專(zhuān)利名稱(chēng)：用于結(jié)構(gòu)防腐的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及增強(qiáng)基材表面防腐的聚合物涂料。本公開(kāi)還涉及組合物和制造聚酰脲 (polyureide)化合物的方法，當(dāng)被施用于基材表面時(shí)其提供耐用、持久、抗腐蝕的涂層。
背景技術(shù)：
廣泛用于航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、卡車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、橋梁、電 力線和多種其它結(jié)構(gòu)中的金屬與金屬的結(jié)構(gòu)結(jié)合和/或復(fù)合型組件一般要求對(duì)使用時(shí)所 處的極端環(huán)境條件具有合理抵抗性的成品結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，結(jié)合的金屬與金屬和復(fù)合型組件 必須能夠承受所遇到的環(huán)境條件。這些結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性尤為重要。航空飛行器、航天器、旋 翼飛行器、卡車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、橋梁、電力線和多種其它具有金屬表面或復(fù)合材料 表面的結(jié)構(gòu)上金屬和/或復(fù)合基材表面的腐蝕，可能導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的維護(hù)增加以及用于修理 和/或替換已腐蝕結(jié)構(gòu)的費(fèi)用增加。另外，即使機(jī)翼表面上的少量腐蝕也可能顯著地增加 阻力和急劇地減小升力。因此，基材結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性極為重要。對(duì)于金屬，腐蝕是金屬的自 發(fā)性、破壞性氧化。正是自然過(guò)程試圖減小金屬中的結(jié)合能，其最終結(jié)果是被腐蝕的金屬 發(fā)生氧化，即，電子離開(kāi)體相金屬而且改變其化學(xué)性質(zhì)。在某些情況下，金屬的氧化形式本 質(zhì)上是抗腐蝕的，但這僅就進(jìn)一步氧化而言。就腐蝕條件而言，例如就酸性種類(lèi)或電化腐蝕 而言，它不是抗腐蝕的。存在多種能夠侵蝕金屬的腐蝕，而且期望具有一種能夠囊括并最小 化多種金屬上的腐蝕的通用處理方法，而不是對(duì)于每種不同金屬具有多種方法。就航空飛 行器、航天器、旋翼飛行器、卡車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、橋梁、電力線和多種其它具有金屬 表面的結(jié)構(gòu)而言，期望具有一種不透水且可最小化溶解的離子種類(lèi)向基材移動(dòng)的抗腐蝕涂 層。存在已知的增強(qiáng)基材表面防腐的方法和組合物。這些已知的方法和組合物包括使 用保護(hù)涂層和/或使用犧牲種類(lèi)。就犧牲保護(hù)而言，通常應(yīng)用的是使用六價(jià)和/或三價(jià)鉻 離子。例如，當(dāng)金屬例如鋁被處理以用于各種應(yīng)用時(shí)，它可以進(jìn)行陽(yáng)極化處理(處理以生成 保護(hù)性氧化物)，同時(shí)用六價(jià)鉻溶液例如鉻酸鍶處理，該六價(jià)鉻溶液沉淀在鋁上，并在暴露 于引起腐蝕的鹽類(lèi)或酸類(lèi)期間被犧牲性地除去。另一種保護(hù)方法是在鋁上涂覆。在這些已 知的方法和組合物中使用六價(jià)和/或三價(jià)鉻可能涉及額外的時(shí)間和費(fèi)用。用于減輕基材表面的腐蝕形成的另外的已知方法和組合物包括使用與基材表面 粘合的粘合劑。然而，如果粘合劑在聚合物粘合劑與基材表面之間的界面松開(kāi)，則此類(lèi)粘合 劑的使用可能需要增加維護(hù)。另外，鋅鹽和合金以及鈦鹽和合金已被使用，但是它們均不具 有長(zhǎng)壽命或要求使用特殊的結(jié)構(gòu)材料，因而不適用于許多基材，例如，鋁、銅、復(fù)合材料和其 它材料。另外，存在在涂覆于基材表面的涂料中使用聚酰脲化合物的已知方法和組合物。 例如，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，154，724公開(kāi)了用于制造塑料、密封劑、鑄模、泡沫和涂料的聚醚聚酰 脲。然而，未公開(kāi)基材表面的防腐。另外，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，797，795公開(kāi)了聚硅氧烷(酰胺-酰 脲)組合物的用途和抑制基材表面上形成冰的方法。然而，未公開(kāi)基材表面的防腐。
因此，需要一種用于基材表面防腐的組合物和方法，其提供優(yōu)于用于基材表面防 腐的已知組合物和方法的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)具有優(yōu)于已知組合物和方法的優(yōu)點(diǎn)的用于基材表面防腐的組合物和方法，以及 獨(dú)特的、非顯而易見(jiàn)的且有益的組合物和方法的需要得到滿足。已知組合物和方法中沒(méi)有 一種提供本文所討論的所有諸多優(yōu)點(diǎn)。