1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于測定基底(substrate)上的鈍化涂料組合物(passivation coating composition)的重量和厚度的方法。具體地，本發(fā)明涉及在金屬基底上的鈍化涂料組合物，其中該金屬基底為移動(dòng)的卷線(線圈線，coil line)。

2.

背景技術(shù)：

用于制備金屬表面來防止腐蝕和改善油漆(paint)或其它涂料在所述表面上的粘附性的多種工業(yè)鈍化涂料組合物是已知的。例如，硅烷預(yù)處理涂料用在工業(yè)應(yīng)用中以在上漆操作之前賦予金屬表面耐腐蝕性和/或制備金屬表面。然而，因?yàn)楣柰轭A(yù)處理即便施加(況且其以非常低的涂料重量施加)也是無色的，所以硅烷預(yù)處理靠人視覺檢測是非常難以察覺的。

確定基底上存在的薄膜的方法是已知的。金屬膜涂料中的某些熒光染料已經(jīng)用來確定涂層是否已經(jīng)施加到表面。具體地，將熒光增白劑芪和香豆素加入到不含鉻的金屬涂料中，且在用該涂料覆蓋金屬之后，在紫外(UV)光下觀察所述金屬且通過眼睛檢查涂層的存在。所述方法因其確定是否已經(jīng)將涂料施加到基底的能力而是有用的。已經(jīng)開發(fā)出這樣的方法：其包括定量地測定涂層(重要的質(zhì)量控制物質(zhì))的厚度。雖然可行，但是芪和香豆素在定量測定涂層厚度中的使用是不優(yōu)選的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)這些化合物在其用于校準(zhǔn)系統(tǒng)以測定在工業(yè)上可行的涂層厚度測量系統(tǒng)中所需的涂層厚度時(shí)經(jīng)常不具有所要求的精度。所述涂層本來的熒光性可干擾涂層的熒光強(qiáng)度的測量。

通過檢測混入油中的熒光化合物而在金屬表面上測定透明油膜的厚度的方法也是已知的。然而，由于油膜的性質(zhì)，這些方法是不精確的，因此對于在基底上測定尚未干燥的(dryable)、干燥的、尚未固化的、固化的成膜涂層的厚度是相當(dāng)不可再現(xiàn)的。如果在涂油的基底(例如預(yù)涂層、底漆或彩飾層)上需要另外的涂料層，那么通常不將所述油層保持在基底的表面上。

在移動(dòng)的基底例如移動(dòng)的卷線上在不明顯中斷基底移動(dòng)的情況下測定鈍化涂料組合物的重量和厚度更加困難。

因此，作為質(zhì)量控制的重要方面，需要能夠快速檢測出所述鈍化涂料組合物的存在、重量和厚度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)發(fā)明的一個(gè)方面，提供測量基底上的鈍化涂料組合物的重量的方法，其包括如下步驟：

(i)將鈍化涂料組合物施加到基底而獲得樣品鈍化涂料組合物；

(ii)測量所述樣品鈍化涂料組合物的傅里葉變換紅外能譜；

(iii)使用在所述基底上具有預(yù)定重量的鈍化涂料組合物的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)樣品的傅里葉變換紅外能譜獲得校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物；和，

(iv)將所述傅里葉變換紅外能譜與校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行對比，從而實(shí)現(xiàn)在所述基底上的樣品鈍化涂料組合物的重量的測量。

本發(fā)明的方法提供了在最小中斷的情況下準(zhǔn)確地測量移動(dòng)的基底的重量和厚度。本發(fā)明的方法特別地可應(yīng)用于在工業(yè)環(huán)境中的有效質(zhì)量控制。

附圖說明

圖1顯示在一秒采集時(shí)間的情況下校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物#2-5的FTIR信號相關(guān)性。

具體實(shí)施方式

在本文的說明書和權(quán)利要求書中，以下術(shù)語和措辭將如下文所示理解。

還要理解，本文所述的任何數(shù)值范圍旨在包括在該范圍內(nèi)的全部子范圍和所述范圍或子范圍的端點(diǎn)的任意組合。

本文所描述的全部方法可以任何合適的順序進(jìn)行，除非另外指出或與上下文明顯相悖。本文中任何和全部的實(shí)例或示例性語言(舉例來說，例如)只是旨在更好地闡述發(fā)明且對發(fā)明的范圍不施加限制，除非另有聲明。在說明書中的任何語言不應(yīng)被解釋為將任何未限定的元素暗示成發(fā)明的實(shí)踐所必要的。

還應(yīng)理解，在說明書中明確或隱含公開的和/或在權(quán)利要求書中所限定的屬于結(jié)構(gòu)、組成和/或功能上相關(guān)的化合物的組的任何化合物、材料或物質(zhì)包括該組的個(gè)體代表和其所有組合。

正如本文所使用的，術(shù)語“裸金屬”是指尚未用本發(fā)明的轉(zhuǎn)化(conversion)或鈍化涂料組合物進(jìn)行處理且尚未上漆的金屬表面。正如本文所使用的，措辭“鈍化涂層”應(yīng)理解成與“轉(zhuǎn)化涂層”同義。

這里應(yīng)理解，任何已知的或工業(yè)使用的鈍化涂料組合物可用在本發(fā)明中。鈍化涂料組合物的實(shí)例包括含硅烷的涂料、金屬醇鹽涂料例如四乙醇鈦和四乙醇鋯、氟鋯酸涂料、和氟鈦酸涂料。

含硅烷的涂料為包括選自有機(jī)官能硅烷、有機(jī)官能硅烷的水解產(chǎn)物和有機(jī)官能硅烷的縮合物的至少一種化合物的涂料組合物。這里應(yīng)理解，含硅烷的涂料組合物可包括選自有機(jī)官能硅烷、水解產(chǎn)物和縮合物的兩種或更多種化合物的混合物。

在一種實(shí)施方式中，所述含硅烷的涂料組合物包括具有通式(I)的有機(jī)官能硅烷：

其中X為具有化合價(jià)的有機(jī)官能團(tuán)，其包括單-、雙-或多價(jià)基團(tuán)；R¹每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為最多12個(gè)碳原子、更特別地最多10個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子的線性的、支化的或環(huán)狀的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，且其任選地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子、例如作為非限制性實(shí)例的O、N、P、Cl、Br、I和S，前提是X和甲硅烷基的硅原子通過共價(jià)鍵鍵合R¹的碳原子而與R¹基團(tuán)鍵合，從而在有機(jī)官能團(tuán)X和甲硅烷基之間形成橋(bridge)；R²每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為烷基、烷氧基取代的烷基、芳基或芳烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子；R³各自獨(dú)立地為乙酰基、烷基、或烷氧基取代的烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子或氫；r為1-4的整數(shù)、更特別地1或2和最特別地1；且a為0、1或2，更特別地0或1和最特別地0。

