专利名称:涂料的制作方法
本发明是关于涂料，用于涂在暴露于大气中的结构物(例如建筑物、船舶和桥梁)，以及这些结构物外表用的建筑材料上。
将涂料涂在暴露在大气中的建筑物和其它结构物上之目的，是保护它们免受气候的损害并起外观装饰作用。遗憾的是，涂有添料的建筑物的外观常常因产生外表锈污而很快变得难看。文中所用的术语“外表锈污”对于一个表面(或一结构物或材料)来说，是指该表面(或该结构物或材料)的变色，这种变色是由于从外侧同铁锈相接触，通常是从外部的锈源沾附到该表面(或该结构物或材料)上而形成的，它不同于从表面层下面的基体生锈这种锈源所引起的变色。钢和铁的管道、排水檐、桁梁和其它结构件会发生相当严重的表面锈蚀，但在结构上却仍很坚固。当下雨时，铁锈随雨水滴到下面的任何表面上，就会形成一种难看的褐色污斑，很难除掉。这种锈污引起了特殊难题的一个领域是在船舶的上部结构和船壳水上舷侧的上部，特别是对于航行的班轮和渡船等客轮。这些部位在重新涂漆之后不久就会又发生外表锈污。本发明之目的就是寻找出一种防止产生这种外表锈污的方法。
在英国专利申请书№2121419中公开了一种涂料，它由一种成膜粘结剂和一种多价的金属阳离子同一种至少含有两个膦酸基的有机多膦酸的盐类组成，主要是作为防腐蚀底漆直接涂在钢或其它金属表面上，但该申请书公开的内容也涉及上述涂料在预应力混凝土方面的应用，还可涂在受力的梁上以防止腐蚀或作为外表涂层以防止产生锈污，而这是指混凝土表面上因该混凝土表面底下的受力梁生锈并向外扩散而形成的锈污。该申请书并没有公开或建议用这种涂料来防止表面上发生外表锈污，而这些表面因邻近会引起外表锈污的锈源而有产生这种外表锈污的倾向。
按照本发明，在因邻近锈源而有产生外表锈污倾向的结构物或结构物外表用的建筑材料的表面上涂敷一种称为“面漆涂料”的涂料可防止该表面产生外表锈污，该涂料由一种成膜粘结剂和一种能同铁锈反应生成一种无色材料的物质组成。
上述结构物或建筑材料可以是例如砖、混凝土、灰泥、塑料、木、纤维板或金属，不过若是金属，其需要涂层的表面上应预先已经有涂层。这类表面可以统称为非金属表面。术语“面漆涂料”是指使用中要暴露在外的涂料，也就是说其上面不再另加涂层。若该涂料是用于诸如砖或混凝土之类的砖石结构上，它可以是涂到这种砖石结构上的唯一涂料，而当该涂料是用于金属上时，它应涂在底漆上面。这类底漆一般是一种含有防腐蚀颜料的涂料，而并不含有能同铁锈反应生成无色材料的物质。应用最广的防腐蚀颜料，诸如磷酸锌和铬酸锌，在降低金属表面的腐蚀速率方面有些效果，但仍不能阻止某些褐色锈蚀物的形成，特别是在底漆有裂缝之外，它会造成大范围的锈污。使用上述面漆涂料既能防止外表锈污，也能防止这种内部锈污。
能同铁锈反应生成无色材料的物质，可以是英国专利申请书№2121419中所述的一种多价金属阳离子同一种至少含两个膦酸基的有机多膦酸的盐类;英国专利1604383、欧洲专利35798或英国专利申请书№2073730中所述的一种草酸盐、一种聚胺同聚羧基衍生物的盐类，如乙二胺四乙酸，或一种能释放出磷酸盐离子的玻璃。这类添加物最好是作为一种颜料包含在涂料中，并应能少量地溶于水中，例如具有0.01-2克/升的溶解度。
因此，根据这种考虑，本发明的内容是一种涂料的应用，该涂料含有一种成膜粘结剂和一种能同铁锈反应生成无色物质的颜料，其特征在于该涂料是作为面漆涂料涂至一个有产生锈污的倾向的表面上但并不直接同金属相接触。
应用本发明推荐的涂料，它能防止全部各种类型锈污的产生，在用于防止产生锈污时，它在成本和方便性两方面都明显地优于用传统的防腐蚀涂料。用传统的方法，在已产生了锈污的区域内所有的各层涂料都必须先已除去，并须清除掉金属表面的铁锈，然后涂上一层防腐蚀底漆和一层面漆涂料。本发明推荐的涂料能够涂在原有的涂料层上，用以遮盖原有的锈污并防止以后锈污的产生。
