專利名稱：用于修補金屬表面的潛在涂料的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及在施涂涂料后，用于原位修補由于操作不當(dāng)或受力環(huán)境造成的受損金屬部件表面的保護(hù)涂料。該修補是使用加入保護(hù)涂料中的材料而實現(xiàn)的。具體地說，適用的材料較好是包含在易碎微膠囊中的流體制劑。在涂層受損時，該膠囊破裂，在受損處附近釋放含防腐蝕劑和成膜組分的流體。該流體流過露出的金屬表面，填補涂層的凹陷和裂縫，在金屬表面上更新保護(hù)阻擋層。
發(fā)明的背景金屬結(jié)構(gòu)受氧化腐蝕并最終不能達(dá)到其預(yù)定目的有多種情況。金屬腐蝕受損的例子包括熱交換器元件品質(zhì)下降、管道輸送系統(tǒng)的銹蝕，尤其是用于增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)(如橋面)和支承各種現(xiàn)代建筑物的框架的鋼筋的逐漸受蝕。
新建的金屬結(jié)構(gòu)通常具有一層防腐蝕保護(hù)處理層。隨著金屬結(jié)構(gòu)的老化，保護(hù)層消失并發(fā)生腐蝕。一種阻止腐蝕的方法是延緩發(fā)生腐蝕，尤其是在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的壽命后期發(fā)揮阻止作用。如下面參考文獻(xiàn)描述的那樣，延緩發(fā)生腐蝕的處理包括直接在金屬表面上施加腐蝕抑制劑或保護(hù)涂層，或者將防護(hù)劑釋放在基質(zhì)材料中。
美國專利4,329,381公開了一種用組合物保護(hù)金屬表面的方法，該組合物包括防腐蝕有效量的至少含一種鋅鹽或鉛鹽的五元或六元氮雜環(huán)化合物以及一種合適的成膜漆料(如醇酸樹脂或環(huán)氧樹脂)。雜環(huán)化合物的代表性例子包括乙內(nèi)酰脲、2-巰基噻唑、2-巰基苯并噁唑和2-巰基苯并噻唑。美國專利5,102,457公開了一種防腐蝕表面涂層，它含有2巰基苯并噻唑的S-芐基化的衍生物作為腐蝕抑制劑。并公開了環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸類樹脂、蜜胺樹脂、聚氨酯或聚酯樹脂及其混合物作為合適的腐蝕抑制劑的成膜粘合劑。
美國專利3,505,244將腐蝕抑制劑和防泄漏劑的混合物用膠囊包封在一起，隨后將微膠囊材料加工成自由流動的粉末。當(dāng)將其加入冷卻水中隨熱交換系統(tǒng)循環(huán)時，該粉末制止金屬結(jié)構(gòu)中與腐蝕有關(guān)的條件。合適的腐蝕抑制劑包括苯并三唑、苯并咪唑和其衍生物及混合物。微膠囊抑制劑可在熱交換系統(tǒng)的壽命期間的任何時刻加入。
現(xiàn)有的抑制金屬腐蝕的組合物將干的抑制劑加入保護(hù)膜中，或者如美國專利3,505,244所述，從隨冷卻水循環(huán)的膠囊中釋放抑制劑，來控制或延緩腐蝕。由于需要限制干抑制劑濃度以獲得最佳的涂料性能并且修補材料不能遷移至受蝕處，因此光使用抑制劑是不夠的。在微膠囊腐蝕抑制劑的情況下，它隨熱交換器的水而循環(huán)，當(dāng)發(fā)生損傷，熱交換器已發(fā)生泄漏時，它才會起保護(hù)作用。
美國專利5,534,289公開了一種監(jiān)測結(jié)構(gòu)是否產(chǎn)生裂縫的方法，這種監(jiān)測是在裂縫處顯示顏色來指示的。該監(jiān)測方法包括在施涂于結(jié)構(gòu)上的涂料中使用填充在微膠囊中的染料。該微膠囊在與形成裂縫有關(guān)的應(yīng)力下破碎，導(dǎo)致裂縫附近的顏色發(fā)生變化。在對結(jié)構(gòu)的定期檢查中可注意到這種顏色的變化，指示維修人員進(jìn)行修補。盡管這種方法能警示結(jié)構(gòu)品質(zhì)下降，但是所述涂層和含染料的微膠囊中均未包括適于防止結(jié)構(gòu)進(jìn)一步受損的試劑。因此，對損壞的控制取決于每隔多久對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。
