腐蝕抑制組合物和包含該組合物的涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開一般涉及腐蝕抑制組合物以及所述組合物的制造和使用方法，特別是包含 成膜化合物和腐蝕抑制劑的組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多金屬和金屬合金都易受腐蝕，腐蝕使得這些金屬和金屬合金喪失其結(jié)構(gòu)完整 性。因此，已經(jīng)開發(fā)出檢測腐蝕的有無和試圖防止或抑制腐蝕的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一個實(shí)施方式中，腐蝕抑制組合物包含多個第一載體和多個第二載體。所述多 個第一載體各自包含第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成膜化合物。第一載 體主體由第一可降解材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載體主體和第一腐蝕抑制 劑。第二載體主體包封第一腐蝕抑制劑。第一腐蝕抑制劑包含具有環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。 第二載體主體由第二可降解材料形成。
[0004] 在另一個實(shí)施方式中，腐蝕抑制組合物包含多個第一載體和多個第二載體。所述 多個第一載體各自包含第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成膜化合物。第一 載體主體由第一可降解材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載體主體和第一腐蝕抑 制劑。第二載體主體包封第一腐蝕抑制劑。第二載體主體由第二可降解材料形成。所述多 個第一載體和所述多個第二載體具有不同的平均外徑。
[0005] 在再一個實(shí)施方式中，腐蝕抑制組合物包括多個第一載體、多個第二載體和多個 第三載體。所述多個第一載體各自包含第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成 膜化合物。第一載體主體由第一可降解材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載體主 體和第一腐蝕抑制劑。第二載體主體包封第一腐蝕抑制劑。第一腐蝕抑制劑包含具有環(huán)結(jié) 構(gòu)的第一有機(jī)化合物。第二載體主體由第二可降解材料形成。所述多個第三載體各自包括 第三載體主體和第二腐蝕抑制劑。第三載體主體包封第二腐蝕抑制劑。第二腐蝕抑制劑包 含具有環(huán)結(jié)構(gòu)的第二有機(jī)化合物。第二腐蝕抑制劑不同于所述第一腐蝕抑制劑。第三載體 主體由第三可降解材料形成。
[0006] 在又一個實(shí)施方式中，用于抑制金屬表面上的腐蝕的涂料包含涂料基質(zhì)和腐蝕抑 制組合物。涂料基質(zhì)包含有機(jī)層。腐蝕抑制組合物分散在涂料基質(zhì)中。腐蝕抑制組合物包 含多個第一載體和多個第二載體。所述多個第一載體各自包含第一載體主體和成膜化合 物。第一載體主體包封成膜化合物。第一載體主體由第一可降解材料形成。所述多個第二 載體各自包含第二載體主體和第一腐蝕抑制劑。第二載體主體包封第一腐蝕抑制劑。第一 腐蝕抑制劑包含具有環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。第二載體主體由第二可降解材料形成。
[0007] 在另一個實(shí)施方式中，抑制金屬基體上的腐蝕的方法包含對金屬基體涂布涂料。 涂料包含涂料基質(zhì)和腐蝕抑制組合物。涂料基質(zhì)包含有機(jī)層。腐蝕抑制組合物分散在涂料 基質(zhì)中。腐蝕抑制組合物包含多個第一載體和多個第二載體。所述多個第一載體各自包含 第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成膜化合物。第一載體主體由第一可降解 材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載體主體和第一腐蝕抑制劑。第二載體主體包 封第一腐蝕抑制劑。第一腐蝕抑制劑包含具有環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。第二載體主體由第二 可降解材料形成。