式(I)的水解產(chǎn)物為其中至少一個(gè)R³獨(dú)立地為氫?？s合物為由通過Si-O-Si鍵鍵合在一起的至少兩種式(I)的水解產(chǎn)物的反應(yīng)形成的聚硅氧烷。

R¹的非限制性實(shí)例為亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞異丙基、亞丁基、亞異丁基、亞環(huán)己基和亞苯基。

在一種實(shí)施方式中，X為官能團(tuán)，例如作為非限制性實(shí)例的氨基、巰基、環(huán)氧丙氧基(縮水甘油氧基，glycidoxy)、環(huán)氧環(huán)己基、環(huán)氧環(huán)己基乙基、羥基、環(huán)硫化物、丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯、脲基、硫脲基、乙烯基、烯丙基、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸酯、醚、硫醚、二硫化物、三硫化物、四硫化物、五硫化物、六硫化物、黃原酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代碳酸酯、氰尿酸酯基(cyanurato)、異氰尿酸酯基、-NHC(＝O)OR⁵或–NHC(＝O)SR⁵，其中R⁵為包含1-12個(gè)碳原子、更特別地1-8個(gè)碳原子的單價(jià)烴基或-R¹Si(R²)_a(OR³)_3-a基團(tuán)，其中R¹每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為最多12個(gè)碳原子、更特別地最多10個(gè)碳原子、和最特別地最多8個(gè)碳原子的和任選地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子(例如，作為非限制性實(shí)例的O、N、P、Cl、Br、I和S)的線性的、支化的或環(huán)狀的二價(jià)有機(jī)基團(tuán),前提是-NHC(＝O)O-或–NHC(＝O)S-和甲硅烷基的硅原子通過共價(jià)鍵鍵合R¹的碳原子而與R¹基團(tuán)鍵合，從而在有機(jī)官能團(tuán)X和甲硅烷基之間形成橋；R²每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子的烷基、烷氧基取代的烷基、芳基、或芳烷基；R³各自獨(dú)立地為氫、乙?；?、烷基、或烷氧基取代的烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子或氫；且a為0、1或2，更特別地0或1，和最特別地0。

在一種實(shí)施方式中，本文的單價(jià)有機(jī)官能團(tuán)組包括但不限于-NH₂、-SH、-O-CH₂-C₂H₃O、-CH₂-CH₂-C₆H₉O、-C₆H₉O、-NR(C＝O)OR、-O(C＝O)NRR、-NR(C＝O)NR₂、(-N)(NR)(NR)C₃O₃，其中(-N)(NR)(NR)C³O³表示一價(jià)異氰尿酸酯環(huán)，C₂H₃O表示環(huán)氧乙烷，C₆H₉O表示7-氧雜-[4.1.0]環(huán)庚基，R每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10個(gè)碳原子的亞芳基(arylene)或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基(alkarylene)。

在本文的另一種實(shí)施方式中，本文的二價(jià)有機(jī)官能團(tuán)組包括但不限于氨基甲酸酯-(-)N(C＝O)OR、脲基-NR(C＝O)NR-、和二價(jià)異氰尿酸酯基(-N)₂(NR)C₃O₃，其中R獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10的亞芳基或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基。

在本文的又一種實(shí)施方式中，本文的三價(jià)有機(jī)官能團(tuán)組包括但不限于,氨基甲酸酯(-)₂NC(＝O)O、脲基(-)₂NC(＝O)NR-和三價(jià)異氰尿酸酯基(-N)₃C₃O₃，其中R每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10個(gè)碳原子的亞芳基、或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基。

在本文的另外實(shí)施方式中，本文的四價(jià)有機(jī)官能團(tuán)組包括但不限于脲基(-)₂N(C＝O)N(-)₂。

在具體的實(shí)施方式中，有機(jī)官能硅烷為單價(jià)脲基-NR(C＝O)NR₂、二價(jià)脲基-NR(C＝O)NR-和(-)₂N(C＝O)NR₂、三價(jià)脲基(-)₂NC(＝O)NR-、四價(jià)脲基(-)₂N(C＝O)N(-)₂以及三價(jià)異氰尿酸酯基(-N)₃C₃O₃，其中R獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10的亞芳基、或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基。

在具體的實(shí)施方式中，r為1-4、和特別地2-4、和更特別地3-4的整數(shù)。

在一種實(shí)施方式中，含硅烷的涂料溶液包含具有通式(II)的脲基硅烷：

或這樣的硅烷的縮合物，其中R每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10個(gè)碳原子的亞芳基、或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基，R¹每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為最多12個(gè)碳原子、更特別地最多10個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子且任選地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子(例如作為非限制性實(shí)例的O、N、P、Cl、Br、I和S)的線性的、支化的或環(huán)狀的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)；R²每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為烷基、烷氧基取代的烷基、芳基、或芳烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子；R³各自獨(dú)立地為氫、乙?；?、烷基、或烷氧基取代的烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子、或氫；且a為0、1或2，更特別地0或1，和最特別地0。

式(II)的縮合物具有通式(III)：

其中R每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地選自氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、3-10個(gè)碳原子的環(huán)烷基、2-6個(gè)碳原子的烯基、6-10個(gè)碳原子的亞芳基或7-12個(gè)碳原子的亞烷芳基，R¹每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為最多12個(gè)碳原子、更特別地最多10個(gè)碳原子、和最特別地最多8個(gè)碳原子且任選地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子(例如作為非限制性實(shí)例的O、N、P、Cl、Br、I和S)的線性的、支化的或環(huán)狀的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)；R²每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為烷基、烷氧基取代的烷基、芳基、或芳烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子、和最特別地最多8個(gè)碳原子；R³各自獨(dú)立地為氫、乙?；⑼榛?、或烷氧基取代的烷基，其各自包含最多16個(gè)碳原子、更特別地最多12個(gè)碳原子和最特別地最多8個(gè)碳原子、或氫；和a每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為0、1或2，更特別地0或1，和最特別地0；b每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為1、2或3，更特別地2或3，前提是a+b＝3，和n為2-25、更特別地2-8和最特別地3-5。