美國專利5,561,173、5,575,841和5,660,624公開了使用增強(qiáng)基質(zhì)的空心纖維的成形結(jié)構(gòu)(如混凝土砌塊)，所述空心纖維含有在基質(zhì)老化和品質(zhì)下降時適于進(jìn)行修補的流體。在混凝土基質(zhì)中，含流體的空心纖維起增強(qiáng)作用并對受腐蝕而品質(zhì)下降的混凝土和有關(guān)結(jié)構(gòu)的修補提供釋放手段。修補過程向由于應(yīng)力、水分和其它腐蝕因素造成的混凝土裂縫和其它結(jié)構(gòu)缺陷中釋放防腐蝕流體。從空心纖維中釋放修補流體導(dǎo)致保護(hù)化學(xué)物分布在受損處附近，由于該結(jié)構(gòu)與可能受損的金屬相分離，因此修補液無需精確地分布在需要修補之處。
所引用的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)均未報道怎樣再封閉有傷疤的涂層并對由于磨蝕、撞擊或其它導(dǎo)致粘結(jié)的保護(hù)涂層分裂的情況造成的露出的金屬表面區(qū)進(jìn)行更新保護(hù)。本發(fā)明使用包含在可破壞的微膠囊中的潛在成膜、防腐蝕流體組合物對這種露出表面進(jìn)行了修補。所述微膠囊與成膜粘合劑結(jié)合在一起，在金屬表面上形成薄的防腐蝕涂層。包含在微膠囊中的防腐蝕流體組合物在保護(hù)涂層受損造成的受損處附近精確地釋放金屬防腐蝕液。相反，上述包含在空心纖維中的液體盡管達(dá)到了增強(qiáng)基質(zhì)的作用，但是它與內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)增強(qiáng)元件(如鋼筋)不直接接觸，因為該空心纖維放置在成形結(jié)構(gòu)(如砌塊)中，與本發(fā)明涂層相比該成形結(jié)構(gòu)包括厚的實體，阻止了液體直接與金屬表面接觸。另外，空心纖維不適用于薄的涂層，其大小將影響涂層的光滑性和在金屬上的有效的施涂操作。
本發(fā)明自由流動的粉末涂層采用距金屬表面200微米以內(nèi)的自修補組合物改進(jìn)了對金屬的保護(hù)。微膠囊中的保護(hù)組分包括防腐蝕化學(xué)試劑、成膜組分和標(biāo)記染料(用于肉眼檢查涂層損傷或開裂)。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種涂料，適合于需要保護(hù)，防止腐蝕材料和環(huán)境侵蝕的金屬結(jié)構(gòu)(包括管、條、棒和其它相關(guān)的部件)。本發(fā)明的特征在于存在潛在的保護(hù)材料，它在受沖擊或類似的破壞力時發(fā)生反應(yīng)，在下層金屬露出處修復(fù)涂層。
具體地說，本發(fā)明防腐蝕涂料包括成膜粘合劑和許多含有流體體系的微膠囊，所述流體體系含有腐蝕抑制劑、成膜物質(zhì)和非必要的標(biāo)記染料。微膠囊可僅含防腐蝕所需的一種組分，或者多種組分。當(dāng)使用單組分微膠囊時，必須將多種微膠囊混合在一起以達(dá)到防腐蝕的目的。
