Противокоррозионные композиции для цинкосодержащего грунтовочного покрытия, содержащие полые стеклянные сферы и проводящий пигмент

Противокоррозионные композиции для цинкосодержащего грунтовочного покрытия, содержащие полые стеклянные сферы и проводящий пигмент

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области противокоррозионных композиций для покрытия, а именно композиций для покрытия, предназначенных для защиты железных и стальных конструкций. Конкретно, настоящее изобретение относится к композициям для покрытия на основе силиката, содержащим цинк в виде частиц, проводящие пигменты и полые стеклянные микросферы.

Предпосылки изобретения

Цинкосодержащие грунтовочные как органические, так и неорганические покрытия широко используются в судостроении и при нефтедобыче на шельфе, а также могут предусматриваться, например, для мостов, контейнеров, на нефтеперерабатывающих заводах, в нефтехимической промышленности, на электростанциях, в емкостях для хранения, подъемных кранах, ветроэнергетических установках и деталях стальных конструкций строительных конструкций, например, аэропортов, стадионов, высотных зданий. Такие покрытия могут быть на основе множества систем связующего, таких как системы связующего на основе силикатов, эпоксидной смолы, полиуретанов, циклизированных каучуков, феноксисмолы, эпоксиэфира, уретан-алкидной смолы и т.д.

В цинкосодержащих грунтовочных покрытиях цинк применяют в качестве проводящего пигмента для получения анодно-активного покрытия. Цинк выступает в роли материала протекторного анода и защищает стальную подложку, которая выступает в роли катода. Стойкость к коррозии зависит от передачи гальванического тока посредством цинкосодержащего грунтовочного покрытия, при этом сталь будет защищена гальванически при условии, что проводимость в системе сохраняется, а также имеется достаточное количество цинка, выступающего в роли анода. Таким образом, частицы цинкосодержащего пигмента в цинкосодержащих грунтовочных покрытиях упаковывают близко друг к другу, и цинкосодержащие грунтовочные покрытия обычно составляют с очень высокими загрузками цинкового порошка.

Различные подходы в предшествующем уровне техники были использованы для уменьшения загрузок цинка. В US 4621024 раскрыто нанесение покрытия на микросферы с металлической подложкой, такой как цинк, приводящее к общему снижению количества металлического компонента покрытия. В US 6287372 раскрыты дальнейшие усилия для снижения количества цинковой пыли в композициях посредством внедрения полых керамических микросфер. В нем дополнительно раскрыто, что внедрение полых керамических микросфер способствует более толстым покрытиям без растрескивания керамической массы.

В WO 96/29372 раскрыты сухие композиции для покрытия, предназначенные для растворения в растворителе in situ, при этом указанные сухие композиции для покрытия содержат графит во избежание образования твердого осадка композиций для покрытия.

Однако все еще существует необходимость в улучшенной коррозионной стойкости металлических конструкций на основе стали, которая является экономически эффективной и которая обеспечивает снижение количества цинка, применяемого в защитных покрытиях. Высокие значения толщины сухой пленки в цинк-силикатных покрытиях обычно являются причиной повреждения системы краски вследствие растрескивания керамической массы. Таких высоких значений толщины особенно трудно избежать в областях перекрытия, таких как сварные швы, уголки и т.д. Следовательно, все еще существует необходимость в цинк-силикатных защитных покрытиях, обеспечивающих более толстые слои покрытия без растрескивания керамической массы.