涂料中颜料的体积浓度最好至少为37%。若颜料浓度较低，会有其相当大部分活性的颜料被树脂粘结剂埋覆掉之虞。金属表面用的面漆涂料中颜料的体积浓度最好是约40%，这个浓度比普通的光泽性面漆涂料中的高，但仍可使涂料具有一些光泽。混凝土和其它砖石结构用的涂料，其颜料体积浓度最好是45-55%。
能同铁锈反应生成无色材料的物质用量一般为涂料中颜料总量的2-80%(重量)，最好是颜料总量的5-50%(重量)。
最合适的一类多膦酸盐可用下列通用的化学式表示MXR(PO3)mH(2m-xn)式中M代表一种金属离子，从锌、锰、镁、钙、钡、铝、钴、铁、锶、锡、锆、镍、镉或钛中选用;R代表一个有机基，它通过碳一磷结合键同膦酸盐基相联结;m是有机基R的化学价，至少为2;n是金属离子M的原子价;x是从0.8m/n的数。
有机基R的化合物最好是2-5。多膦酸盐可以是二膦酸R(PO3H2)2的衍生物，例如具有下列化学式的一种羟基亚烷基-1，1-膦酸
式中R′是一个一价的有机基，最好是具有1-12个碳原子的烷基。上述化学式的一种最合适的酸是羟基亚乙基-1，1-膦酸(etidronic acid)，其中R′＝CH3。
上述多膦酸盐也可以换成另一种多膦酸盐，是一种至少含有两个N-亚甲基膦酸基的氨基化合物，例如是具有下列化学式的
式中R″是一个一价的有机基，最好是有取代或未取代的1-12个碳原子的烷基，例如丙基、异丙基、丁基、己基或2-羟乙基等，取代未取代基。三膦酸R(PO3H2)3的一个例子是氨基三(亚甲基膦酸)N(CH2PO(OH)2)3。四膦酸R(PO3H2)4的例子是亚烷基二氨基四(亚甲基膦酸)，其一般化学式如下((OH)2POCH2)2N-Q-N(CH2PO(OH)2)2
式中Q是一个两价的有机基，最好是有1-12个碳原子的亚烷基，例如亚乙基二氨基四(亚甲基膦酸)或六亚甲基二氨基四(亚甲基膦酸)。五膦酸R(PO3H2)5的例子是二亚烷基三氨基五(亚甲基膦酸)，例如二亚乙基三氨基五(亚甲基膦酸)。
在上述多膦酸盐中金属离子同膦酸基的比率当金属离子为两价时最好在0.4∶1至1∶1的范围内。特别合适的多膦酸盐是钙、锌、锰、钡、镁或锶的盐类，其中每个膦酸基含0.4-0.6个金属离子，例如是羟基亚乙基-1，1-膦酸钙，其中钙同羟基亚乙基-1，1-膦酸基的分子比率为约1∶1。
用作颜料的最合适的草酸盐是草酸锌。也可以用溶解度更大的草酸盐，如草酸钠或草酸钙，同样也可以用酸性磷酸盐，例如磷酸二氢钙，但这些盐类在颜料总量中的含量最好不大于20%(重量)，并且最好同羟基亚乙基-1，1-膦酸盐共同使用。
按照本发明推荐的涂料中，同能与铁锈反应的颜料一起，还可含有一种钼酸盐，如钼酸锌钠。该钼酸盐能延长涂料的有效寿命。这种钼酸盐可被沉积于颜料载体的表面上，例如钼酸锌钠沉积在氧化锌之上。该钼酸盐同能与铁锈反应的颜料的重量比率最好是1∶4至1∶50。
这种面漆涂料的成膜粘结剂一般来说可以是涂料工业中所用的任何一种成膜粘结剂，例如一种醇酸树脂(包括改性的醇酸树脂)、环氧树脂(包括环氧聚酯树脂)、油性树脂、氯化橡胶、乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机的或无机的硅酸盐、聚酰胺树脂或丙烯酸聚合物。涂料中可以使用两种或两种以上可相容的成膜有机聚合物。还可以含有填充性树脂例如烃类树脂。也可以为树脂粘结剂而加入增塑剂，例如氯化石蜡或诸如丙烯酸树脂或聚丁烯树脂之类的低分子量树脂。砖石结构用的涂料中的最合适粘结剂是，例如象一种或多种烷基丙烯酸盐的共聚物之类的丙烯酸聚合物，最好是一种含25-70%丙烯酸酯单元和25-70%苯乙烯单元的苯乙烯/丙烯酸共聚物。在金属结构物的底漆上面使用的面漆涂料可以使用例如是这样的一种丙烯酸粘结剂，它最好是一种苯乙烯/丙烯酸共聚物，或一种醇酸树脂。对这种苯乙烯/丙烯酸共聚物加入增塑剂是特别合适的。
本发明可用下面的实施例加以阐明。