優(yōu)選地，R為氫，R¹為亞甲基、亞乙基或亞丙基，且R³單獨(dú)地選自氫、乙基、甲基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基和乙?；?/p>

用在發(fā)明中的特別優(yōu)選的脲基硅烷為具有通式(IV)的γ-脲基丙基三甲氧基硅烷：

該化合物以名稱“Silquest A-1524Silane”可購自Momentive Performance Materials。3-脲基丙基三乙氧基硅烷還可用來制備其中Si-OCH₃基團(tuán)的至少一個(gè)與水反應(yīng)而形成Si-OH基團(tuán)的水解產(chǎn)物、或其中至少兩種水解產(chǎn)物彼此反應(yīng)而形成聚硅氧烷的縮合物。純的3-脲基丙基三乙氧基硅烷為蠟樣固體材料?？墒褂萌軇﹣砣芙馑鱿灅庸腆w。將可購買的3-脲基丙基三乙氧基硅烷溶解在甲醇中，且結(jié)果，它不是純的化合物而包含連接到同一硅原子的甲氧基和乙氧基兩者。當(dāng)全部水解時(shí)，水解產(chǎn)物當(dāng)完全水解時(shí)為3-脲基丙基硅烷三醇。

在本文的一種實(shí)施方式中，用來制備所述含硅烷的涂料組合物或所述水解產(chǎn)物或所述縮合物的有機(jī)官能硅烷選自乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基硅烷)、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(丙烯酰氧丙基)甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三乙氧基硅烷、γ-硫代辛?；籽趸柰?、γ-硫代辛?；已趸柰?、雙-(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫烷、雙-(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基二甲氧基乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲氧基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基甲氧基乙氧基硅烷、γ-氨基甲酸酯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基甲酸酯基丙基三乙氧基硅烷、異氰尿酸酯丙基三甲氧基硅烷、雙-(三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、雙-(三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、2-氰基乙基三甲氧基硅烷、2-氰基乙基三乙氧基硅烷及其組合。

在一種具體的實(shí)施方式中，用來制備所述含硅烷的涂料組合物或所述水解產(chǎn)物或所述縮合物的有機(jī)官能硅烷選自γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基二甲氧基乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲氧基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基甲氧基乙氧基硅烷、N,N'-雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N'-雙-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N'-雙-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N'-雙-(3-二異丙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N-雙-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N-雙-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N-雙-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N-雙-(3-二異丙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N'-三-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N'-三-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N'-三-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N'-三-(3-二異丙氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N,'N'-四-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N,'N'-四-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N,'N'-四-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、N,N,N,'N'-四-(3-二異丙氧基甲基甲硅烷基丙基)脲、三-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)異氰尿酸酯及其組合。

在一種具體的實(shí)施方式中，用來制備所述含硅烷的涂料溶液或所述水解產(chǎn)物或所述縮合物的有機(jī)官能硅烷選自γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基二甲氧基乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲氧基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基甲基甲氧基乙氧基硅烷及其組合。

在本文的一項(xiàng)其它實(shí)施方式中，包括有機(jī)官能硅烷、水解產(chǎn)物或縮合物的至少一種的含硅烷的涂料組合物具有特別地小于1重量％、更特別地小于0.2重量％、甚至更特別地小于0.05重量％、和最特別地小于0.01重量％的HAP水平的有害的空氣污染物(HAP)，所述重量％基于組合物的總重量。

HAP的除去可通過用惰性氣體例如作為非限制性實(shí)例的氮?dú)膺M(jìn)行噴灑而實(shí)現(xiàn)。在一種更具體的實(shí)施方式中，這樣的噴灑可進(jìn)行2-96小時(shí)、更特別地4-72小時(shí)、甚至更特別地6-48小時(shí)和最特別地8-24小時(shí)的時(shí)間段。在本文的另一種實(shí)施方式中，這里可用來除去HAP的一些其它技術(shù)為減壓和/或蒸餾。

在一種具體的實(shí)施方式中，這里的HAP為用在油漆中的已經(jīng)在美國的1990的Clean Air Act Amendments中被確認(rèn)為HAP的任意化合物。在一種具體的實(shí)施方式中，HAP可為通過上述的有機(jī)官能硅烷(a)的水解形成的副產(chǎn)物。在一種具體的實(shí)施方式中，HAP包括乙酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、烯丙基氯、苯胺、苯、1,3-丁二烯、己內(nèi)酰胺、兒茶酚、枯烯、1,2-二氯乙烷、二氯乙醚、二乙醇胺、二甲基氨基-偶氮苯、二甲基甲酰胺、二甲基鄰苯二甲酸酯、表氯醇、丙烯酸乙酯、乙基苯、二溴乙烷、亞乙基亞胺、甲醛、六氯苯、正己烷、氫醌、異佛爾酮、馬來酸酐、甲醇、甲乙酮、甲基異丁基酮、二氯甲烷、萘、硝基苯、2-硝基丙烷、五氯苯酚、苯酚、環(huán)氧丙烷、苯乙烯、1,1,2,2-四氯乙烷、甲苯、2,4-甲苯二異氰酸酯、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、2,4,6-三氯苯酚、醋酸乙烯酯、氯乙烯、二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯及其組合。一個(gè)實(shí)例是通過γ-脲基丙基三甲氧基硅烷的水解而釋放甲醇。

所述組合物中HAP的量通過其中向稱過量的(weighed amount)內(nèi)標(biāo)物加入稱過量的組合物以對HAP的量進(jìn)行定量的氣相色譜法而確定。所述組合物中HAP的確認(rèn)是由HAP組分的保留時(shí)間確定的，其使用純的HAP標(biāo)準(zhǔn)物測定。各HAP組分的響應(yīng)因子使用稱過的純的HAP標(biāo)準(zhǔn)物樣品和稱過的內(nèi)標(biāo)物樣品通過氣相色譜而確定。所述內(nèi)標(biāo)物為具有不同于存在于所述組合物中的HAP、有機(jī)官能硅烷、水解產(chǎn)物和/或縮合物的保留時(shí)間的有機(jī)化合物，且其可溶于所述組合物中。