與已知組合物和方法不同，用于基材表面諸如金屬 表面防腐的組合物和方法的一種實(shí)施方式可以提供一種或多種下述優(yōu)點(diǎn)所公開(kāi)的實(shí)施方 式增強(qiáng)基材表面諸如金屬表面的防腐，而不需要六價(jià)和三價(jià)鉻離子；所公開(kāi)的實(shí)施方式使 用具有高聚酰脲組成的疏水性聚合物，其最小化水的吸附并減弱水的氫鍵以阻止腐蝕要素 攻擊金屬表面；所公開(kāi)的實(shí)施方式使用一種易于涂覆的有機(jī)涂料，該有機(jī)涂料產(chǎn)生良好的 防腐，并在諸如商用或軍用航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、船舶或汽車(chē)通常遇到的多種 環(huán)境條件下仍保持其功能；所公開(kāi)的實(shí)施方式可廣泛用于商業(yè)以及空間應(yīng)用，包括航空飛 行器、航天器、旋翼飛行器、卡車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、橋梁、電力線和多種其它具有基材 表面的結(jié)構(gòu)；所公開(kāi)的實(shí)施方式提供聚酰脲涂料，其在暴露于各種環(huán)境條件時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi) 具有提高的耐用性；以及所公開(kāi)的實(shí)施方式提供環(huán)保安全的、有效的和節(jié)省成本的組合物 和方法。在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種聚硅氧烷酰脲(polysiloxaneureide)，其 抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成。所述聚硅氧烷酰脲具有主鏈，該主鏈包括(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為
權(quán)利要求
一種聚硅氧烷酰脲，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述聚硅氧烷酰脲包括主鏈，所述主鏈包含下述(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為其中，對(duì)于所述聚硅氧烷的每一單元，R1和R2獨(dú)立地選自C1 C10烷基、芳基和多芳基；對(duì)于所述聚硅氧烷的每一單元，R3和R4獨(dú)立地選自氫、C1 C6烷基、芳基、C3 C6脂環(huán)和C3 C6雜環(huán)；對(duì)于所述聚硅氧烷的每一單元，A1和A2獨(dú)立地選自氫、C1 C6烷基、芳基、多芳基、C3 C6脂環(huán)和C3 C6雜環(huán)；對(duì)于所述聚硅氧烷的每一單元，x是1 1000的數(shù)；(ii)至少一個(gè)芳族二胺；和(iii)至少一個(gè)二異氰酸酯。FPA00001229154800011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲，其中該聚合物由至少一個(gè)取代的芳基、烷基、或 雜硅烷封端，其中取代基包括氨基、羥基或縮硫醛基。
3.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲，其中所述至少一個(gè)芳族二胺選自2，5_二氨基 三氟甲苯、2，2，-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺、3，3，-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺、4，4，-亞甲基雙 苯胺、2，2-雙[4 (4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2，2-雙[4 (4-氨基苯氧基)苯基]丙 烷、4，4’_氧代二苯胺、4，4' -二氨基二苯硫、4，4’_ 二氨基苯砜、1，4_雙(4-氨基苯氧基) 苯、4，4'-雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、1，3_雙(4-氨基苯氧基)苯、1，3-雙(3-氨基苯氧 基)苯、ο-聯(lián)甲苯胺砜、3，3' ,5,5'-四甲基聯(lián)苯胺、2，7_ 二氨基芴、2，4_ 二氨基-6-(3， 5_ 二氟苯基)-1，3，5_三嗪、1，3_雙(4-氨基苯氧基)丙烷、2，4_ 二氨基-6-苯基_1，3， 5-三嗪、2，4_ 二氨基-6[3-(三氟甲基)苯基]-1，3，5-三嗪、2，6_ 二氨基吡啶及其組合。
4.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲，其中所述至少一個(gè)二異氰酸酯選自1，4_亞苯 基二異氰酸酯、4，4' - 二苯甲烷二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4- 二異氰酸酯、丁烷-1，4- 二異氰 酸酯、六亞甲基-1，6-二異氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯、二環(huán)己基-甲烷_(kāi)4，4' -二異氰酸 酯、亞環(huán)己基-1，4- 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯2，4- 二異氰酸酯、甲苯2，6- 二 異氰酸酯、2，4' -二苯基甲烷二異氰酸酯、2，2' -二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4' - 二異氰 酸酯-二苯基乙烷-(1，2)及其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲，其中所述聚硅氧烷酰脲包括根據(jù)以下通式的聚 合物其中，m、η、ρ、χ、y是摩爾分?jǐn)?shù)；而且“m”是聚硅氧烷二胺； “η”是芳族二胺；“P”是不同于“m”和“η”的任何二胺；“X”是二異氰酸酯； “ y ”是二異氰酸酯，但不同于“ χ ” ；“m”、“n”和“ρ”每一個(gè)具有0-1的值，使得m+n+p = 1 ；以及“χ”和“y”每一個(gè)具有0-1的值，使得x+y = 1。