С целью обеспечения достаточной коррозионной защиты и обеспечения оптимальных характеристик покрытия необходимо указать требования для системы защитной краски наряду с соответствующими лабораторными испытаниями эксплуатационных параметров для оценки ее вероятной прочности. Применение новых технологий и составов краски также означает, что покрытия разрабатываются без или почти без применения последних достижений. Это привело к большему акцентированию на ускоренных лабораторных испытаниях для оценки характеристик покрытия. С помощью большинства таких ускоренных испытаний на воздействие внешней среды для их времени воздействия не смогут продемонстрировать отрицательных влияний визуально на неповрежденных покрытых поверхностях. Таким образом, уделяется особое внимание поведению покрытий вокруг искусственно созданных повреждений, например, задиров, при этом большинство предварительных испытаний на соответствие техническим условиям основаны, среди прочего, на нарастании ржавчины и образовании вздутий, а также отслоении от задиров, ISO 12944, NORSOK M-501, ISO 20340, NACE TM 0104, 0204, 0304, 0404, и т. д. (Weinell, C. E. and S. N. Rasmussen, Advancement in zinc rich epoxy primers for corrosion protection, NACE International, paper no. 07007 (2007)). В таких ускоренных способах разрушения под влиянием атмосферных воздействий стремятся к усилению влияния от окружающей среды настолько, чтобы пробой пленки происходил быстрее (Mitchell, M. J., Progress in offshore coatings, NACE International, paper no. 04001 (2004)). Чем ниже нарастание ржавчины, тем лучше общие противокоррозионные характеристики. 

Краткое описание изобретения

Цель настоящего изобретения достигается с помощью композиции для покрытия, содержащей:

a) систему связующего на основе силиката,

b) частицы цинка,

c) полые стеклянные микросферы и

d) проводящий пигмент, выбранный из группы, включающей графит, углеродную сажу, пигменты на основе алюминия, черный железоокисный пигмент, легированный сурьмой оксид олова, слюду, покрытую легированным сурьмой оксидом олова, углеродные нанотрубки, углеродные волокна и любую их смесь.

В одном варианте осуществления композиция для покрытия согласно настоящему изобретению содержит проводящий пигмент, выбранный из углеродной сажи, графита и любой их смеси.

Подробное описание изобретения

Покрытия на цинк-силикатной основе

Цинк-силикатные покрытия применяют главным образом в качестве противокоррозионных грунтовочных покрытий на стальных подложках вследствие исключительной коррозионной стойкости, превосходных механических свойств, жаростойкости и отличной стойкости к химическому воздействию.

Цинк-силикатные покрытия превосходят другие грунтовочные покрытия в отношении противокоррозионных свойств вследствие их функции в качестве протекторного анода, нанесенного непосредственно на верхнюю часть чистой поверхности стали. При повреждении слоя покрытия цинк будет защищать повреждение посредством протекторной защиты. Данная функция аналогична таковой для оцинкованной стали.

Покрытия на цинк-силикатной основе обычно применяют в качестве грунтовочных покрытий, т.е. первого слоя покрытия в системе многослойного покрытия с последующими слоями подходящих обобщенных типов покрытий, например, эпоксидного или эпоксидного + полиуретанового. Однако цинк-силикатные покрытия могут также применяться в виде однослойных систем.

Цинк-силикатные покрытия обычно представляют собой одно- или двухкомпонентные системы. Такие покрытия обычно не требуют добавления отверждающего средства. В двухкомпонентных системах частицы цинка хранят отдельно от остальных компонентов покрытия. Цинк-силикатные покрытия также могут представлять собой трехкомпонентные системы, в которых ускоритель отверждения и частицы цинка обычно хранят отдельно от остальных компонентов.

Цинк-силикатные покрытия могут быть нанесены с помощью стандартного оборудования для распыления. Однако распыление композиции силикатной краски немного отличается от распыления традиционных красок. Обычно краски имеют тенденцию к накоплению в углах на сварных швах и в труднодоступных местах, при этом данная проблема еще больше выражена, когда композиция силикатной краски содержит цинк. Такие продукты составляют с PVC выше отношения CPVC для обеспечения достаточного контакта между частицами цинка для протекторной защиты. Поэтому силикатные покрытия с цинком будут подвержены более высокому риску растрескивания керамической массы, если их наносят со слишком большой толщиной пленки. Следовательно, в данном случае часто прикладываются дополнительные усилия и используют затраты труда, чтобы избежать получения слишком высоких значений толщины сухой пленки.