在另一具體的實(shí)施方式中，包含有機(jī)官能硅烷、水解產(chǎn)物或縮合物的至少一種的含硅烷的涂料組合物基于所述組合物的總重量具有特別地小于1重量％、更特別地小于0.2重量％、甚至更特別地小于0.05重量％和最特別地小于0.01重量％的HAP水平，且其揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)少。VOC為參與任何大氣光化學(xué)反應(yīng)的任何有機(jī)化合物；其是除美國Environmental Protection Agency(EPA)指定為具有可忽略的光化學(xué)反應(yīng)性的那些之外的任何有機(jī)化合物。在一種更具體的實(shí)施方式中，VOC可選自甲醇、乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、叔丁醇及其組合。在本文的另外的實(shí)施方式中，低的VOC是特別地小于10重量％、更特別地小于5重量％、甚至更特別地小于2重量％和最特別地小于1重量％水平的VOC，所述重量％基于所述組合物的總重量。

在涂料應(yīng)用中，例如在施加到金屬表面的涂料的應(yīng)用中，VOC是根據(jù)EPA Method 24在對除去的溶劑和水進(jìn)行校正的情況下由非揮發(fā)性物百分比計(jì)算的。非揮發(fā)性內(nèi)容物基于ASTM標(biāo)準(zhǔn)D2369和D3960進(jìn)行測量。在一種實(shí)施方式中，將稱重的材料樣品放置在盤中并將其置于110℃的對流烘箱中1小時(shí)。然后確定盤中的剩余重量。通過從稱重的樣品減去盤中的剩余重量并然后將差值除以稱重的樣品量而確定VOC。VOC百分比通過將商值乘以100％而確定。

在一種實(shí)施方式中，含硅烷的涂料組合物還包括包含膠體氧化物的溶膠例如金屬氧化物溶膠或二氧化硅溶膠。在某種實(shí)施方式中，溶膠優(yōu)選包括二氧化硅和/或氧化鈰粒子。在發(fā)明的優(yōu)選方面中，向所述含硅烷的涂料組合物加入穩(wěn)定劑以增加產(chǎn)品穩(wěn)定性和保質(zhì)期。

二氧化硅溶膠材料包括水性膠體二氧化硅，其優(yōu)選具有酸性pH。示例性的二氧化硅溶膠材料可購自Cabot Corporation和其它供應(yīng)商例如Wacker Chemie、Degussa、Nissan Chemical及Nalco Chemical Company。有效的二氧化硅溶膠的實(shí)例Cab-O-Sperse A205為高純度的氣相二氧化硅(蒸氣沉積二氧化硅，fumed silica)在去離子水中的水性分散液。該溶膠具有約5-7的pH和約12％的固體含量。粘度<100cPs，且比重為約1.07。

示例性氧化鈰溶膠也是可購買的。通常，這些包括在水性膠體懸浮液中的氧化鈰粒子。作為示例可提到的可購買的氧化鈰溶膠包括膠體氧化鈰硝酸鹽(cerium oxide nitrate)和氧化鈰醋酸鹽(cerium oxide acetate)，兩者可從Rhodia獲得，和可從Nyacol Nano Technologies Inc獲得的那些。優(yōu)選的氧化鈰醋酸鹽溶膠包括約20％的氧化鈰粒子。示例性的氧化鈰溶膠包括具有小于約100nm的粒度的那些。示例性的pH在約1-9的水平。還可提到其它金屬氧化物溶膠例如ZnO、ZrO₂、TiO₂和Al₂O₃。

在又一種實(shí)施方式中，含硅烷的涂料組合物還包括穩(wěn)定劑?？商岬胶芏喾€(wěn)定劑作為示例。例如，醇、二醇、三醇、多元醇、二醇醚、酯、酮、吡咯烷酮和聚醚硅烷是示例性的。具體的穩(wěn)定劑包括：乙醇、1-丙醇、2-丙醇(異丙醇)、2-甲基-1-丙醇(異丁醇)、2-甲基-2-丙醇(叔丁醇)、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、2,2-二甲基-1-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、4-甲基-2-戊醇；二醇，其包括：丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇)、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇、聚(乙二醇)、一縮二丙二醇、二縮三丙二醇、聚(丙二醇)、1,5-戊二醇、酯二醇204、2,2,4-三甲基戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇，甘油，甘油乙氧基化物(glycerol ethoxylate)，甘油乙氧基化物和丙酸三醇(丙氧基化三醇，propoxylate triol)的共聚物，甘油丙氧基化物，季戊四醇，二醇醚例如1-甲氧基-2-丙醇(丙二醇甲基醚)、1-乙氧基-2-丙醇、1-丙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丙氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇(丁基卡必醇)、二(丙二醇)丁基醚、甲氧基三甘醇(三(乙二醇)單甲基醚)、乙氧基三甘醇(三(乙二醇)單乙基醚)、丁氧基三甘醇(三(乙二醇)單丁基醚、甲氧基聚乙二醇(聚(乙二醇)甲基醚)、聚(乙二醇)丁基醚、聚(乙二醇)二甲基醚、聚(乙二醇-共-丙二醇)、聚(乙二醇-共-丙二醇)單丁基醚、聚(丙二醇)單丁基醚、二(丙二醇)二甲基醚；酯，包括醋酸甲酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯、醋酸2-甲氧基乙酯、醋酸2-乙氧基乙基酯、醋酸2-丁氧基乙基酯、醋酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、醋酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙基酯、醋酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙基酯、乙二醇二醋酸酯、二縮三乙二醇二醋酸酯、丙二醇甲基醚醋酸酯(1-甲氧基-2-丙醇醋酸酯)、丙二醇乙基醚醋酸酯；和酮，包括丙酮、甲乙酮、2,4-戊烷二酮、雙丙酮醇；以及聚醚硅烷，包括Silquest A-1230。

另外，可包括C₁-C₄烷氧基化的硅烷化合物作為所述含硅烷的涂料溶液的任選的佐劑(輔助劑)以提供另外的Si-O鍵。這些佐劑化合物可由式(V)表示：

其中R²⁶具有1-10個(gè)碳原子的一價(jià)烴基或OR²⁷，和R²⁷各自獨(dú)立地選自C₁-C₄烷基。具體的實(shí)例包括正硅酸四乙基酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷。這些佐劑化合物會在溶液中水解而提供Si-O鍵的來源。