6. 一種無(wú)規(guī)聚硅氧烷酰脲聚合物，其包含下列各項(xiàng)的反應(yīng)產(chǎn)物(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為
7.一種聚酰脲，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述聚酰脲包含(i)至少一個(gè)脂族二胺；( )至少一個(gè)芳族二胺；和(iii)至少一個(gè)二異氰酸酯。
8.如權(quán)利要求7所述的聚酰脲，其中所述至少一個(gè)脂族二胺選自1，5_二氨基-2-甲基 戊烷、1，8-二甲基辛烷、N，N，_ 二甲基-1，6-二氨基己烷、2，2，4-三甲基-1，6-二氨基己烷、 N-環(huán)己基-1，3-丙二胺、3-氨基甲基-3，3，5-三甲基環(huán)己胺、2- 丁基-2-乙基-1，5-戊二 胺、1，12-二氨基十二烷、1，16-十六烷基二胺、4，4'-亞甲基雙(2-甲基環(huán)己胺)、1，6_己 二胺、N-異丙基-1，3-丙二胺、N，N' -二叔丁基乙二胺、1，8-二氨基對(duì)甲烷、N，N' -二甲 基-1，8-辛二胺,1,7-庚二胺和1,10-癸二胺。
9.如權(quán)利要求7所述的聚酰脲，其中所述至少一個(gè)芳族二胺選自2，5-二氨基三氟甲 苯、2，2，-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺、3，3，-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺、4，4，-亞甲基雙苯胺、 2，2-雙[4 (4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2，2-雙[4 (4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4， 4’ -氧代二苯胺、4，4' -二氨基二苯硫、4，4’ - 二氨基苯砜、1，4_雙(4-氨基苯氧基)苯、 4,4'-雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、1，3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，3_雙(3-氨基苯氧基) 苯、ο-聯(lián)甲苯胺砜、3，3' ,5,5'-四甲基聯(lián)苯胺、2，7_ 二氨基芴、2，4_ 二氨基-6-(3，5-二 氟苯基)-1，3，5_三嗪、1，3_雙(4-氨基苯氧基)丙烷、2，4_二氨基-6-苯基-1，3，5-三嗪、 2,4- 二氨基-6 [3-(三氟甲基)苯基]-1，3，5-三嗪、2，6- 二氨基吡啶及其組合。
10.如權(quán)利要求7所述的聚酰脲，其中所述至少一個(gè)二異氰酸酯選自1，4_亞苯基二異 氰酸酯、4，4' - 二苯甲烷二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯、丁烷-1，4-二異氰酸酯、 六亞甲基-1，6-二異氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯、二環(huán)己基-甲烷_(kāi)4，4' -二異氰酸酯、亞 環(huán)己基-1，4- 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯2，4_ 二異氰酸酯、甲苯2，6_ 二異氰 酸酯、2，4' -二苯基甲烷二異氰酸酯、2，2' -二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4' -二異氰酸 酯-二苯基乙烷-(1，2)及其組合。
11.一種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲。
12.—種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求2所述 的聚硅氧烷酰脲。
13.一種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求3所述 的聚硅氧烷酰脲。
14.一種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求4所述 的聚硅氧烷酰脲。
15.一種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求7所述 的聚酰脲。
16.一種涂料，其抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成，所述涂料包含權(quán)利要求8所述 的聚酰脲。
17.—種制造聚硅氧烷酰脲的方法，包括使至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷、至少一個(gè) 芳族二胺、至少一個(gè)二異氰酸酯和至少一個(gè)胺官能三烷氧基_硅烷反應(yīng)。
18.—種制造聚酰脲的方法，包括使至少一個(gè)長(zhǎng)鏈脂族二胺、至少一個(gè)長(zhǎng)鏈芳族二胺 和至少一個(gè)二異氰酸酯反應(yīng)。
19.一種抗腐蝕形成的基材，其包含具有外表面的基底和在所述外表面的至少一部分 上的抗腐蝕聚合物涂層，其中所述聚合物涂層由權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷酰脲形成。
20.如權(quán)利要求19所述的基材，其中所述基底選自金屬、碳復(fù)合材料、木材、塑料、包含 石墨的樹(shù)脂基質(zhì)、碳、玻璃纖維、透明物、涂漆和未涂漆的基底、或其組合。
21.一種抗腐蝕形成的基材，其包含具有外表面的基底和在所述外表面的至少一部分 上的抗腐蝕聚合物涂層，其中所述聚合物涂層由權(quán)利要求7所述的聚酰脲形成。