Силикатные покрытия содержат силикатные смолы и могут представлять собой таковые либо на основе растворителя, либо на водной основе. Соответственно, в одном варианте осуществления система связующего на основе силиката является системой на основе растворителя. В другом варианте осуществления система связующего на основе силиката является системой на водной основе. Количество силикатной смолы в покрытии может варьироваться. В одном варианте осуществления количество силикатной смолы составляет от приблизительно 2 до 20% по объему твердых веществ, такое как от приблизительно 4 до приблизительно 18% по объему твердых веществ, например, от приблизительно 5 до 15% по объему твердых веществ, в частности, до приблизительно 10% по объему твердых веществ композиции для покрытия.

Цинк-силикатные покрытия на основе растворителя

Типичные цинк-силикатные покрытия для коррозионной защиты представляют собой силикатные покрытия на основе растворителя, такие как алкилсиликатные покрытия. Следовательно, в одном варианте осуществления система связующего на основе силиката представляет собой систему связующего на основе силиката на основе растворителя. В дополнительном варианте осуществления система связующего на основе силиката представляет собой систему алкилсиликатного связующего.

Термин "система алкилсиликатного связующего" следует толковать как комбинацию, в качестве основных составляющих, одной или нескольких алкилсиликатных смол, любых катализаторов и любых ускорителей отверждения, а также любого растворителя(растворителей). Композиции могут дополнительно включать другие составляющие, как это будет дополнительно объяснено ниже. Подходящие алкилсиликатные смолы включают этилсиликаты, хотя также могут использоваться другие алкилсиликаты, в которых алкильные группы содержат от 1 до 8 атомов углерода, такие как метилсиликаты, пропилсиликаты, бутилсиликаты, гексилсиликаты и октилсиликаты, либо сами по себе, либо в смеси. Применяемые алкилсиликатные смолы соответственно могут быть гидролизованы в различной степени. Количество алкилсиликатной смолы в покрытии может варьироваться. В одном варианте осуществления количество алкилсиликатной смолы составляет от приблизительно 2 до 20% по объему твердых веществ, такое как от приблизительно 4 до приблизительно 18% по объему твердых веществ, например, от приблизительно 5 до 15% по объему твердых веществ, в частности, до приблизительно 10% по объему твердых веществ композиции для покрытия.

В системах алкилсиликатного связующего силикат частично гидролизуют посредством воды и с использованием кислоты (например, хлористоводородной кислоты или серной кислоты) или основания в качестве катализатора. Кислотный катализ, в общем, протекает несколько медленнее и более контролируемым образом по сравнению с частичным гидролизом с применением основания в качестве катализатора. Кроме того, присутствие кислот способствует стабилизации реакционноспособных силанольных (Si-OH) групп и повышению устойчивости при хранении.

Помимо того, что цинк-алкилсиликатным композициям для покрытия в соответствии с настоящим изобретением желательно обеспечивать быстрое отверждение, также важно, чтобы цинк-алкилсиликатные композиции для покрытия были достаточно гибкими при нанесении.

Примерами подходящих коммерчески доступных алкилсиликатных смол на основе растворителя для получения систем связующего на основе алкилсиликата и цинк-алкилсиликатных композиций для покрытия являются:

Dynasylan 40 от Evonik, этилсиликат;

Silikat TES 40 WN от Wacker Chemie (Германия), этилсиликат;

Silbond 40 от Silbond Corporation (США), этилсиликат;

Silikat TES 28 от Wacker Chemie (Германия), этилсиликат;

этилсиликат 40, Nantong Chengang Chemical Factory (Китай);

ES-40, DKIC (Индия).

Этилсиликат был преобладающей алкилсиликатной смолой в течение более 30 лет. Применялись другие алкильные типы, такие как изопропильные и бутильные, из которых образуют соответствующий спирт для гидролиза, но этильный, несмотря на температуру воспламенения на 10°C ниже таковой этанола, является основным применяемым типом. Следовательно, в одном варианте осуществления система связующего на основе силиката содержит этилсиликатную смолу.