在另一種實(shí)施方式中，所述含硅烷的涂料組合物包括：

(a)0.01-80重量％的脲基硅烷和/或其水解產(chǎn)物形式；

(b)0.001-36重量％的膠體金屬氧化物和/或二氧化硅溶膠粒子；和，

(c)任選的以最高25重量％的量存在的穩(wěn)定添加劑；和

(d)任選的以最高25重量％的量的烷氧基化的硅烷化合物和/或其水解產(chǎn)物；

(e)任選的以最高2重量％的量的pH調(diào)節(jié)劑；和

(f)剩余物為水，

其中重量％基于含硅烷的涂料組合物的總重量。所述組合物重量總共為100重量％。溶膠組合物的pH可優(yōu)選地在1-7、更特別地3-6.5的范圍內(nèi)。

在另一種實(shí)施方式中，含硅烷的涂料組合物具有以下范圍(以重量％計(jì))的組分：

(a')3-60重量％的脲基硅烷和/或其水解產(chǎn)物形式；

(b')0.001-10wt％的Si和/或Ce的氧化物粒子；

(c')1-15重量％的穩(wěn)定劑；

(d')1-15重量％的佐劑；

(e')最高2wt％的pH調(diào)節(jié)劑；和

(f')剩余物為水，其中重量％基于含硅烷的涂料組合物的總重量。

在一種實(shí)施方式中，含硅烷的涂料溶液還包含不會干擾所述涂料組合物的水溶性有機(jī)染料(e)。具體地，水溶性有機(jī)染料(e)在25℃的溫度下在至少48小時(shí)的時(shí)間段、更特別地以48小時(shí)到至少18月的時(shí)間段不會形成沉淀物或?qū)е滤鰬腋∫耗z化。在一種實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)不會導(dǎo)致膠體金屬氧化物的水性膠體懸浮液、特別地氧化鈰水性膠體懸浮液不穩(wěn)定。在一種實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)是這樣的：其具有醋酸根反荷粒子。在本文的另一種實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)是穩(wěn)定的，這意味所述染料在25℃溫度下在至少48小時(shí)的時(shí)間段、更特別地以48小時(shí)到至少18月的時(shí)間段不會形成沉淀物或?qū)е滤鰬腋∫耗z化。

在一種具體的實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)具有正電荷和源自包括1-6個(gè)碳原子、更特別地1-3個(gè)碳原子的羧酸(例如作為非限制性實(shí)例的甲酸、醋酸等)的反荷粒子。

在一種非限制性實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)具有如下通式(VI)：

其中:

G¹為具有1-20個(gè)碳原子和包含至少一個(gè)氧或氮雜原子的有機(jī)基團(tuán)；

A為氮原子或(-)₃C-R^*，其中R^*為選自具有最多10個(gè)碳原子的烷基、環(huán)烷基、烯基、芳烷基或芳基的一價(jià)基團(tuán)；

R⁶為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、羥烷基、烷氧基烷基、環(huán)烷基、任選地被鹵素或烷氧基取代的芳烷基、任選地被鹵素或烷氧基取代的芳基、氰烷基、氨基甲酸酯基烷基或烷氧羰基烷基，或氫；

R⁷為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺?；蚍蓟酋；?，或氫；

R⁸為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺?；?、芳基磺酰基或氨基磺?；?，或氫；

R⁹為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺?；蚍蓟酋；?，或氫；

R¹⁰為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、烷氧基、芳基烷基磺?；蚍蓟酋；驓?；

R¹¹為包含最多10個(gè)碳原子的烷基、羥烷基、烷氧基烷基、環(huán)烷基、任選地被鹵素或烷氧基取代的芳烷基、任選地被鹵素或烷氧基取代的芳基、氰基烷基、氨基甲酸酯基烷基或烷氧基羰基烷基，或氫；

R¹²為包含1-6個(gè)碳原子的烷基或氫；和

n為1-3的整數(shù)、更特別地1或2、和最特別地1。

在一種實(shí)施方式中，G¹為如下通式(VII)的一價(jià)有機(jī)基團(tuán)：

其中:

R¹³為包含1-6個(gè)碳原子的烷基或烷氧基、鹵素、氫，或與R¹⁴一起形成包含最多16個(gè)碳原子的稠合芳基或包含最多16個(gè)碳原子的具有鍵合到結(jié)構(gòu)(VII)的芳環(huán)的-O-CH₂-O-基團(tuán)或-O-CH₂CH₂-O-基團(tuán)的環(huán)；

R¹⁴為包含1-6個(gè)碳原子的烷基或烷氧基、氫、鹵素、羧基、烷氧羰基、氨基羰基、氨基甲酸酯基、磺?；?、烷基磺?；?、氨基磺?；蚺cR¹³或R¹⁵一起形成包含最多約16個(gè)碳原子的稠合芳基或包含最多16個(gè)碳原子的具有鍵合到結(jié)構(gòu)(V)的芳環(huán)的-O-CH₂-O-基團(tuán)或-O-CH₂CH₂-O-基團(tuán)的環(huán)；

R¹⁵為1-約6個(gè)碳原子的烷基或烷氧基、鹵素或氫，或與R¹⁴或R¹⁶一起形成包含最多約16個(gè)碳原子的稠合芳基，或與R¹⁴或R¹⁶一起形成包含最多約16個(gè)碳原子的具有鍵合到結(jié)構(gòu)(V)的芳環(huán)的-O-CH₂-O-基團(tuán)或-O-CH₂CH₂-O-基團(tuán)的稠合環(huán)，或源自2H-[1,2,3]三唑的2-約12個(gè)碳原子的一價(jià)基團(tuán)；

R¹⁶為1-約6個(gè)碳原子的烷基或烷氧基、鹵素或氫，或與R¹⁵一起形成包含最多16個(gè)碳原子的稠合芳基或包含最多約16個(gè)碳原子的具有鍵合到結(jié)構(gòu)(V)的芳環(huán)的-O-CH₂-O-基團(tuán)或-O-CH₂CH₂-O-基團(tuán)的環(huán)；和

R¹⁷為1-約6個(gè)碳原子的烷基、氫或任選地被最多約8個(gè)碳原子的烷基或烷氧基所取代的苯基。

在另一種實(shí)施方式中，G¹為如下通式(VIII)的一價(jià)有機(jī)基團(tuán)：

其中:

R¹⁸、R¹⁹、R²⁰、R²¹和R²²各自獨(dú)立地為1-6個(gè)碳原子的烷基或氫。

在另一種非限制性實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料(e)具有如下通式(IX)：

其中：

R¹²為包含1-6個(gè)碳原子的烷基或氫；

R²³為氫、1-6個(gè)碳原子的烷基、6-10個(gè)碳原子的芳基、7-12個(gè)碳原子的芳烷基或6-12個(gè)碳原子的被羥基羰基(-C(＝O)OH)或烷氧基羰基(-C(＝O)OR²⁶)取代的芳基，其中R²⁶為1-4個(gè)碳原子的烷基；

