含磷铁的涂料组合物

baba

以往技术
本发明涉及含有特殊类型的磷铁的涂料组合物，本发明用于涂料组合物的磷铁含有极高浓度的钒和铬。

    在磷和各种磷酸盐生产中，高磷酸盐含量的基石被研磨，洗涤，并形成球粒。该球粒在电炉中与焦炭和矿砂一起加热使磷酸盐还原成为单质磷。单质磷蒸出并于矿渣层下生成一种产物—磷铁，即一种铁和磷的化合物的混合物。磷铁是一种副产物，可用于涂料、焊条组合物，以及在炼钢中作磷原料。
    涂料组合物中含有锌粉，以达到涂漆钢板防锈的目的。锌的作用是由于在钢板中会比铁先被腐蚀从而起到充当牺牲材料的作用。磷铁比锌成本更低，而已发现可用磷铁代替涂料中的锌而涂料效应基本不会有降低。至今，作为上述用途用于涂料中的磷铁来自于美国东部的磷矿采地。
简要说明
    本发明公开的磷铁来自于美国西部的磷矿开采，在涂料中用作钢板防腐蚀的作用，比来自于美国东部的磷矿开采的磷铁的作用更大。西部的磷矿比东部的磷矿中含钒和铬的比率更大。由于钒和铬腐蚀没有铁速度快，有一种说法可能认为含有高含量钒和铬的磷铁在涂料中防止铁生锈的作用比低含量的钒铬的磷铁的防锈作用差。然而，由于未说明的一些原因，情况并非如此。
详细说明
    本发明颜料组合物含有颜料、基料、溶剂和各种任意其它成份。颜料由可提供防腐蚀性和涂膜完整性的不溶性粒子构成，。组合物中颜料含量是干涂膜的50%—95%（重量百分数，下同）。如果颜料用量太少，防腐蚀性能不足；而颜料用量太多会因缺少基料而附着力差。较适宜的颜料含量在60%—92%。组合物的颜料部份含有一种或多种组分，颜料的第一种组分是锌粉，大约有0—90%（重量百分数，下同）,较适宜为50%—90%（以颜料重量计）；颜料的第二种组分是本发明的特殊颜料级磷铁。颜料中磷铁成分约占颜料的10%—100%，较适宜的是10%—50%。本发明的特殊磷铁是铁和磷的多种化合物与有效量的铬和钒加上少量各种其它杂质的混合物。铁在磷铁中约占45%—70%（较适宜在50%—65%），磷约占20%—35%(较适宜在22%—32%)；钒约占1%—10%（较适宜在4%—9%）；铬约占2%—10%（较适宜在4%—9%）。磷铁中还存在有少量（2%以下）的硅、镍、钛、锰、钼、锡、铝、钴、钙、铜和镁。本发明磷铁的获得可以是美国西部（如Idaho和Montana）有细磷矿石的公司生产的工业产品，颜料组份中体质颜料含量可达20%，如氧化铁、云母、碳酸钙、硅酸铝镁或硫酸钡。
    本发明涂料组合物包括约5%—50%（重量百分数，以干膜计）的基料。基料可以是在涂料中以无机化合物形式存在，或以有机化合物存在。在涂料中以无机化合物形式存在的基料包括，硅酸乙酯、硅酸钠、硅酸钾、磷酸酯和钛酸丁酯。涂料中以有机化合物形式存在的基料包括：环氧酯、聚酰胺环氧酯、氨基甲酸酯、丙烯酸、苯氧基、氯酸酯化橡胶、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯乙酸酯和聚苯乙烯。较适宜的基料是碱金属和硅酸乙酯，环氧化物和氨基甲酸酯。较适宜的基料含量约6%—38%。涂料组合物也包含足够的溶剂，以使固体含量在约30%—100%（如溶剂含量达70%）。该溶剂要能溶解基料，但不溶解颜料。适用的溶剂例如二甲苯、异丙醇和甲乙酮、二甲苯、甲苯及其混合物较适宜于环氧和氨基甲酸酯型涂料；醇类和二甲苯及其混合物较适宜于硅酸酯型涂料。水是所有水性基料可选的溶剂。
     涂料中还含有其它的添加剂。组合物中最好包括防沉降剂（如触变胶），含量约1%—2%（以干膜重量计）。适用的防沉降剂包含有气相法二氧化硅、微晶高岭土和液态蜡。如果基料是环氧酯树脂，通常需要包括环氧树脂用干燥剂（如环烷酸钴），以交联环氧树脂。干燥剂一般用量为0.01%—1%。
以下用实例更详细说明本发明
实例1
    涂料组合物由62克“Epitex 183”环氧树脂（由Interrez制造；含50%非挥发性树脂），10克50/50（体积比）二甲苯和甲苯混合物，0.8克“Cab-O-Sil”胶体二氧化硅（Cabat化学公司产），以及各种类型的磷铁制品。所用的磷铁的量要进行选择，以便于不同组合物之间的重量、体积或吸油性特征可以比较。表1给出了所用类型的磷铁及用量。
表1
磷铁来源                                           含量
Occidental 化学公司产磷铁 HRS 2131                 225
来源B                                              250
来源D                                              225
对比样品                                            —
对比样品为250克锌粉No.122(Zinc Carporation,美国制)。
    对所用的各种磷铁进行分析其组分列于表2，表2结果除特别指出以外，均为百分数或ppm。

在表2中，选自来源A、B和C的磷铁均为美国西部产品，之所以归于本发明之内是因其均含有1%—10%（重量百分数，下同）钒和2%—10%铬。Oxy 2131磷铁及来源D的磷铁不归于本发明之列。干颜料电阻率测试是将5克颜料放入基底为铜的玻璃管，用相同压力使黄铜螺栓紧压管中颜料粉末，实例1所述的涂料涂于钢板上并干燥，测定了放置于涂料表面的导体和钢板之间的电阻(Ω)，并测定了在两个3/8平方英寸铜电级3/8英寸间隔紧压于涂料表面之间的电阻(Ω□)。
表2
涂漆钢板暴露于盐雾箱中进行ASTM B117试验。其中一些钢板涂漆表面进行划痕（划线）。钢板目测标准为0（100%表面生锈）到10（表面无生锈）。表3给出了这些试验的结果。
表3
表3中显示出来自北美的干磷铁颜料比其它磷铁的导电性更高，但其它明显的不同没有在表中显示出来。但在照片中可看到试片在汽车用钢板表面腐蚀性的明显不同，在不同涂料中也如此（照片略）。表4中列出了照片1A、1B、1C、1D和1E的磷铁。这些照片明显显示出钒和铬（试片C）含量百分率高的磷铁在涂料中对钢板的防腐蚀性能效果明显优于其它磷铁。
表4


实例2
用双组分硅酸乙酯型自干型底漆（Carboline Co.制的“Carbo Zinc 11”）重复例1方法。一个组分含有基料，另一个组分含有锌粉组合物，将不同体积百分率的锌组合物代替不同类型的磷铁，涂于S样板上，按例1试验2000小时。样板2A—2F应用了Oxy 2131，样板3A—3F应用了来源D磷铁，样板4A—4F应用了来源B的磷铁。在不同颜料浓度下作了二种试片的试验，在样板A、B、C中涂膜厚1—1.5mils，样板D、E、F中涂膜厚2.5—3mils，样板A和D为100%锌，样板B、E为85%（体积，下同）锌，15%磷铁，样板C、F为70%锌，30%磷铁。样板4A—4F为本发明的磷铁，其证明了本发明的磷铁在涂料中防腐蚀效果比不属本发明的磷铁效果好

baba

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tanmx

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