抗腐蚀涂料组合物的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及包含金属颗粒的抗腐蚀涂料组合物、制备该涂料组合物的方法以及涂 覆有该涂料组合物的工件。
【背景技术】
[0002] 起抗腐蚀作用并且包含金属颗粒的涂料组合物是由例如W02005/090502所广泛 知晓的。它们主要包含金属颗粒用于阴极腐蚀防护，其中绝大部分为锌和/或铝颗粒或锌 合金颗粒，以及粘结剂，在水和/或溶剂存在下。这些粘结剂经常基于含硅化合物；典型的 粘结剂为无机的单体、低聚物或高聚物，如硅酸酯/盐、硅烷或硅烷醇，以及硅氧烷。依使用 目的，还可使用有机粘结剂，如果其还可适于作为无机粘结剂的共聚物。
[0003] 虽然涂料组合物在工件上固化后经常提供良好的腐蚀防护，但是其在使用期间的 稳定性往往也是有问题的，因为前述组分中的某些会与涂料组合物的液体反应，或与待涂 覆的工件反应。由于工件插入浸浴及从浸浴取出，还会引入杂质，使得在涂覆期间会发生不 期望的次级反应，降低该浸浴的使用寿命。如果不使用防止这些不期望的次级反应的稳定 剂，则涂料组合物的使用寿命往往仅几个小时。如果可能，涂料组合物制备物，例如用于线 圈涂覆工艺，应当在不损失质量的情况下可使用至少48小时，而浸浴制备物应当可使用一 周或更长。
[0004] 到目前为止，人们使用硼酸或其他含硼化合物来稳定包含金属颗粒的涂料组合 物。由于对硼化合物的毒理学顾虑以及法律限制，未来将不再可能使用该化合物。
【发明内容】
[0005] 因此本发明的目的是提供一种涂料组合物，其确保可接受的使用寿命，而不使用 具有含硼化合物的浸浴组合物。
[0006] 上述目的通过例如以下项1-11所述的涂料组合物、项14-15所述的制备涂料组合 物的方法以及项16-18所述的工件得以实现。其中例如项2-11、15、17-18是根据本发明有 利的进一步展开。
[0007] 1. -种抗腐蚀涂料组合物，包含在水存在下的如下组分：
[0008] 组分I :阴极活性金属颗粒；
[0009] 组分II:粘结剂；
[0010] 其特征在于：
[0011] 所述抗腐蚀涂料组合物还包含组分III :副族元素的含氧化合物，例如过渡金属 的酸的铵盐、过渡金属的酸的碱金属盐或过渡金属的酸的碱土金属盐，或副族元素的含氧 化合物的混合物。
[0012] 2.根据项1所述的涂料组合物，其特征在于：添加有副族元素的最高氧化态的含 氧化合物。
[0013] 3.根据项1或2所述的涂料组合物，其特征在于：使用第5、第6或第7副族元素 的含氧化合物。
[0014] 4.根据项1、2或3所述的涂料组合物，其特征在于：添加有过渡金属的酸的盐、或 过渡金属的酸的盐的混合物作为副族元素的含氧化合物。
[0015] 5.根据项1-4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物中添加 有单独或混合物形式的过渡金属的酸的铵盐、碱金属盐或碱土金属盐作为副族元素的含氧 化合物。
[0016] 6.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物中添加 有路易斯酸的盐或布朗斯特酸的盐作为副族元素的含氧化合物。
[0017] 7.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物中使用 有高锰酸、钨酸、钼酸的铵盐、碱金属盐或碱土金属盐，或钒、铌或钽的多草酸盐，或这些盐 的混合物作为副族元素的含氧化合物。
[0018] 8.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：副族元素的含氧化合物 或含氧化合物的混合物的用量占所述涂料组合物的固体含量的〇. 001重量％至10重量％。
[0019] 9.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：在所述涂料组合物中使 用有由锌、铝、镁或锡或这些金属中的两种或更多种的混合物或合金制成的金属颗粒。
[0020] 10.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：使用有硅烷、硅酸酯/ 盐、硅烷醇、基于钛或锆的粘结剂、硅氧烷、丙烯酸酯、聚氨酯、基于环氧化合物的粘结剂、聚 醚或聚酯作为粘结剂，它们单独或以彼此的混合物或以与其他粘结剂的混合物的形式使 用。