R²⁴為氫、包含1-6個(gè)碳原子的烷基、羥基或具有結(jié)構(gòu)-NR²⁷R²⁸的氨基，其中R²⁷和R²⁸各自獨(dú)立地為氫或1-6個(gè)碳原子的烷基；

R²⁵為氫、包含1-6個(gè)碳原子的烷基、羥基或具有結(jié)構(gòu)-NR²⁷R²⁸的氨基，其中R²⁷和R²⁸各自獨(dú)立地為氫或1-6個(gè)碳原子的烷基；和

m為1-3的整數(shù)、更特別地1或2、和最特別地1。

在本文的一種另外的實(shí)施方式中，水溶性有機(jī)染料源自夾氧雜蒽(xanthenylium)、1H-苯并咪唑、3H-吲哚、2-亞烯丙基-2,3-二氫-1H-吲哚和/或苯并呋喃。

這里使用的水溶性有機(jī)染料可選自Amezine Rhodamine B Liquid、Amezine Brilliant R Red P Liquid、Amewhite BAC Liquid及其組合。

這里使用的水溶性有機(jī)染料可為發(fā)熒光的染料或者僅為可見光染料。應(yīng)理解發(fā)熒光的染料對于肉眼仍可以是可見的，但是可見光染料將是這樣的：其不包含發(fā)熒光的組分。

如果水溶性有機(jī)染料為可見光染料，則它是這樣的：其在基底上的期望厚度的涂層中在可見光下可具有通過眼睛可明顯察覺的特征顏色。這將容許定性地確定在基底上是否存在涂層、連同根據(jù)本文的本發(fā)明的方法量化涂層厚度的能力。

如果水溶性有機(jī)染料為發(fā)熒光的染料，則它是這樣的：它甚至當(dāng)少量染料用在穩(wěn)定的懸浮液中時(shí)或在穩(wěn)定的懸浮液(涂料組合物)非常稀的情況下也產(chǎn)生可察覺的熒光。導(dǎo)致所述染料發(fā)熒光的光的波長應(yīng)該不同于當(dāng)所述染料發(fā)熒光時(shí)從其發(fā)出的光的波長。這保證了測量所述熒光的強(qiáng)度時(shí)不存在因用于使所述染料發(fā)熒光的光產(chǎn)生的不應(yīng)有的干擾。

在一種實(shí)施方式中，穩(wěn)定的懸浮液可還包括水、特別地去離子水。

在一種實(shí)施方式中，所述基底選自冷軋鋼、熱浸鍍鋅鋼、電鍍鋅鋼、鋁、鎂、鋅合金、鍍鋅鋼和其它金屬。

在一種具體的實(shí)施方式中，用于確定金屬基底的表面上的鈍化涂料組合物的重量的方法包括：

(i)制備具有不同濃度的以上組分(a)-(f)的至少一種的一系列鈍化涂料組合物；

(ii)用前述鈍化涂料組合物各自涂覆相同的或不同的金屬基底；

(iii)任選地，當(dāng)施加到各金屬基底時(shí)在相同的、任何已知的或常規(guī)的在線涂覆過程中使用的干燥條件下干燥所述鈍化涂料組合物；

(iv)確定各個(gè)經(jīng)涂覆的金屬基底或通過所述組合物涂覆的區(qū)域的表面上的鈍化涂料組合物的量，所述鈍化涂料組合物的量使用如下方程式以重量分析進(jìn)行確定，

如果所述基底僅一面被涂覆，則鈍化涂料組合物的重量＝(w²-w¹)/(經(jīng)涂覆的表面的面積)，或

如果所述基底的兩面被涂覆，則鈍化涂料組合物的重量＝(w²-w¹)/(2)(經(jīng)涂覆的表面的面積)；

或者，鈍化涂料組合物的量通過使用XRF方法確定，在該方法中使用XRF標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線來導(dǎo)出最小二乘法線性回歸方程式；

(v)獲取已知鈍化組合物重量的各鈍化涂覆的基底的FTIR譜圖，和對與特定官能團(tuán)相關(guān)的峰進(jìn)行積分以得到吸光度(吸收率，absorbance)的積分；

(vi)將鈍化涂料組合物的重量相對于吸光度的積分進(jìn)行繪圖，并計(jì)算最小二乘法線性回歸方程式；

(vii)通過獲得FTIR譜圖在線測量鈍化涂料組合物的重量，并對與所述官能團(tuán)相關(guān)的譜圖進(jìn)行積分以得到吸光度的積分；

(viii)使用步驟(vi)的方程式計(jì)算金屬基底上的鈍化涂料組合物的重量。

可通過任何已知的或常規(guī)的施涂技術(shù)例如噴霧、浸沒或滾涂以間歇或連續(xù)操作將鈍化涂料組合物施涂到所述基底的表面。鈍化涂料組合物在施涂時(shí)的溫度典型地為10℃-85℃，和優(yōu)選地為15℃-60℃。

連續(xù)操作典型地用在卷材涂覆工業(yè)中且還用于輥涂(mill application)。在卷材工業(yè)中，將基底進(jìn)行清潔和沖洗，并然后經(jīng)常通過使用化學(xué)涂覆機(jī)的滾涂將其與涂覆溶液接觸。然后，將經(jīng)涂覆的帶通過加熱干燥，并通過已知的或常規(guī)的卷材涂覆工藝進(jìn)行上漆和烘烤。涂料組合物溶液的輥涂可通過浸沒、噴霧或滾涂施涂到剛剛制造的金屬基底的一個(gè)或兩個(gè)表面。過多的鈍化涂料組合物典型地通過擠壓輥(wringer rolls)除去。在已經(jīng)將鈍化涂料組合物施涂到金屬表面之后，將所述金屬在室溫或在升高的溫度下進(jìn)行干燥以除去水和促進(jìn)組分本身之間和與表面之間的縮合反應(yīng)，從而在基底的表面上形成干燥且固化的鈍化涂料組合物。替代地，可將涂覆的金屬基底在65℃-125℃下加熱2-約60秒以制造具有鈍化涂料組合物的干燥殘留物的涂覆的基底。如果已經(jīng)通過熱熔融制造工藝加熱所述基底，則不需要對涂覆的基底進(jìn)行后續(xù)加熱來促進(jìn)干燥。用于干燥鈍化涂料組合物的溫度和時(shí)間將取決于鈍化涂料組合物的特性和基底的類型。