可使用各種常規(guī)涂覆方法中的任何一種來施加涂層。對于粉末涂料組合物，所有這些方法均包括將粉末加熱熔化，并形成連續(xù)的保護(hù)涂層，隨后在大多數(shù)情況下促進(jìn)粘合劑層的固化。令人驚奇的是含流體的膠囊能在該方法中保持完好并能基本均勻地分布在整個最終樹脂涂層中。在保護(hù)涂層中微膠囊所含的流體保持潛伏狀態(tài)，直至由于沖擊、磨損、切割或龜裂而使涂層破裂，導(dǎo)致該膠囊壁在受損處碎裂。當(dāng)發(fā)生這種碎裂時，膠囊中的物質(zhì)滲入并分散在涂層的受損處。膠囊中的每種組分具有特定的作用。從膠囊中釋放的成膜組分向受損處釋放腐蝕抑制劑并在該處形成保護(hù)表層。如有必要加入標(biāo)記染料的話，則該染料標(biāo)出涂層的受損區(qū)域，以便觀察并更細(xì)微地進(jìn)行修補。在這種情況下，本發(fā)明涂料組合物向被涂覆的金屬部件提供初始保護(hù)，并能在受損處進(jìn)行自修復(fù)或自復(fù)原，以保持涂層的完整性并延長下層金屬結(jié)構(gòu)的壽命。
與現(xiàn)有的涂層相比，即使在施加涂層后經(jīng)過很長時間，本發(fā)明也能有利地釋放混有腐蝕抑制劑的成膜組分來重建金屬表面的保護(hù)層。與其它涂層不同，腐蝕抑制劑未暴露在會與其反應(yīng)而降低其作用的環(huán)境污染劑中，因為微膠囊外殼阻止了其包含的流體物料品質(zhì)下降。
使用尺寸最大為75微米，較好為10-40微米的微膠囊的最大的優(yōu)點是在金屬表面和該表面受損處附近的薄(小于200微米厚)表面層中，以相對高的濃度釋放涂層修補組分。
本申請使用的術(shù)語具有下列含義。
1．術(shù)語“微膠囊”是指具有易碎的壁材料的微型容器，它包含微膠囊的物料直至受足以使該壁材料碎裂和破裂的力為止。該術(shù)語可簡稱為“膠囊”，其含義不變。
2．術(shù)語“成膜粘合劑”指防腐蝕涂料組合物的未用膠囊包封的組分，在施涂至所選表面上以后，它將組合物的其它組分固定在一連續(xù)層中。
3．術(shù)語“防腐蝕層”是指將防腐蝕涂料組合物施涂在所選表面上形成的連續(xù)層。
4．術(shù)語“成膜組分”是指包含在微膠囊中的流體，當(dāng)微膠囊破碎而釋放時，它涂覆并封閉連續(xù)保護(hù)涂層的受損或缺陷部分。
5．術(shù)語“潛在修補流體”是指微膠囊所含的流體，該微膠囊包含在連續(xù)的保護(hù)涂層中，將修補流體與保護(hù)涂層隔離，直至涂層受損導(dǎo)致微膠囊破裂而釋放。在涂層中修補流體保持潛伏狀態(tài)，直至涂層受損。
6．術(shù)語“界面聚合”是指在水相和非水相界面上形成微膠囊壁的方法。
除非另有說明，否則所有范圍、比例和百分?jǐn)?shù)均是以重量計的。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明含有潛在修補組分的涂料組合物包括干燥的自由流動的粉末，它包括80-100％成膜粘合劑主要組分并混合有卜20％微膠囊。在微膠囊中有施涂至金屬表面上進(jìn)行保護(hù)涂層的自修補或自復(fù)原的流體組分。在一個較好的實例中，微膠囊中包括所有所需的修補組分。在另一個實例中，所述自由流動的粉末涂料含有膠囊的混合物，每種膠囊僅含一種自修補的組分。作為一個例子，該混合物中的一種膠囊含有成膜封閉材料，膠囊破裂后，包含在相鄰破裂膠囊中的固化劑對這種材料進(jìn)行固化。
還可含有其它添加劑以便使粉末涂料具有最佳儲存和應(yīng)用特性。
適用于本發(fā)明組合物中的成膜粘合劑包括環(huán)氧樹脂、聚酯、聚氨酯、尼龍和聚偏二氟乙烯(polyvinylfluorodiene)樹脂；膠乳基或水分散的樹脂，如丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂或醇酸樹脂；以及溶劑基漆料體系，如醇酸聚合物樹脂。
還可使用粘合劑涂料形成保護(hù)成膜層，例如通常用于保護(hù)管道露出表面的厚漿(mastic)涂料。用于厚漿涂料的聚合物包括丙烯酸酯聚合物、煤焦油環(huán)氧樹脂和利用溶劑體系(如乙酸乙烯酯/庚烷混合物)施涂的橡膠基厚漿涂料。較好的成膜粘合劑是購自美國3M公司的SCOTCHKOTE SK 413S新型環(huán)氧樹脂，代表最好的成膜粘合劑。