[0008] 在另一個實(shí)施方式中，腐蝕抑制組合物包含多個第一載體和多個第二載體。所述 多個第一載體各自包含第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成膜化合物。第一 載體主體具有第一平均直徑并由第一可降解材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載 體主體和腐蝕抑制劑。第二載體主體包封腐蝕抑制劑。第二載體主體由第二可降解材料形 成并具有大于第一平均直徑的平均直徑。
[0009] 在又一個實(shí)施方式中，抑制金屬基體上的腐蝕的方法包括對金屬基體涂布涂料。 涂料包括涂料基質(zhì)和腐蝕抑制組合物。涂料基質(zhì)包括有機(jī)基底。腐蝕抑制組合物分散在涂 料基質(zhì)中。腐蝕抑制組合物包括多個第一載體和多個第二載體。所述多個第一載體各自包 含第一載體主體和成膜化合物。第一載體主體包封成膜化合物。第一載體主體具有第一平 均直徑并由第一可降解材料形成。所述多個第二載體各自包含第二載體主體和腐蝕抑制 劑。第二載體主體包封腐蝕抑制劑。第二載體主體由第二可降解材料形成并具有大于第一 平均直徑的平均直徑。
【附圖說明】
[0010] 圖1圖示了具有多個載體的腐蝕抑制組合物的實(shí)施方式。
[0011] 圖2圖示了具有載體主體和成膜化合物的載體的一個實(shí)施方式。
[0012] 圖3A圖示了具有載體主體和腐蝕抑制劑的載體的一個實(shí)施方式。
[0013] 圖3B圖示了具有載體主體和腐蝕抑制劑的載體的另一個實(shí)施方式。
[0014] 圖4圖示了兩個載體的一個實(shí)施方式，其中一個載體具有成膜化合物，另一個載 體具有腐蝕抑制劑。
[0015] 圖5圖示了多個載體的一個實(shí)施方式，其中一個載體具有成膜化合物，其他載體 具有不同的腐蝕抑制劑。
[0016] 圖6圖示了涂布在車輛的金屬車身部分的表面上的涂料體系的實(shí)施方式。
[0017] 圖7圖示了用于測定試樣（例如，金屬基體）的蠕變值的粘附測試程序。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 在以下具體描述中，參照了構(gòu)成該描述的一部分的附圖，在附圖中通過圖示方式 示出了可以實(shí)施本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。對這些實(shí)施方式進(jìn)行了足夠詳細(xì)的描述，從而使 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明?？梢圆捎闷渌麑?shí)施方式，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯和化學(xué) 變化，而不背離本發(fā)明的范圍。因此，以下具體描述不具有限制性意義，本發(fā)明的范圍僅由 所附權(quán)利要求及其等同方式所限定。
[0019] 圖1大體上圖示了腐蝕抑制組合物10。腐蝕抑制組合物10可涂布于金屬表面（如 圖5所示），例如車身。如圖1所示，組合物10可包含多個載體15。
[0020] 通常，各載體15可以是能夠包含在保護(hù)性涂料中的微粒。然后這種保護(hù)性涂料 可以涂布于金屬基體并在其上固化，從而任何對所得涂層的機(jī)械損傷或腐蝕損傷可引起載 體破裂或其他方式的破損，使得修復(fù)或保護(hù)物質(zhì)被釋放并布置在涂層的受損區(qū)域之中或之 上，例如金屬基體的暴露表面。在非限制性實(shí)例中，載體15可具有基本上球形的構(gòu)造。會 理解的是，這樣的載體15可形成球形顆粒，包括但不限于微球、微膠囊、微粒、納米球、納米 膠囊和納米顆粒。然而，載體不限于球形顆粒，因?yàn)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到各種不同 形狀可用于載體。示例包括棒、纖維、管或細(xì)長膠囊。
[0021] 圖2、3A和3B是載體15的放大的非限制性圖示。如圖2所示，載體15可包含載 體主體17和至少一種成膜化合物21。如圖3A和3B所示，載體15可包含載體主體17和至 少一種有機(jī)腐蝕抑制劑20。如圖2所示，載體15為微膠囊形式，因此載體主體17圍繞并包 封其中的至少一種成膜化合物21。成膜化合物21可以為液體、固體或捕集在氣凝膠中的氣 體，或其各種組合。對于某些實(shí)施方式，成膜化合物，可選地與一種或多種活性物質(zhì)（如腐 蝕抑制劑）一起，溶解或分散在如油等疏水物質(zhì)或如水等親水物質(zhì)中。對于某些實(shí)施方式， 載體15可僅含有活性物質(zhì)，如成膜化合物21和有機(jī)腐蝕抑制劑20 (見圖3A和3B)。