在將鈍化涂料組合物沉積到所選擇的金屬基底的表面上之前，典型地通過將所述表面充分清潔和除油(degrease)而從金屬表面除去雜質(zhì)。所述表面可通過物理手段例如通過機(jī)械磨蝕、或通過化學(xué)手段來清潔，例如通過用可購買的堿性或酸性清潔劑(例如偏硅酸鈉和氫氧化鈉)對表面進(jìn)行清潔或除油。清潔劑的非限制性實(shí)例為CHEMKEEN 163，一種磷酸鹽清潔劑，其可從PPG Industries，Inc.of Pittsburgh，Pennsylvania購買。在清潔步驟之后，經(jīng)常用水、特別是去離子水對金屬基底進(jìn)行沖洗，以除去任何殘留物。所述金屬基底可使用氣刀通過將水急驟餾出、通過將所述基底短暫地暴露于高溫、或通過使所述基底通過橡膠覆面擠干輥之間而進(jìn)行空氣干燥。

在本文的又一具體實(shí)施方式中，將本文描述的鈍化涂料組合物施涂到所述金屬表面以得到每平方英尺的涂覆表面大于或等于0.5毫克(5毫克/平方米)的鈍化涂料組合物的重量，更特別地以每平方英尺0.5-500毫克(5.4-5,400毫克/平方米)的鈍化涂料組合物的重量、更具體地每平方英尺3-300毫克(32-3,200毫克/平方米)的重量施涂到涂覆的金屬表面。

在將鈍化涂料組合物施涂到基底上之后，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法在室溫下或通過暴露于高溫將所述涂料干燥和/或固化。

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物由代表期望的鈍化涂料組合物的重量范圍的在基底上具有預(yù)定鈍化涂料組合物重量的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)樣品產(chǎn)生。優(yōu)選的是，采用具有八個(gè)校準(zhǔn)樣品的統(tǒng)計(jì)上更有效的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物，該八個(gè)校準(zhǔn)樣品包括兩個(gè)空白基底的校準(zhǔn)樣品、兩個(gè)代表目標(biāo)鈍化涂料組合物重量的校準(zhǔn)樣品、兩個(gè)代表低鈍化涂料組合物重量的校準(zhǔn)樣品和兩個(gè)代表高鈍化涂料組合物重量的校準(zhǔn)樣品。這些校準(zhǔn)樣品可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的涂覆方法制備。

FTIR能譜可通過入射余角裝置或衰減全反射裝置測量。在一種實(shí)施方式中，入射余角在5-89度、更特別地60-89度和最特別地75-89度的范圍內(nèi)。在某實(shí)施方式中，入射余角裝置和基底之間的距離在0-5cm、更特別地0-2.5cm、最特別地0-1cm的范圍內(nèi)。

FTIR能譜可通過手持式光譜儀或自立式光譜儀測量。可購買的FTIR光譜儀的實(shí)例包括Agilent的4100ExoScan。

在又一種實(shí)施方式中，F(xiàn)TIR譜圖的積分使用入射余角裝置或衰減全反射裝置通過對1220.3-818.5cm^-1的IR峰進(jìn)行積分而獲得，其中入射余角在5-89度、更特別地60-89度、和最特別地75-89度的范圍內(nèi)，入射余角裝置和基底之間的距離在0-5cm、更特別地0-2.5cm、和最特別地0-1cm的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的方法當(dāng)具有鈍化涂料組合物的基底為移動(dòng)的卷線時(shí)是尤其有用的。金屬基底表面上的干燥的鈍化涂料組合物的量的測量是在移動(dòng)的卷線上或在重量測量期間以預(yù)定量的采集時(shí)間停止的卷線上進(jìn)行的。大于30秒的過長的采集時(shí)間可導(dǎo)致卷線的生產(chǎn)率損失。本發(fā)明的采集時(shí)間小于30秒、更特別地小于5秒、和最特別地小于一秒。

本發(fā)明的方法特別適宜用于測量0到大于500毫克/平方米、更特別地10到大于500毫克/平方米、和最特別地20到大于500毫克/平方米(mg/m²)的范圍內(nèi)的鈍化涂料組合物的重量。注意，在FTIR測量之前應(yīng)該將具有鈍化涂料組合物的基底基本干燥。

發(fā)明的各特征通過以下呈現(xiàn)的實(shí)施例進(jìn)行說明。

實(shí)施例

含硅烷的鈍化涂料組合物的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物1-10的制備

通過混合蒸餾水和23重量％的在水中的膠體二氧化鈰醋酸鹽而制備五種鈍化涂料組合物。將混合物攪拌2分鐘，然后加入3-脲基丙基三甲氧基硅烷和在環(huán)境溫度下在充分?jǐn)嚢柚辽?5分鐘以保證硅烷充分水解。所得的硅烷槽液(bath solution)是透明且無色的，并將其在涂覆加工期間保持在環(huán)境溫度下。23重量％的在水中的膠體二氧化鈰醋酸鹽、3-脲基丙基三甲氧基硅烷和水的量記錄在表1和2中。

選擇兩種類型的金屬基底，用所述硅烷槽液進(jìn)行處理。所述基底為冷軋鋼(CRS)和熱浸鍍鋅鋼(HDG)。CRS和HDG面板獲自ACT Laboratories。金屬基底通過浸到pH 12的標(biāo)準(zhǔn)堿性清潔液中和用去離子水沖洗來清潔直至獲得不具有水膜殘跡(water break free)的表面。所述金屬基底在室溫下干燥。

使用分析天平稱重金屬基底，其中該重量記為w¹，在硅烷槽液中浸沒5秒，在100℃干燥10分鐘，且然后再次稱重，其中該重量記為w²。所述表面上的干燥的含硅烷的涂料的量通過將w¹減去w²、和然后將差值除以涂覆的金屬板的表面積的2倍來計(jì)算。考慮到金屬基底的兩面包含干燥的硅烷膜，將所述重量除以2。然后將干燥的含硅烷的涂料的量以毫克/平方米(mg/m²)報(bào)告。所述量記錄在表1和2中。