適用的用于修補的膠囊所含材料包括成膜組分、腐蝕抑制劑和非必要的標(biāo)記染料。合適的用于包封在膠囊中的腐蝕抑制劑(單獨或與成膜組分和/或標(biāo)記染料混合在一起)包括水溶性胺，如購自Henkel Inc.of Kankakee，Illinois的VERSAMINE 551；苯并咪唑和取代的苯并咪唑，包括1-甲基苯并咪唑、1-苯基苯并咪唑和2-苯基苯并咪唑；硫代磷酸酯，如硫代磷酸二乙酯和硫代磷酸二辛酯；硫脲及其取代的結(jié)構(gòu)，如烯丙基硫脲、苯基硫脲和1，3-二苯基硫脲；苯并噻唑、苯并三唑及其烷基、芳基、芳烷基和其它取代的衍生物。
較好的腐蝕抑制劑包括二壬基萘單磺酸的金屬鹽的溶液，它以NACORR1153(含鋇)和NACORR 1553(含鋅)的名稱購自King Industries of Norwalk，Connecticut，以LUBRIZOL 219(一種有機(jī)磷酸鋅化合物的溶液)的名稱購自Lubrizol Inc.of Wickliffe.Ohio。
適用于本發(fā)明膠囊的成膜組分包括非水溶性硫醇，如購自Norton Inc.ofChicago，Illinois的LP-3；環(huán)氧材料；桐油；亞麻子油；和輕質(zhì)潤滑油，如購自WD-40 Corp.of San Diego，California的三合一油。有效成膜組分包括環(huán)氧低聚物，如購自Shell Chemical of Houston.Texas的EPON 160。較好的成膜劑包括桐油和亞麻子油的混合物。
適用于本發(fā)明的標(biāo)記染料可溶于鄰苯二甲酸酯，包括疏水性染料，如SUDANYELLOW 146或SUNDAN BLUE，它們是BASF of Mount Olive，New Jersey制造的蒽醌型染料。
用于形成膠囊壁的材料包括至少在160℃的溫度下能保持結(jié)構(gòu)完整性的物質(zhì)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的合適的成膜劑包括纖維素材料；共聚物，如甲基丙烯酸異冰片酯與丙烯酸或甲基丙烯酸的反應(yīng)產(chǎn)物；縮聚物，包括尼龍、聚氨酯、聚脲和聚碳酸酯聚合物。這種類型較好的膠囊壁材料由脲、甲醛和蜜胺單體制得。使用界面聚合技術(shù)制得含有這些單體具有連續(xù)壁的無孔膠囊。在另一個實例中，也是通過界面聚合技術(shù)制得的聚氨酯殼材料形成多孔膠囊，這種膠囊會逐漸損失其流體填充材料。這種類型的膠囊在填充膠囊的流體材料耗盡以前能確保受控的防腐蝕性。這種膠囊與按需釋放的自修補組分結(jié)合在一起，能提供很有效的延長受腐蝕結(jié)構(gòu)的壽命的手段。脲-蜜胺-甲醛膠囊具有較好的壁來保持潛在修補組分。
包含在膠囊中的本發(fā)明流體物質(zhì)必須能從膠囊中快速流向由于沖擊或其它損傷力造成的涂層缺陷(如裂縫或凹坑)中。這需要將流體粘度控制在小于100厘泊，較好控制在10-50厘泊。膠囊的尺寸小于74微米，最好的膠囊尺寸為10-40微米。調(diào)節(jié)粘度的合適的液體稀釋劑包括石油溶劑油、乙二醇-丁醚、鄰苯二甲酸酯、雙戊烯、乙酸戊酯、苯并噻唑、購自通用電氣公司的D-5 SILCONEOIL、二甲苯和沸點約150℃并能在pH約2.0的條件下存在的其它疏水性溶劑。
可使用數(shù)種方法將本發(fā)明保護(hù)層施涂在所選表面上。這些方法中的一部分是將例如鋼條的表面溫度升至高于涂料組合物熔融的溫度。接著將該加熱的材料浸漬在涂料組合物流化床中，或者置于靜電噴涂中。或者，將涂料組合物從靜電流化床沉積在冷表面上，然后升高表面溫度使涂料組合物流動并在某些情況下使之固化。