[0022] 在某些實(shí)施方式中，載體15的載體主體17可包含明膠、聚氨酯、尿素甲醛、三聚氰 胺甲醛、三聚氰胺甲醛/季戊四醇四酯或其適當(dāng)組合。在某些實(shí)施方式中，載體主體17可 形成為具有多壁的殼。
[0023] 各載體可具有基本上球形的形狀，平均外徑可多達(dá)50 μ m。在某些實(shí)施方式中，各 載體的平均外徑為約IOOnm~15 μπι。在某些實(shí)施方式中，各載體的平均外徑為約0. 5 μπι~ 10 μπι。在某些實(shí)施方式中，各載體的平均外徑為約5 μπι以下。在某些實(shí)施方式中，各載體 的平均外徑為約1 μ m~2 μ m。可以利用各種適合的技術(shù)測量各載體的平均外徑，例如包括 光學(xué)顯微鏡和激光衍射。
[0024] 對于包封成膜化合物的載體，這種載體的平均直徑可大于包封腐蝕抑制劑的載體 的平均直徑。在某些實(shí)施方式中，包含成膜化合物的載體的平均直徑可為約3微米~約15 微米；在某些實(shí)施方式中，為約5微米~約10微米；和在某些實(shí)施方式中，為約6微米~約 8微米。在某些實(shí)施方式中，包含腐蝕抑制劑的載體的平均直徑可以至多為約5微米；在某 些實(shí)施方式中至多為約3微米；而在某些實(shí)施方式中，為約0. 5微米~約2微米。
[0025] 各載體15可具有由可降解材料形成的載體主體17。例如，載體主體17的機(jī)械完 整性可在堿（或堿性）的存在下（例如，pH為約8以上）瓦解、分解或以其他方式劣化，從 而使載體主體17破裂并且成膜化合物21從載體15中釋放。在某些實(shí)施方式中，載體主體 17可由于對載體主體17的機(jī)械損傷（例如，破裂、折斷、擦傷等）而破裂。會理解的是，各 載體15的載體主體17可由不同的可降解材料形成。還會理解的是，一旦載體主體17降解， 成膜化合物21可釋放到與載體15相鄰的環(huán)境中。
[0026] 具有在堿性條件下瓦解或由于機(jī)械損傷而破裂的載體主體17的載體15是本領(lǐng)域 中公知的。正是堿性條件與交聯(lián)劑的官能團(tuán)的相互作用引起載體主體17在堿性條件下瓦 解或分解。作為另外的選擇，可通過機(jī)械方式而釋放成膜化合物21，例如通過對腐蝕抑制組 合物10中的載體15的載體主體17或?qū)κ┘佑懈g抑制組合物10的涂層進(jìn)行摩擦或施加 壓力。
[0027] 堿性條件通常在金屬或金屬合金中發(fā)生腐蝕時形成，例如，堿性條件常鄰近腐蝕 引起的凹坑或縫隙等形成。例如，當(dāng)在鋼上施加鹽水滴時，可發(fā)生陽極反應(yīng)而產(chǎn)生銹點(diǎn)，并 可發(fā)生陰極反應(yīng)（在水存在下的氧的還原反應(yīng)）而產(chǎn)生堿性條件。因此，當(dāng)含有腐蝕抑制 組合物10的涂料涂布于金屬基體時，如果發(fā)生腐蝕，則所述多個載體15的載體主體17可 暴露于堿性條件（例如，堿）并在由腐蝕導(dǎo)致的堿性條件下瓦解或分解，從而釋放成膜化合 物21。腐蝕可包括任何涉及金屬劣化或降解的化學(xué)或電化學(xué)過程，包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕或相 異金屬腐蝕等。
[0028] 酸性條件通常在金屬或金屬合金中存在腐蝕時形成，例如，酸性條件通常在腐蝕 引起的凹坑或縫隙等處形成。例如，當(dāng)在鋼上施加鹽水滴時，可發(fā)生陽極反應(yīng)而產(chǎn)生酸性條 件，并可發(fā)生陰極反應(yīng)（在水存在下的氧的還原反應(yīng)）而產(chǎn)生堿性條件。因此，當(dāng)含有腐蝕 抑制組合物10的涂料涂布于金屬基體時，如果發(fā)生腐蝕，則所述多個載體15的載體主體17 可暴露于酸性條件并在由腐蝕導(dǎo)致的酸性條件下瓦解或分解，從而釋放成膜化合物21。腐 蝕可包括任何涉及金屬劣化或降解的化學(xué)或電化學(xué)過程，包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕或相異金屬 腐蝕等。在非限制性實(shí)例中，堿性和酸性可降解的聚合物載體15的混合物均可使用。應(yīng)理 解的是，可將相同的腐蝕抑制劑用于兩種類型的載體，或者可將不同腐蝕抑制劑用于酸性 可降解載體和堿性可降解載體。
[0029] 可利用多種適當(dāng)方法來形成上述的微膠囊。例如，可通過形成水包油（例 如，甲苯、植物油）乳液來形成微膠囊?？稍谌橐褐刑砑颖砻婊钚詣?，例如黃原膠、