Этанол является полностью смешиваемым с водой, идеальным для гидролиза и характеризуется низкой токсичностью (G.J. Biddle, Inorganic zinc silicate coatings). Более того, скорость отверждения выше, чем с высшими спиртами. Исходной точкой для этилсиликата (соответствующего иллюстративного примера алкилсиликата) является тетраэтилортосиликат (TEOS), мономерный продукт с химическим составом (C₂H₅O)₄Si. Исходный материал, обычно применяемый производителями лакокрасочных материалов, представляет собой полиэтилсиликат, содержащий приблизительно 40% диоксида кремния. В ходе получения с помощью обычной процедуры частично гидролизуют полиэтилсиликат посредством добавления воды и небольшого количества катализатора, например, хлористоводородной кислоты, для ускорения отверждения покрытия после нанесения. При частичном гидролизе некоторые этоксигруппы в этилортосиликате заменяют гидроксильными группами, посредством чего выделяют этанол. Некоторые гидроксильные группы реагируют с каждой другой с выделением воды и связыванием атомов кремния вместе посредством кислородных мостиков. Количества воды и катализатора тщательно рассчитывают и контролируют для оптимизации баланса между сроком хранения, сроком годности после смешивания, уровнем отверждения и образования трещин.

Предпочтительно степень предгидролиза алкилсиликатной смолы составляет более 50%, такую как 60-95%, например, 75-90%.

Могут добавляться совместные связующие, такие как целлюлоза и поливинилбутираль (PVB).

При смешивании алкилсиликатной композиции с цинком полученная в результате композиция краски становится pH-нейтральной. После активации реакции конденсации также начнет полимеризоваться алкилсиликатная смола. После нанесения за счет влажности в воздухе полимеризация завершится.

Распространенным способом сокращения времени отверждения является добавление ускорителя отверждения, такого как хлорид цинка или хлорид магния. Другие возможные ускорители отверждения представляют собой дибутилолово лаурат и диоктилолово лаурат. Максимальное количество хлорида цинка, которое может быть добавлено, ограничено, поскольку быстрое отверждение характеризуется отрицательным воздействием, связанным с уровнем образования трещин (внутренним напряжением). Посредством добавления полых стеклянных микросфер и проводящего пигмента, выбранного из группы, включающей графит, углеродную сажу, пигменты на основе алюминия, черный железоокисный пигмент, легированный сурьмой оксид олова, слюду, покрытую легированным сурьмой оксидом олова, углеродные нанотрубки, углеродные волокна и любую их смесь, в алкилсиликатную смолу отрицательное воздействие, связанное с уровнем образования трещин, может быть уменьшено, и при этом возможно добавление больших количеств ускорителя отверждения, посредством чего сокращают время отверждения еще больше, чем было возможно ранее.

Система связующего на основе алкилсиликата обычно содержит один или несколько катализаторов. Подходящие катализаторы, как полагают, включают хлористоводородную кислоту и серную кислоту. Система связующего на основе силиката может дополнительно содержать один или несколько ускорителей отверждения, выбранных из хлорида цинка, хлорида магния или типов боратов, таких как триметилборат.

Примерами подходящих коммерчески доступных ускорителей отверждения являются:

хлорид цинка от Barcelonesa de Droguas y Producto Químicos (Испания), безводный хлорид цинка;

хлорид магния (№ по CAS 7786-30-3) от Merck (Германия), безводный хлорид магния;

Silbond TMB 70 от Silbond Corporation (США), триметилборат.

Цинк-силикатная композиция для покрытия на основе растворителя в соответствии с настоящим изобретением может содержать другие составляющие краски, что будет очевидно для специалиста в данной области. Примерами таких составляющих краски являются непроводящие пигменты, например, TiO₂, желтый или красный железоокисный пигменты, кобальтовая синь, ванадаты висмута и органические пигменты; заполнители, например, силикаты Al/K/Na (например, Silicato MN/SA 15 12/2009, Minerals I Derivats S.A., Испания) или каолин (например, Polwhite E, Imerys Performance Minerals), тальк, слюда и BaSO₄; добавки (например, смачивающие средства, диспергирующие средства, поглотители, модификаторы реологических свойств, загустители, противопенные средства, и тиксотропные средства (такие как бентониты)).