施涂本發(fā)明粉末涂層的較好方法需要形成涂料組合物的流化床。將鋼物體加熱至225-235℃的溫度，隨后浸漬在所述粉末流化床中。在該溫度，涂料組合物熔融，形成含潛在修補流體的微膠囊的保護(hù)層。在流化床中成功使用微膠囊需要向粉末涂料組合物中加入流動劑。這種添加通常包括用1-4重量％熱解法二氧化硅處理微膠囊，較好用購自Cabot Corp.of Naperville，Illinois的CABOSIL M-5進(jìn)行處理。經(jīng)熱解法二氧化硅處理的微膠囊能容易地與涂料組合物的粉末粘合劑相混合。在加入的熱解法二氧化硅的存在下，粉末粘合劑能形成更光滑的涂層。
適用于本發(fā)明的其它流動促進(jìn)劑包括低分子量環(huán)氧樹脂，如EPON 828和RSS-1407，兩者均購白Shell Chemical of Houston，Texas。特別有效的流動促進(jìn)材料是2摩爾巰基苯并噻唑與1摩爾二環(huán)氧甘油基苯胺反應(yīng)形成的固體反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)在100℃熔融時，這種流動促進(jìn)劑的粘度為10-15厘泊。使用巰基苯并噻唑提供了附加的腐蝕抑制劑，這種噻唑能提高微膠囊的防腐蝕作用。
本發(fā)明組合物可包括其它添加劑或助劑，它們會改變涂料制劑的特性而不會降低其潛在修補和腐蝕抑制性能。例如，若要求所含組分快速釋放和/或受控釋放時，提供潛在修補液的微膠囊還可包括多孔膠囊或壁上具有孔的膠囊。
下面將參照具體實例說明本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)對其進(jìn)行各種變化。
實施例測定開始腐蝕使用Dremel刀具在鋼條的SK 413S環(huán)氧樹脂涂層上刻劃約1.6mm寬的X形刻痕。使用細(xì)的駝毛刷在刻痕區(qū)涂覆深0.02mm的腐蝕抑制劑組合物。
將形成的試樣放置在用空氣噴霧器噴出的溫度控制在65.5℃的3％氯化鈉溶液中。
下表列出了鋼條試樣開始腐蝕前所需的時間天數(shù)，作為涂料的性能。
表1抑制鋼條開始腐蝕
電化學(xué)評價防腐蝕材料涂料的制備用于電化學(xué)評價的試樣的制備步驟包括用600號粒度(grit)磨料干拋光低碳鋼片(2.22cm直徑，0.32cm厚)，隨后用甲醇清洗油污。隨后對該除去油污的鋼片的處理包括施涂候選的防腐蝕材料的薄膜、用不起毛的布擦去過量的涂料，隨后在環(huán)境條件下放置24小時使涂料固化。
電化學(xué)試驗在用鹽酸調(diào)節(jié)至pH為5.0的3.5％氯化鈉溶液中，用陰極和陽極動態(tài)電位掃描來評定腐蝕速度，對上面制得的涂覆試樣進(jìn)行評價。用于試驗的設(shè)備是273A型EG&G(EG&G Instruments，Princeton Applied Research，Oak Ridge，TN)恒電位/恒流器，用軟件(即CorrWare，購自Scribner Associates，Inc.，Pinehurst，NC)控制數(shù)據(jù)的獲得，在帶有K0105型平試樣夾具(提供精確的1cm2表面積的工作電極)的K0047型EG&G腐蝕槽中進(jìn)行動態(tài)電位極化掃描。
將含氯化鈉溶液的浴作為包括試驗或工作電極、兩個輔助電極、空氣入口和出口和Luggin毛細(xì)管的極化電池槽，用鹽橋?qū)⒚?xì)管連接至參考電池中，該參考電池具有一個飽和的甘汞參考電極通過恒電位器連接至所述工作電極和輔助電極上。在放置約1小時使電池達(dá)到穩(wěn)態(tài)后進(jìn)行試驗。
使用陰極和陽極極化掃描對每個試樣進(jìn)行評價。陽極掃描在相對開路電位30mV處開始，隨后如ASTM G-5那樣以10mV/min的掃描速度掃描至對飽和的甘汞參考電極施加的電位達(dá)到+1.0V，或者施加的電流密度為50mA/cm2為止。由相對于開路電位為正電位至負(fù)電位以類似的方式進(jìn)行陰極極化掃描。每次掃描均使用新的試樣。
表2列出了材料及其電化學(xué)試驗結(jié)果，該結(jié)果是根據(jù)ASTM G-102算得的以微米/年為單位的腐蝕速度。腐蝕速度小于100微米/年認(rèn)為對于有效自修補、防腐蝕組合物是最理想的。表2防腐蝕材料的電化學(xué)評價結(jié)果
制備微膠囊涂層修補材料制備微膠囊需要含膠囊壁組分的預(yù)縮合溶液。合適的組分包括脲、蜜胺和甲醛。將預(yù)縮合材料陳化數(shù)小時后，在一個襯有聚乙烯的容器中對其進(jìn)行高速攪拌，形成用于膠囊填充物的分散相。以成膜組分和腐蝕抑制劑的溶液的形式加入膠囊填充物。在室溫和酸性條件下，將該懸浮液攪拌3小時，形成包裹填充物的微膠囊的殼壁。此時將混合物的溫度升至60℃并再保持3小時。加熱后，將pH調(diào)節(jié)至稍堿性的條件。冷卻后，從殘余液中濾出填充的微膠囊，在60℃烘干，在500毫乇的真空下在室溫干燥48小時，最后分離出通過70目篩網(wǎng)的部分。
實施例1微膠囊的制備預(yù)縮合組合物
在一個合適的容器中將該預(yù)縮合組合物的組分混合在一起，在75℃將其攪拌2.5小時。隨后將該預(yù)縮合組合物陳化24小時。
水性分散相組合物
將水性分散相組合物裝入襯有聚乙烯的圓柱形反應(yīng)器中，該反應(yīng)器的內(nèi)壁等距離地垂直放置有4塊擋板。一個轉(zhuǎn)速為2400rpm的渦輪攪拌器對該分散相進(jìn)行攪拌。
膠囊填料組合物
當(dāng)非水性的膠囊填料組合物加入所述分散相后，在快速旋轉(zhuǎn)的渦輪攪拌器的作用下形成微滴。該分散液穩(wěn)定后，使用20％的硫酸溶液將攪拌混合物的pH調(diào)節(jié)至2。在室溫將該條件保持3小時。制造微膠囊的下一步需要用20％的硫酸將pH調(diào)節(jié)至1.9。隨后將分散液的溫度升至60℃，并使反應(yīng)持續(xù)3小時。達(dá)到該時間后，加入20％氫氧化鈉溶液將分散液的pH調(diào)節(jié)至7.5。形成膠囊后，使分散液冷卻至室溫，接著用Buchnar過濾設(shè)備進(jìn)行過濾，分離出的膠囊用去離子水洗滌兩次。最后將膠囊漿料鋪展在紙基片上，在60℃干燥4小時，再送入500毫乇的室溫真空干燥器中干燥48小時。
粉末涂料組合物的制備粉末涂料組合物包括自由流動的微膠囊，該自由流動的微膠囊如上所述包括99重量％微膠囊和1％流動劑，如Cabosil M-5，購自Cabot Industries ofTuscola，IL.兩者經(jīng)油漆振蕩機(jī)振蕩而使膠囊和流動劑完全混合。以10％干微膠囊與90％環(huán)氧樹脂粉末的比例使該自由流動的粉末與干粉狀的環(huán)氧樹脂(如購自美國3M公司的SCOTCHKOTE-SK413S)混合在一起。將混合的粉末用油漆振蕩機(jī)振蕩，70目篩網(wǎng)過篩，最后在室溫和500毫乇的減壓下干燥72小時。
將涂料施涂在鋼上使用標(biāo)準(zhǔn)的多孔板流化床結(jié)構(gòu)使實施例制得的粉末形成流化床。將鋼條(彎曲)在232℃加熱45分鐘，隨后將其在該流化粉末中浸泡0.5秒形成涂覆的鋼條。在該溫度下粉末熔化，在鋼條上形成0.1mm的連續(xù)涂層。
從本發(fā)明流化粉末中取出涂覆鋼條后，立即將其浸泡在含SCOTCHKOTESK413s粉末的第二流化床中。第二流化床的放置時間約為2.5秒，形成0.3mm厚的環(huán)氧樹脂外涂層。接著將雙層涂層在232℃的溫度下放置5分鐘，此時環(huán)氧樹脂完全固化。
鹽溶液浸泡試驗在上述涂覆鋼條的未涂覆部分施涂雙組分環(huán)氧Skotchcote 312(購自美國3M公司)的保護(hù)涂層，隨后將其固化24小時。
試驗例1如前面所述，在試樣條的含微膠囊的保護(hù)涂層上切割X型刻痕，該刻痕透過涂層并露出下層裸金屬表面。將試樣浸在用空氣噴霧器提供的3％氯化鈉溶液中。浸170小時后，在刻痕處試樣出現(xiàn)銹蝕跡象。
比較例1用與試驗例1相似的方法制得試驗條，但是不使用來自初始流化床組合物的微膠囊。經(jīng)刻痕并浸在3％氯化鈉溶液中以后，約經(jīng)43小時該試樣就顯示出銹蝕的跡象，說明本發(fā)明潛在修補體系能將金屬保護(hù)涂層的有效壽命延長超過兩倍。
權(quán)利要求
1．一種防腐蝕涂料組合物，它包括a)成膜粘合劑；和b)與所述粘合劑混合在一起的許多微膠囊，所述微膠囊含有潛在修補流體，該流體包括成膜組分和腐蝕抑制劑。
2．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于所述成膜粘合劑是粉末狀的。
3．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，它還包括包含在所述潛在修補流體中的標(biāo)記染料。
4．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于所述腐蝕抑制劑選自苯并咪唑、1-甲基苯并咪唑、1-苯基苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、硫代磷酸二乙酯、硫代磷酸二辛酯、硫脲、烯丙基硫脲、苯基硫脲、1，3-二苯基硫脲、苯并三唑、苯并噻唑及其衍生物和混合物；所述成膜粘合劑選自環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚偏二氟乙烯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸類樹脂和尼龍。
5．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于所述許多微膠囊的殼壁包括在至少160℃的溫度下能保持結(jié)構(gòu)完整性的易碎材料。
6．如權(quán)利要求6所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于所述易碎材料選自纖維素材料，甲基丙烯酸異冰片酯與(甲基)丙烯酸的共聚物，縮聚物，包括尼龍、聚氨酯、聚脲、聚碳酸酯和由脲、甲醛和蜜胺單體制得的材料。
7．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于所述微膠囊的直徑小于75微米。
8．如權(quán)利要求1所述的防腐蝕涂料組合物，其特征在于涂層厚度為0.1-0.75mm。
9．如權(quán)利要求1、3或4所述的防腐蝕涂料組合物，它包括a)成膜粘合劑；b)許多含有腐蝕抑制劑的第一種微膠囊；和c)許多含有成膜組分的第二種微膠囊，所述許多第一種微膠囊和第二種微膠囊基本均勻地分散在整個所述粘合劑中。
10．用權(quán)利要求1、3、4或9所述的組合物形成的防腐蝕層。
全文摘要
一種施涂在金屬表面上含有易碎的微膠囊的防腐蝕涂料組合物,在會破壞涂層的沖擊力或其它應(yīng)力的作用下所述微膠囊破裂并釋放流體。來自微膠囊的這種流體含有能覆蓋涂層受損區(qū)的成膜組分和金屬表面的腐蝕抑制劑。
文檔編號C09D201/00GK1286720SQ98813891
公開日2001年3月7日 申請日期1998年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者C·R·吉伯特, D·G·埃諾斯, C·E·博耶三世 申請人:美國3M公司