[发明专利]缓蚀剂

说明书

本发明涉及一种缓蚀添加剂和一种包括该添加剂的用于为金属提供耐腐蚀性的缓蚀涂料。该缓蚀添加剂包含第一缓蚀剂和第二缓蚀剂，第一缓蚀剂包含在阳离子交换树脂中的有机阳离子，第二缓蚀剂包含磷酸盐化合物。该缓蚀添加剂用于掺入在至少包含聚合物粘合剂的涂料中。

技术领域

本发明涉及一种缓蚀添加剂，和一种被提供用于涂覆金属，特别是黑色金属的缓蚀涂料。缓蚀添加剂还将保护铝、镁和锌及其合金，包括镀锌钢，因此在这种情况下提高了底层钢的耐腐蚀性。

背景技术

缓蚀剂有时又被称为缓蚀颜料，目前以微溶无机盐粉末的形式存在，分散在有机涂料中，传统上已经被用来保护各种金属表面，包括钢和镀锌钢。典型的钢涂层系统如图1所示，其包括钢基材2、金属涂层4(以牺牲地保护钢基材，典型地包括锌或锌合金)、转化涂层6(以提高金属涂层和有机涂层之间的附着力，以及提供缓蚀)、底漆8和阻隔层10(典型地包括聚合物涂层)。底漆可以包括仅聚合物，聚合物和溶剂，聚合物和水，100％固体或粉末，与缓蚀剂例如铬酸锌或铬酸锶混合。如果发生如图2所示的阻隔材料破裂，源自铬酸锌或铬酸锶的抑制物质从底漆2中浸出并且在破裂点周围形成沉淀物或保护层，从而保护了下面的钢基材2。图2中体现了这一点。

传统的防腐蚀抑制剂包括微溶的铬盐，例如铬酸锌或铬酸锶，其毒性程度是环境不可接受的。典型地基于微溶性磷酸盐技术的，可供选择的、环境更可接受的(不含Cr(vi))抑制颜料是可用的，但它们总是不如铬酸盐对应物有效。这至少部分是由于磷酸盐的低溶解度。因此，在腐蚀环境中，必须经过相当长的时间之后才有足够浓度的磷酸根阴离子与金属阳离子反应，从而导致腐蚀可以不受阻碍地进行的时间延迟。这已经通过磷酸盐的改性以增加溶解度并且结合涂层中高剂量的磷酸盐(典型地，为液体涂料总重量的30重量％)而在有限程度上解决了这一问题。磷酸盐的另一个问题是随着时间的推移逐渐浸出，导致涂层屏障保护丧失。由于涂层中需要大量的抑制物质以在合理的时间内保护下面的基材，这也会对环境产生负面影响。

按需缓蚀剂也是已知的，并且WO2018/197869中示出了示例，缓蚀物质被储存在涂层中，直到它们需要时(即所谓的“按需(on-demand)”释放)。按需缓蚀剂可以包括有机阳离子例如苯并三唑盐(benzotrialozate)，其在阳离子交换树脂例如带负电荷基团(如磺化基团)的苯乙烯/二乙烯基苯共聚物中提供。当在腐蚀性环境中存在电解质(包括阳离子和阴离子)时，阳离子会被阳离子交换树脂螯合，该阳离子交换树脂向电解质中释放苯并三唑盐(质子化的苯并三唑)，在电解质中它被去质子化，然后变成其阴离子形式。一端的唑基与金属表面以及阳极溶解所释放的金属离子形成键。然后通过苯并三唑阴离子与金属阳离子反应形成沉淀物以形成阻止对表面的进一步腐蚀损害的抑制膜。本发明寻求提供一种用于保护金属的替代缓蚀剂，其在防止腐蚀方面非常有效并且还具有成本效益。

发明内容

根据本发明的一个方面，存在一种缓蚀添加剂，其包括：

-包含在阳离子交换树脂中的有机阳离子的第一缓蚀剂；和，

-包含磷酸盐化合物的第二缓蚀剂。

已经确定在第一缓蚀剂和第二缓蚀剂的作用之间存在意想不到的协同效应。第一缓蚀剂，它是一种智能缓蚀剂，仅在腐蚀环境中释放离子，和第二缓蚀剂，它不是智能缓蚀剂，在正常水性条件下释放磷酸根离子到溶液中，二者的合并提供了缓蚀和并且提供显着有益的效果。已经确定，例如在金属上的涂层被刺穿而导致腐蚀的条件下，第一缓蚀剂立即响应形成沉淀物，同时释放出金属阳离子。这种响应非常快，可以最大限度地减少腐蚀进程。然而，在这些水环境条件下，磷酸根阴离子从磷酸盐中溶解出来，然后与剩余的金属阳离子反应形成金属磷酸盐沉淀。由第一缓蚀剂和第二缓蚀剂形成的组合沉淀物提供了坚固的保护层以防止进一步腐蚀。