[0021] 11.根据前述项中任一项所述的涂料组合物，其特征在于：在所述涂料组合物中 添加有消泡剂、润湿剂、防腐蚀添加剂、颜料、染料、润滑剂、用于金属颗粒的稳定剂、抗沉降 剂、pH调节剂和/或增稠剂。
[0022] 12.副族元素的含氧化合物或副族元素的含氧化合物的混合物用于抗腐蚀涂覆剂 中的用途。
[0023] 13.根据项12所述的用途，其特征在于：使用过渡金属的酸的盐。
[0024] 14. -种制备例如根据项1至11中任一项所述的抗腐蚀涂料组合物的方法，包括 以下步骤：
[0025] 将阴极活性金属颗粒和粘结剂在水存在下混合，以及
[0026] 加入副族元素的含氧化合物，例如过渡金属的酸的铵盐、碱金属盐或碱土金属盐， 或副族元素的含氧化合物的混合物。
[0027] 15.根据项14所述的方法，其特征在于：加入副族元素的含氧化合物或副族元素 的含氧化合物的混合物的步骤是在存在一种或更多种添加剂的情况下进行的，或者在于： 在加入副族元素的含氧化合物之一或其混合物之前、期间或之后，加入一种或更多种添加 剂。
[0028] 16. -种用抗腐蚀涂料涂覆的工件，所述涂料包含在水存在下的阴极活性金属颗 粒，其特征在于：所述涂料包含副族元素的含氧化合物，例如过渡金属的酸的铵盐、碱金属 盐或碱土金属盐，或副族元素的含氧化合物的混合物，或含氧化合物与金属颗粒的反应产 物。
[0029] 17.根据项16所述的工件，其特征在于：所述涂料包含过渡金属的酸的盐或其反 应产物作为副族元素的含氧化合物。
[0030] 18.根据项16或17所述的工件，其特征在于：所述涂料包含粘结剂。
[0031] 根据本发明的涂料组合物--在水的存在下--包含如下组分：
[0032] 组分I阴极活性金属颗粒，
[0033] 组分II粘结剂
[0034] 并且，其特征在于加入：
[0035] 组分III，其包含：副族元素的含氧化合物，例如过渡金属的酸的铵盐、
[0036] 碱金属盐或碱土金属盐，或副族元素的含氧化合物的混合物。
[0037] 以上【背景技术】说明中提及的金属颗粒都适用作为金属颗粒。尤其是，使用锌颗粒、 锌颗粒与其他金属颗粒的混合物或锌合金颗粒。但铝、镁和锡（单独或以混合物形式均可） 也可用于根据本发明的涂料组合物中。所述金属颗粒赋予由该涂料组合物产生的涂层阴极 腐蚀防护。
[0038] 作为粘结剂可使用，例如，硅烷、硅烷醇、硅酸酯/盐、基于钛或锆的粘结剂、硅氧 烷、丙烯酸酯、聚氨酯、基于环氧化合物的粘结剂（例如聚环氧化合物）、聚醚、聚酯，它们的 混合物或这些粘结剂与前述之外的其他粘结剂的混合物。在使用粘结剂的混合物时，经常 提及主粘结剂，而其他粘结剂被称为助粘结剂。适用于腐蚀防护的粘结剂是本领域技术人 员已知的。他可从大量可用的粘结剂中选择。
[0039] 本申请要求保护含液体的涂料组合物。根据本发明的一个方面，所述液体为水。 由于旨在（如果可能的话）制备不含或几乎不含挥发性有机化合物的涂覆剂，根据本发明 的涂料组合物包含作为液体的水或主要含水的液体，其可包含有机溶剂或单体作为组成部 分。作为例子仅列举，优选的溶剂例如醇、醚、二醇醚（乙二醇醚）、酮、芳香族或脂肪族化合 物，粘结剂的单体例如硅烷。
[0040] 上述组分I (阴极活性金属颗粒）和组分II (粘结剂）在水的存在下已可形成抗 腐蚀涂料组合物，其已用于许多工业应用场合。本发明的要素是往该涂料组合物中加入副 族元素的含氧化合物，例如过渡金属的酸的铵盐、碱金属盐或碱土金属盐，或这些副族元素 的含氧化合物的混合物。优选使用最高氧化态的这样的含氧化合物。特别适用于本发明的 这些化合物的典型例子为过渡金属的酸的盐。在本发明中，过渡金属包括第3和第4副族 的元素，以及特别是第5、第6或第7副族的元素，包括：钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰和铼。
[0041] 特别地，根据本发明教导的涂料组合物可包含第3、4、5、6或7副族元素的碱金属 盐或碱土金属盐、铵盐或草酸盐，例如，高锰酸、钨酸或钼酸的碱金属盐或碱土金属盐，钼 酸铵，或者钒、铌或钽的多草酸盐，作为必要组分。下文中，作为本发明要素的该组分在组 合物中被称作"盐"。在过渡金属的酸的盐中，路易斯酸的盐（例如高锰酸钾）或布朗斯 特酸的盐（例如多草酸钒）都是适用的。这些盐可单独使用或以混合物形式使用。这些 盐还可被称为多金属氧酸盐（polyoxometalates)，例如根据"Heteropoly and Isopoly Oxometalates，" Μ·Τ· Pope，Springer Verlag Berlin，1983 的命名方法。
[0042] 特别地，高