到约60wt%的脈基硅烷或其形成的水解物;
[0172] 化)约0. 001到约lOwt%的Si和/或Ce氧化物颗粒;
[017引(C)约 0. 001 到约Iwt%的水溶性有机染料(C)如Amezine Miodamine B Liquid、 AmezineBrilliantRRedPLiquid和AmewhiteBACLiquid;
[0174] (d)约 38 到约 94wt% 的水;
[01巧](e)约1到约15wt%的稳定剂讯
[017引 讯约1到约15wt%的助齐Ij,余量是较少量的抑调整(调节)齐Ij,其中较少量等 同于上述对于抑调节剂而言的最低量。在本文的一种实施方式中,本文所描述的包含具有 上述重量百分比量的组分的组合物W该重量百分比的量存在,基于该组合物的总重量百分 比之和(例如lOOwt% )。
[0177] 在进一步的实施方式中,本文提供的是一种可检测的组合物,其基本上由W下物 质组成:
[017引 (a)含量为约0. 01到约80wt%的至少一种具有W下结构的脈基硅烷或由此制得 的缩合化合物:
[0179]
[0180] 其中R独立地是氨或1到约4个碳原子的烷基;
[0181] 化)含量为约0. 001到约36wt%的氧化姉颗粒;
[0182] (C)含量为约0. 001到约Iwt%的水溶性有机染料并具有式(IV)或(VII)的结 构;
[0183] (d)含量为该组合物重量的余量的水;和
[0184] (e)含量为约1到约20wt%的稳定剂,其中脈基硅烷的重量是脈基硅烷各组分的 重量的总和且wt%是基于该组合物的总重量。
[0185] 在本文的一种实施方式中,本文所描述的包含具有上述重量百分比量的组分的组 合物W该重量百分比的量存在,基于该组合物的总重量百分比之和(例如lOOwt% )。
[0186] 在本文的另一种实施方式中,有害气体污染物(HAP巧诸如非限制性实的MeOH是 从混合工艺(方法)中去除的,其中脈基硅烷、和(水性)姉溶胶首先混合。在另一种实施 方式中,在去除相当大的量的经由此混合所形成的MeOH或其他挥发物之后,将稳定剂和任 选的水添加到该反应混合物中W便提高产物稳定性。在一种具体的实施方式中,稳定剂,特 别是沸点高于水的沸点的那些稳定剂,还可W在去除MeOH和/或其他挥发物之前添加。甲 醇是一种有害的气体污染物(HA巧和挥发性有机化合物(V0C)。
[0187] 在本文的一种实施方式中,还提供了一种可检测的涂料组合物,其包括:
[018引 (1)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物;
[0189] (2)水溶性有机染料,其具有正电荷和源自含有1到约6个碳原子的簇酸的抗衡离 子;和,
[0190] (3)水,
[0191] 其中所述组合物在25°C存储至少48小时的时间下不包含有害量的沉淀物。本文 中应理解,在本文中所述的用于可检测的组合物、硅烷组分(a)、水溶性染料(C)和水(d)、 任选的稳定剂、任选的助剂、任选的抑调节剂、方法(至少一种)、涂覆基材和任何本文提供 的其他描述的所有选择,也同样适用于在没有胶体氧化物组分化)的情况下的可检测的涂 料组合物。
[0192] 在本文的一种【具体实施方式】中,在本文中所公开的本发明的一些非限制的示例 方法中,包括将所需的金属表面与水性溶胶进行接触,该水性溶胶包括:(a)脈基硅烷化合 物,化)Si和/或Ce氧化物颗粒,和(C)水溶性有机染料。在另一具体的实施方式中且如 上所述,该溶胶可W包括稳定剂和任选的助剂。
[0193] 在本文的另一种实施方式中,在本文中所述的涂料组合物和/或方法可用于为金 属如钢和侣W及涂布锋的钢提供涂层、例如转化涂层或纯化涂层,其中所述涂层提高了与 在其上的其它涂层(非限制性实例如漆)的粘附性,且同样为所述金属提供了改进的腐蚀 防护。在又一种实施方式中,通过本文的组合物和/或方法处理过的金属能够用于涂覆金 属片材(如建筑用金属片和冷社钢等等)的商业和工业应用中。基材的形状可W是呈片、 板、棒、杆或任何所需形状的形式。
[0194] 本文提供了测定施加到基材上的可检测的组合物的均匀性的方法,其包括:
[0195] (i)施加可检测的组合物到基材的表面,该组合物包括:
[0196] (a)有机官能化硅烷和/或其水解物和/或其部分或完全缩合物;
[0197] 化)胶体金
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