实施例1制备了一种适用于砖石结构的白色涂料，其颜料体积浓度为50%，制备方法是将下列各组分进行球磨直至所含的羟基亚乙基-1，1-膦酸盐的粒度为约40微米为止。
重量百分比“Pliolite AC-4”苯乙烯丙烯酸共聚物 7.8“Cereclor”氯化石蜡增塑剂 7.8羟基亚乙基-1，1-膦酸钙(按英国专利申请书№2121419的实施例15的方法制备) 18.3二氧化钛 16.1碳酸钙 8.3云母 2.1硅藻土 2.2氧化锌 0.9膨润土 0.4白节油溶剂 27.4二甲苯溶剂 8.7
还制备了一种对比涂料，其中不用羟基亚乙基-1，1-膦酸钙而换之以另外的12.1%碳酸钙、3.0%云母和3.2%硅藻土。
将这两种涂料并排地涂在一个混凝土建筑物上，它紧靠在一个生了锈的固定的外部钢梯子的下方。在气候条件下暴露6个月后，对比涂料被雨水冲洗下来的梯子上的铁锈条痕所沾污。实施例1的涂料在暴露18个月之后还仍保持白色而未被沾污。
实施例2制备了一种砖石结构用的涂料，具有实施例1中所述的组成，但其中仅含16.3%羟基亚乙基-1，1-膦酸钙，而另加2.0%钼酸锌钠。
实施例3和4分别用实施例1和2的配方制备了适用于船舶上部结构的面漆涂料，其颜料体积浓度为约40%，但将上述两配方中的碳酸钙免去不用。
实施例2至4的涂料都具有同实施例1的涂料一样优良的防止锈污的作用。
实施例5制备了一种砖石结构用的涂料，具有实施例1中所述的组成，但其中不用羟基亚乙基-1，1-膦酸钙而换之以草酸锌。
权利要求
1.一种由含有成膜粘结剂和能同铁锈反应生成无色材料的物质的涂料的应用，其特征在于该涂料是用作面漆涂料涂在结构物或结构物外表用的建筑材料的表面(裸露的金属表面除外)上，以防止产生外表锈污，上述表面由于邻近锈源而有产生这种外表锈污的倾向。
2.按照权利要求
1的应用，其特征在于该涂料是用于涂在一个非金属结构物或结构物外表用的非金属建筑材料的表面上。
3.按照权利要求
1的应用，其特征在于该涂料是用于涂在一个已经涂有底漆的金属表面上，上述底漆中不含有能同铁锈反应生成无色材料的物质。
4.按照权利要求
1至3中任何一项中的应用，其特征在于该涂料中的颜料体积浓度至少为37%。
5.按照权利要求
1至4中任何一项中的应用，其特征在于该涂料中能同铁锈发生反应的物质是一种颜料，其用量为涂料中颜料总量的5-50%(重量)。
6.按照权利要求
1至5中任何一项中的应用，其特征在于该涂料中能同铁锈反应的物质是一种多价金属阳离子同一种至少含有两个膦酸基的有机多膦酸的盐类。
7.按照权利要求
1至6中任何一项中的应用，其特征在于所述的盐是羟基亚乙基-1，1-膦酸钙(Calcium etidronate)，其中钙同羟基亚乙基-1，1-膦酸基的分子比率为约1∶1。
8.按照权利要求
6或7的应用，其特征在于该涂料中还含有一种钼酸盐。
9.按照权利要求
1至8中任何一项中的应用，其特征在于该成膜粘结剂是一种加有增塑剂的苯乙烯/丙烯酸共聚物。
10.按照权利要求
1至9中任何一项中的应用，其特征在于所述外部锈源是指钢或铁的管道、排水檐、桁梁、梯子或其它固定的结构件，这些结构件位于要涂这种涂料的表面之外但又同它相邻近。
11.按照权利要求
1至10中任何一项中的应用，其特征在于所述结构物是船舶上部结构的一部分或船壳水上舷侧的上部。
专利摘要
因铁锈滴落至一表面上所造成的外表锈污，例如产生于建筑物外表或船舶的上部结构或水上舷侧的这种外表锈污，可以通过在该表面上涂一种面漆涂料而加以防止，这种涂料含有一种成膜粘结剂和一种能同铁锈反应生成无色材料的物质。该物质可以是例如一种多磷酸盐颜料，一种草酸盐或一种能释放出磷酸离子的玻璃。
文档编号C09D5/00GK86101793SQ86101793
公开日1986年9月17日 申请日期1986年3月19日
发明者戴维·爱德华·詹姆斯·阿诺德 申请人:国际油漆有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan