[发明专利]包括官能化的丙烯酸类的无机复合涂层

说明书

本发明公开了一种溶胶‑凝胶涂层组合物，其包含：一种或多种促进硅烷水解的酸；至少一种硅醇前体；以及具有含氮有机官能团的基于丙烯酸类的共聚物；本发明还公开了其制备和使用方法以及使用所述组合物涂覆的金属。

相关申请

无

关于联邦资助研究的声明

无

技术领域

本发明一般性涉及防腐蚀保护涂层，并且尤其是涉及作为溶胶-凝胶组合物的防腐蚀保护涂层组合物，所述溶胶-凝胶组合物包含一种或多种硅醇前体、促进硅烷水解的酸和具有含氮有机官能团的基于丙烯酸类的共聚物；本发明还涉及其制备和使用方法，以及使用所述组合物涂覆的金属。

背景技术

未经处理的金属表面易受腐蚀，这可能导致表面生锈、变弱、变色和破坏。因此通常通过各种方法处理金属基材以使表面具有较小反应性和更耐腐蚀。此外，金属表面通常随后涂覆有装饰性或其它保护性涂层例如树脂涂层、底漆、油漆和进行其它表面处理。

腐蚀的通常机理是当大气氧氧化金属基材的金属时产生电流。在电催化位点电子从金属转移到氧上导致形成各种金属氧化物腐蚀产物。可使用各种处理来防止金属表面的腐蚀，所述金属例如冷轧钢、热轧钢、锌、铝及其合金、锌涂覆的钢、锌合金涂覆的钢、铝涂覆的钢和铝合金涂覆的钢。这些处理包括暂时性油基防锈剂、磷酸盐转化涂层、无机和有机钝化剂、油漆以及它们的组合。

暂时性油基防锈剂用于提供短期腐蚀保护并且容易除去。它们不适合单独用于中期或长期腐蚀保护，并且当与其它涂料组合时，可使表面不可涂覆，并且就其处理性质而言，不适合用于最终消费产品。

磷酸盐转化涂层提供较好的腐蚀保护和可涂布性，但是需要在相当酸性的条件下操作，这由于难以处理应用化学品而是不希望的，由于产生污泥而废物处理更麻烦，而且极其损耗设备。这类转化涂层通常需要后续处理以使效果最大化。

无机和有机钝化剂(例如通常施加至金属卷料的那些)提供高度腐蚀保护，但是具有若干缺点。许多这样的产品要么包含铬，要么是强酸性的，或者二者均具备。含铬涂料和钝化剂由于对环境的负面影响和更麻烦的废物处理，因而是不理想的。强酸性处理还易于腐蚀处理装置并产生工人暴露这样环境的问题。

涂料的另一问题是在涂覆后基材的热处理后或在包括暴露至碱性清洗剂、磷酸溶液或溶剂的其它常规处理后在涂层上产生黄化或黄色调。

非常需要开发作为有效腐蚀保护涂料而没有这些负面问题的组合物。本申请人已经研制出降低减少除了上述缺陷中的一种或多种的溶胶-凝胶涂层组合物。

发明内容

一般来说，本发明提供一种溶胶-凝胶组合物，其包含至少一种促进硅烷水解的酸、至少一种硅醇前体组分、具有含氮有机官能团的基于丙烯酸类的共聚物，以及任选存在的一种或多种其它组分例如腐蚀抑制剂或表面活性剂。

在一个实施方案中，本发明包括一种溶胶-凝胶涂层组合物，其包含：a)一种或多种促进硅烷水解的酸；b)至少一种硅醇前体；和c)10-35重量％的具有含氮有机官能团的基于丙烯酸类的共聚物，基于除了水和溶剂的重量之外的溶胶-凝胶组合物的总重量，任选地还包含钒源。

在一个实施方案中，本发明包括以约0.5-15重量％的量存在的含氮有机官能团，基于以干固体计的基于丙烯酸类的共聚物的总重量。

在一个实施方案中，所述含氮有机官能团是包括氮原子和至少一种额外的杂原子的有机官能团，所述额外的杂原子选自第二氮原子、氧原子和硫原子。理想地，含氮有机官能团包括硫脲、噻唑和咪唑中的一种或多种。