22.如權(quán)利要求21所述的基材，其中所述基底選自金屬、碳復(fù)合材料、木材、塑料、包含 石墨的樹(shù)脂基質(zhì)、碳、玻璃纖維、透明物、涂漆和未涂漆的基底、或其組合。
23.—種給結(jié)構(gòu)提供防腐的方法，包括步驟(a)形成所述結(jié)構(gòu)；(b)用聚硅氧烷酰脲涂料涂覆所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面，其中所述聚硅氧烷酰脲包 括主鏈，所述主鏈包含下述(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述聚硅氧烷酰脲涂料作為該聚合物的四氫呋喃 (THF)/二甲基乙酰胺(DMAC)混合物(60% /40% )溶液施加在所述表面上。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括在溶劑中溶解所述聚硅氧烷酰脲，并在所述表 面上噴涂所得到的聚硅氧烷酰脲溶液。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述表面由選自下述的材料形成金屬、碳復(fù)合材 料、木材、塑料、包含石墨的樹(shù)脂基質(zhì)、碳、玻璃纖維、透明物、涂漆或未涂漆的表面、或其組
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述表面是航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、卡 車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、電力線和橋梁之一。
28.—種給結(jié)構(gòu)提供防腐的方法，包括步驟(a)形成所述結(jié)構(gòu)；(b)用聚硅氧烷酰脲涂料涂覆所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面，其中所述聚硅氧烷酰脲包 括主鏈，所述主鏈包含下述(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為
29.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括在溶劑中溶解所述聚硅氧烷酰脲，并在所述表 面上噴涂所得到的聚硅氧烷酰脲溶液。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述表面是航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、卡 車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、電力線和橋梁之一。
31.一種給結(jié)構(gòu)提供防腐的方法，包括步驟(a)形成所述結(jié)構(gòu)；(b)用聚硅氧烷酰脲涂料涂覆所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面，其中所述聚硅氧烷酰脲包 括主鏈，所述主鏈包含下述(i)至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷，其通式為
32.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在溶劑中溶解所述聚硅氧烷酰脲，并在所述表 面上噴涂所得到的聚硅氧烷酰脲溶液。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述表面是航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、卡 車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、電力線和橋梁之一。
34.一種給結(jié)構(gòu)提供防腐的方法，包括步驟(a)形成所述結(jié)構(gòu)；(b)用聚酰脲涂料涂覆所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面，其中所述聚酰脲包含 (i)至少一個(gè)脂族二胺；( )至少一個(gè)芳族二胺；和 (iii)至少一個(gè)二異氰酸酯；以及(c)固化所述聚酰脲涂料一段有效時(shí)間；和(d)在固化的聚酰脲涂料上施加有色溶液涂料。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括在溶劑中溶解所述聚酰脲，并在所述表面上噴 涂所得到的聚酰脲溶液。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述表面是航空飛行器、航天器、旋翼飛行器、卡 車(chē)、汽車(chē)、小型船、大型船、電力線和橋梁之一。
全文摘要
提供用于結(jié)構(gòu)防腐的方法和組合物。在一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式中，提供抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成的聚硅氧烷酰脲。該聚硅氧烷酰脲具有主鏈，該主鏈包含(i)如公開(kāi)的至少一個(gè)二胺封端的聚硅氧烷；(ii)至少一個(gè)芳族二胺；和(iii)至少一個(gè)二異氰酸酯。在另一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式中，提供抑制在物理對(duì)象的表面上的腐蝕形成的聚酰脲。該聚酰脲包含(i)至少一個(gè)脂族二胺；(ii)至少一個(gè)芳族二胺；和(iii)至少一個(gè)二異氰酸酯。
文檔編號(hào)C09D175/02GK101977959SQ200980109825
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者D·G·索登, N·R·伯德 申請(qǐng)人:波音公司