В композиции краски общее количество заполнителей и непроводящих пигментов может находиться в диапазоне 0-50%, таком как 0-40%, 0-30% или 0-25% по объему твердых веществ смешанной композиции краски. В качестве альтернативы, общее количество заполнителей и непроводящих пигментов может находиться в диапазоне 5-40% по объему твердых веществ, таком как в диапазоне 10-35% по объему твердых веществ.

В композиции краски общее количество добавок может находиться в диапазоне 0-10%, таком как 0,1-8% по объему твердых веществ смешанной композиции краски.

В одном варианте осуществления композиция для покрытия в соответствии с настоящим изобретением содержит менее 10% по весу заполнителя, модифицированного CaSiO₃, также известного как “волластонит”.

Композиция краски обычно содержит растворитель или растворители. Примерами растворителей являются вода; спирты, такие как метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, изобутанол или бензиловый спирт; смеси спирт/вода, такие как смеси этанол/вода; алифатические, циклоалифатические и ароматические углеводороды, такие как уайт-спирит, циклогексан, толуол, ксилол и нафта-растворитель; кетоны, такие как метилэтилкетон, ацетон, метилизобутилкетон, метилизоамилкетон, диацетоновый спирт и циклогексанон; неполные эфиры многоатомного спирта, такие как 2-бутоксиэтанол, монометиловый эфир пропиленгликоля и бутилдигликоль; сложные эфиры, такие как метоксипропилацетат, н-бутилацетат и 2-этоксиэтилацетат и их смеси.

В зависимости от способа нанесения желательно, чтобы краска содержала столько растворителя(растворителей), чтобы объемное отношение твердых веществ (SVR - отношение объема твердых составляющих к общему объему) находилось в диапазоне 25-100%, таком как 30-80%, в частности, 35-70%, например, 40-60%.

SVR определяют согласно ISO 3233 или ASTM D 2697 с тем отличием, что высушивание проводят при 20°C и 60% относительной влажности в течение 7 дней вместо высушивания при более высоких температурах.

Цинк-силикатные покрытия на водной основе

В дополнение к цинк-силикатным покрытиям на основе растворителя, указанные силикатные покрытия также могут быть на водной основе, содержащие систему связующего на основе силиката на водной основе. В одном варианте осуществления система связующего на основе силиката на водной основе содержит один или несколько водорастворимых силикатов, таких как силикаты щелочных металлов. Примерами водорастворимых силикатов являются силикаты щелочных металлов, такие как силикат лития, силикат натрия или силикат калия, а также силикаты аммония, такие как силикат тетраэтаноламмония или силикат диэтанолморфолиния. В одном варианте осуществления силикат щелочного металла представляет собой силикат лития, силикат натрия или силикат калия, среди которых силикат лития и силикат калия являются наиболее предпочтительными.

Примерами подходящих коммерчески доступных щелочно-силикатных смол на водной основе являются:

Kali Wasserglass 28/30, BASF;

полисиликат лития Ludox от Grace Division (США);

Ludox HS40 от Grace Division (США).

Композиция краски может содержать заполнители, ускорители отверждения и/или добавки, что будет очевидно для специалиста в данной области.

Примерами таких заполнителей, отличных от проводящих пигментов, заявляемых в данном документе, (которые, в принципе, могут представлять собой один заполнитель или комбинацию двух или более заполнителей) являются, например, красный или желтый железоокисный пигменты, природный и осажденный сульфат бария, бариты, сернокислый барий; силикат алюминия, каолин, каолинит, белая глина; силикат магния и гидросиликат магния, слюда, тальк, железная слюдка, хлорит, тремолит; диоксид кремния, диоксид кремния с обработанной поверхностью, аморфный кварц, кристаллический кварц, коллоидальный диоксид кремния; оксид алюминия, боксит, кальцинированный боксит; карбонат магния-кальция, доломит; природный и осажденный карбонат кальция; силикаты алюминия, силикаты калия/алюминия, полевой шпат; нефелиновый сиенит; силикаты кальция, волластонит; оксид цинка; фосфат цинка; ванадат висмута; карбид кремния; цеолиты; пирофиллит. Также возможны представители других семейств сульфатов, карбонатов, силикатов, оксидов и ванадатов.

Другими примерами составляющих краски являются добавки, в том числе загустители, смачивающие и диспергирующие средства. Примерами подходящих загустителей являются бентонит, коллоидальный/коллоидный диоксид кремния, природные загустители (например, альгинаты), целлюлозные загустители, сахариды и полисахариды. Примеры смачивающих и диспергирующих средств, которые могут быть добавлены, включают соли аммония полиакриловой кислоты, целлюлозу, неионогенные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества и катионные поверхностно-активные вещества.

Могут добавлять любой ускоритель отверждения. Примеры ускорителей отверждения включают, например, органосиликонаты, щелочные бораты, триметилбораты, титанаты, спирты, коллоидный диоксид кремния, силаны, холиновое основание, холин, хелаты, такие как EDTA, оксид железа, свинцовый сурик, бисульфат натрия, бикарбонат натрия, дигидрофосфат натрия, хлорид калия, бромид калия и сахарозу, предпочтительно органосиликонаты, такие как метилсиликонат натрия, этилсиликонат натрия, пропилсиликонат натрия, метилсиликонат калия, этилсиликонат калия, пропилсиликонат калия и т.д.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к защитному покрытию, содержащему систему связующего на основе силиката щелочного металла на водной основе, частицы цинка, полые стеклянные микросферы и проводящий пигмент, выбранный из группы, включающей графит, углеродную сажу, пигменты на основе алюминия, черный железоокисный пигмент, легированный сурьмой оксид олова, оксид индия и олова, слюду, покрытую легированным сурьмой оксидом олова, углеродные нанотрубки и углеродные волокна.

Вследствие высокой реакционной способности металлического цинка с водой, конечное смешивание компонентов предпочтительно выполняют непосредственно перед нанесением покрытия на стальной материал.

Покрытия на основе коллоидных силикатов

Система связующего на основе силиката может также в качестве ее основного силикатного компонента содержать частицы коллоидного диоксида кремния, как описано в WO 02/22746.

Примером подходящего коммерчески доступного коллоидного силиката является Ludox HS40 от Grace Division (США).

Получение цинксодержащей композиции для покрытия на основе силиката

Цинксодержащую силикатную композицию для покрытия в соответствии с настоящим изобретением обычно получают посредством смешивания системы связующего на основе силиката, обычно уже включающей микросферы и проводящий пигмент, с цинком и какими-либо другими соответствующими составляющими непосредственно перед их применением. Составляющие обычно предварительно получают в виде двух (или более) компонентов (предварительных смесей), которые могут быть легко смешаны in situ для получения готовой к применению композиции.

Частицы цинка

Материал, называемый “частицы цинка”, представляет собой материал в форме частиц с высоким содержанием цинка, таким как по меньшей мере 90% по весу цинка.

Термин “материал в форме частиц” предназначен для охвата как мелких сферических частиц или частиц несколько неправильной формы, так и частиц с другими формами, такими как чешуйки, диски, сферы, иглы, пластинки, волокна и палочки. Материал в форме частиц может находиться в виде порошка или пыли.

Распределение размера частиц материала в форме частиц имеет определенное значение в применениях краски. Например, слишком грубые материалы в форме частиц могут приводить в результате к выступанию частиц через сухую пленку краски. Таким образом, в одном варианте осуществления применяют материалы в форме частиц с D₅₀ (средним размером частиц) менее 50 мкм. В дополнительном варианте осуществления применяют D₅₀ менее 20 мкм, в еще одном дополнительном варианте осуществления применяют D₅₀ менее 15 мкм и в еще одном дополнительном варианте осуществления применяют D₅₀ менее 12 мкм.

В дополнение к сказанному выше, следует избегать, насколько это возможно, частиц крупнее 100 мкм, поскольку они могут выступать из пленки краски. Это может приводить к дефектам в пленке краски, а также ухудшать барьерный эффект и противокоррозионные свойства. Таким образом, полезно отбрасывание, например, посредством просеивания, любых частиц более 100 мкм. На практике считается адекватным D₉₉ менее 100 мкм.

Распределение размера частиц материалов может быть измерено, например, с использованием лазерного дифракционного анализатора Helos^® от Sympatec GmbH. Параметры D₅₀ и D₉₉ соответствуют диаметрам частиц, для которых кумулятивное распределение объема Q3 принимает значения, соответственно, 50 и 99%.

Материалы в форме частиц могут быть изготовлены посредством классического газового распыливания соответствующего крупнозернистого материала на основе цинка. Поскольку материалы в форме частиц, непосредственно полученные в результате такого способа, еще включают крупнозернистые частицы, которые являются несовместимыми с предусмотренным применением, должна быть выполнена операция просеивания или сортировки.

Частицы цинка, включенные в настоящее изобретение, также могут быть непосредственно получены коммерчески. Поставщики включают Purity Zinc Metals, Horsehead Corporation, Umicore, US Zinc, Jiashan Baiwei и Garrison Minerals, среди многих других, например, ZMP 4P16 или ZMP 4P645, Umicore (Бельгия).

Частицы цинка в одном варианте осуществления присутствуют в композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением в количестве от приблизительно 15 до 75% по объему твердых веществ, в таком количестве как от приблизительно 18 до 70% по объему твердых веществ, например, в количестве от приблизительно 15 до 55% по объему твердых веществ, в частности, в количестве от приблизительно 20 до 45% по объему твердых веществ, например, в количестве от приблизительно 20 до 40% по объему твердых веществ, более конкретно в количестве от приблизительно 20 до приблизительно 36% по объему твердых веществ, в таком количестве как от приблизительно 25 до 35% по объему твердых веществ смешанной композиции для покрытия. В другом варианте осуществления частицы цинка присутствуют в композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением в количестве от приблизительно 50 до 75% по объему твердых веществ, в таком количестве как от 60 до 70% по объему твердых веществ, например, в количестве от приблизительно 65 до 69% по объему твердых веществ смешанной композиции для покрытия.

Полые стеклянные микросферы

Полые стеклянные микросферы без покрытия могут быть приобретены коммерчески. Поставщики включают 3M Corporation, Minerals i Derivats S.A., а также Potter Industries.

Potter Industries поставляет свои полые стеклянные микросферы под торговой маркой SPHERICEL^®. SPHERICEL^® доступны различных размеров под наименованиями 110P8, 60P18, 45P25, 34P30 и 25P45. Микросферы 110P8 немного тяжелее воды (в зависимости от удельной плотности) и имеют абсолютную плотность 1,1 г/мл, при этом значения плотности для 60P18, 45P25, 34P30 и 25P45 составляют 0,60, 0,45, 0,34, и 0,25 г/мл, соответственно. Они характеризуются максимальным рабочим давлением 10000, 8000, 4000, 3000 и 750 фунтов/кв. дюйм, соответственно.

Микросферы, поставляемые Minerals i Derivats S.A. (произведенные Larand Chem Corp, США) под названием ESFERIGLASS-U6, представляют собой сферические белые стеклянные сферы сверхнизкой плотности с абсолютной плотностью 0,224 г/см³, объемной плотностью 0,16 г/см³ и маслопоглощением 38 г/100 см³. Размер частиц таких микросфер таков, что 10% составляют частицы менее 15 мкм, 50% составляют частицы менее 25 мкм и 90% составляют частицы менее 40 мкм.

Покрытые полые стеклянные микросферы могут быть получены из полых стеклянных микросфер без покрытия согласно способу, раскрытому в US 4621024. Однако в предпочтительном в данном случае варианте осуществления настоящего изобретения полые стеклянные микросферы, содержащиеся в композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой без микросферы покрытия.

Плотность полых стеклянных микросфер может влиять на характеристики композиции для покрытия. Таким образом, в предпочтительном в данном случае варианте осуществления абсолютная плотность полых стеклянных микросфер составляет от приблизительно 0,05 до 0,75, например, от 0,1 до 0,5, такую как от приблизительно 0,2 до 0,4 г/см³, например, от приблизительно 0,25 до 0,3 г/см³.

В дополнительном варианте осуществления композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия и имеют абсолютную плотность от приблизительно 0,05 до 0,75, например, от 0,1 до 0,5, такую как от приблизительно 0,2 до 0,4 г/см³, например, от приблизительно 0,25 до 0,3 г/см³.

В еще одном дополнительном варианте осуществления композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением полые стеклянные микросферы характеризуются таким размером частиц, при котором 90% частиц имеют диаметр менее 100 мкм, такой как менее 60 мкм, например, менее 50 мкм, конкретнее, менее 40 мкм.

В еще одном варианте осуществления композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением полые стеклянные микросферы характеризуются таким размером частиц, при котором диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм, таком диапазоне как от приблизительно 25 до 150 мкм, например, в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм. Под термином “диаметр D₅₀” подразумевается, что 50% частиц имеет диаметр, меньше диаметра D₅₀.

Полые стеклянные микросферы присутствуют в композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением в количестве, подходящем для достижения улучшенной коррозионной стойкости. Таким образом, в одном варианте осуществления полые стеклянные микросферы присутствуют в количестве от приблизительно 1 до 80% по объему твердых веществ смешанной композиции краски, таком как от 15 до 70% по объему твердых веществ, например, от 25 до 70% по объему твердых веществ, более конкретно, от 40 до 65% по объему твердых веществ, таком как от 50 до 65% по объему твердых веществ. В дополнительном варианте осуществления полые стеклянные микросферы присутствуют в количестве от приблизительно 1,5 до 20% по объему твердых веществ смешанной композиции краски. В другом варианте осуществления полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия и присутствуют в количестве от приблизительно 1 до 80% по объему твердых веществ смешанной композиции краски, таком как от 15 до 70% по объему твердых веществ, например, от 25 до 70% по объему твердых веществ, более конкретно, от 40 до 65% по объему твердых веществ, таком как от 50 до 65% по объему твердых веществ. В еще одном варианте осуществления полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 15 до 70% по объему твердых веществ, например, от 25 до 70% по объему твердых веществ, более конкретно, от 40 до 65% по объему твердых веществ, таком как от 50 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм, в таком диапазоне как от приблизительно 25 до 150 мкм, например, в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм.

Более конкретно, в данном дополнительном варианте осуществления полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 15 до 70% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 15 до 70% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 25 до 150 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 15 до 70% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 25 до 70% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 25 до 70% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 25 до 150 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 15 до 25% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 40 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 40 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 25 до 150 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 40 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 50 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 20 до 200 мкм; полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 50 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 25 до 150 мкм; или полые стеклянные микросферы представляют собой микросферы без покрытия, присутствуют в количестве от приблизительно 50 до 65% по объему твердых веществ, при этом диаметр D₅₀ находится в диапазоне от приблизительно 50 до 100 мкм.

В дополнительном варианте осуществления полые стеклянные микросферы присутствуют в количестве менее 5,9% по весу композиции, таком как менее 5,5% по весу, например, в диапазоне от 0,1 до 5,0% по весу, от 0,2 до 4,5% по весу, от 0,5 до 4,0% по весу или от 1,0 до 3,0% по весу композиции.

В предпочтительном в данном случае варианте осуществления полые стеклянные микросферы добавляют к остальным компонентам только после какого-либо окончательного измельчения.

Проводящие пигменты

Проводящий пигмент, содержащийся в композиции для покрытия в соответствии с настоящим изобретением, может быть выбран из группы, включающей графит, углеродную сажу, пигменты на основе алюминия, черный железоокисный пигмент, легированный сурьмой оксид олова, слюду, покрытую легированным сурьмой оксидом олова, углеродные нанотрубки, углеродные волокна и любую их смесь. В одном варианте осуществления проводящий пигмент выбран из графита, углеродной сажи, пигментов на основе алюминия, легированного сурьмой оксида олова, углеродных нанотрубок, углеродной сажи и любой их смеси. В дополнительном варианте осуществления проводящий пигмент выбран из графита, углеродной сажи, углеродных нанотрубок и любой их смеси. В другом варианте осуществления проводящий пигмент