使用XRF通過分離Si峰檢測和分析CRS和HDG基底上的硅。在所述分析中使用的儀器為X-射線熒光(XRF)儀器，即使用焦點(diǎn)(Focus)-5+檢測器的Oxford Twin X，其可獲自O(shè)xford Instruments。儀器設(shè)置為750μA的管電流、4kV的電壓、1.35-2.12keV的峰積分、和60秒的累積時(shí)間。所報(bào)告的記為cps的強(qiáng)度是五次測量結(jié)果的平均值。讀取結(jié)果記錄在表1和2中。

各金屬基底的使用XRF方法的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線通過將干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)相對于信號(cps)積分繪圖、計(jì)算最小二乘法線性回歸而構(gòu)建。CRS和HGD的線性方程式為：

干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)

＝0.202X(積分，cps)+30.61(對于CRS基底)；和

干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)

＝0.211X(積分，cps)–204.9(對于HDG基底)。

表1在CRS基底上使用XRF方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線所使用的數(shù)據(jù)。

表2.在HDG基底上使用XRF方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線所用的數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上方法在CRS和HDG基底上制造一組新的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物，除了含硅烷的槽液(bath)的量具有不同的濃度。干燥的含硅烷的涂料的量使用XRF方法確定，并以毫克/平方米進(jìn)行報(bào)告。然后使用4100ExoScan FTIR Grazing Angle Reflectance對干燥的含硅烷的涂料進(jìn)行分析。該儀器可獲自Agilent。所積分的區(qū)域中的IR譜圖為1220.3-818.5cm^-1。檢測器和基底之間的距離小于2cm，且采集時(shí)間為1秒。吸光度的積分記錄在表3和4中。圖1說明強(qiáng)度(吸光度的積分)隨濃度的變化對于標(biāo)準(zhǔn)物2-5發(fā)生改變。在該區(qū)域中出現(xiàn)的峰與Si-O鍵有關(guān)。具體地，在900-1000cm^-1區(qū)域中的峰與Si-OH和Si-O-金屬的吸收有關(guān)，在1150cm^-1區(qū)域中的峰和Si-O-Si的吸收有關(guān)，且在1200cm^-1區(qū)域中的峰與Si-O-CH₃有關(guān)。通過使用由Agilent提供的該儀器的軟件得到在這些峰下的吸光面積(積分)。

表3.在CRS基底上使用FTIR方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線所使用的數(shù)據(jù)。

表4.在HDG基底上使用FTIR方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線所使用的數(shù)據(jù)。

各金屬基底的使用FTIR方法的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線通過將干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)相對于信號(cps)積分繪圖和計(jì)算最小二乘法線性回歸而構(gòu)建。CRS和HGD的線性方程式為：

干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)

＝56.20X(積分，Abs)-40.16(對于CRS基底)；和

干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)

＝53.80X(積分，Abs)–46.60(對于HDG基底)。

使用來自標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線的方程式確定在涂覆的CRS或HDG基底上的干燥的含硅烷的涂料的濃度。如果使用不同的硅烷、氧化物和/或基底，則將需要更換新的校準(zhǔn)曲線。通過以預(yù)定的時(shí)間段短暫地停止生產(chǎn)線(line)或隨著生產(chǎn)線的移動(dòng)實(shí)施測量而在線進(jìn)行所述測量。FTIR方法的優(yōu)勢在于：以短的采集時(shí)間或連續(xù)地在線進(jìn)行測量，而XRF方法需要將從基底切下的小的樣品插入到離線工藝中的儀器內(nèi)。

包含四乙醇鈦的鈍化涂料組合物的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物的制備

通過混合蒸餾水與0.15％的冰醋酸和四乙醇鈦制備五種涂料組合物。將混合物攪拌30分鐘。所得的槽液是透明且無色的，并在涂覆加工期間保持在環(huán)境溫度下。

選擇兩種類型的金屬基底，用二氧化鈦槽液進(jìn)行處理。所述基底為CRS和HDG。CRS和HDG面板獲自ACT Laboratories。鋁合金面板獲自Q-Lab Corporation。金屬基底通過浸到pH 12的標(biāo)準(zhǔn)堿性清潔液中和用去離子水進(jìn)行沖洗直至獲得不具有水膜殘跡的表面。將金屬基底在室溫下干燥。

金屬基底使用分析天平進(jìn)行稱重，其中該重量記錄為w¹，將其在二氧化鈦槽液中浸沒5秒、在100℃干燥10分鐘和然后再次稱重，其中該重量記錄為w²。所述表面上的干燥的包含二氧化鈦的涂料的量通過將w¹減去w²、和然后將差值除以涂覆的金屬板的表面積的2倍而計(jì)算?？紤]到金屬基底的兩面包含干燥的二氧化鈦膜，將該重量除以2。然后，將干燥的包含二氧化鈦的涂料的量以毫克/平方米(mg/m²)報(bào)告。

然后使用4100ExoScan FTIR Grazing Angle Reflectance對干燥的包含二氧化鈦的涂料進(jìn)行分析。該儀器可購自Agilent。檢測器和基底之間的距離小于2cm，且采集時(shí)間為1秒。在400-1000cm^-1區(qū)域中的峰與Ti-O-Ti的拉伸模式(伸縮模式，stretching mode)有關(guān)。通過使用由Agilent提供的該儀器的軟件得到這些峰下的吸光度面積(積分)。

包含四乙醇鋯涂料的鈍化涂料組合物的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物的制備

通過混合蒸餾水與0.15％的冰醋酸和四乙醇鋯制備五種涂料組合物。將混合物攪拌30分鐘。所得的槽液是透明且無色的，并在涂覆加工期間保持在環(huán)境溫度下。

選擇兩種類型的金屬基底，用Zr槽液進(jìn)行處理。所述基底為CRS和HDG。CRS和HDG面板獲自ACT Laboratories。鋁合金面板獲自Q-Lab Corporation。金屬基底通過浸到pH 12的標(biāo)準(zhǔn)堿性清潔液中并用去離子水進(jìn)行沖洗直至獲得不具有水膜殘跡的表面。將該金屬基底在室溫下干燥。

金屬基底使用分析天平稱重，其中該重量記錄為w¹，將其在鋯槽液中浸沒5秒、在100℃干燥10分鐘、和然后再次稱重，其中該重量記錄為w²。所述表面上的干燥的包含鋯的涂料的量通過將w¹減去w²，然后將差值除以涂覆的金屬板的表面積的2倍而計(jì)算?？紤]到金屬基底的兩面包含干燥的鋯膜，將所述重量除以2。然后，干燥的包含鋯的涂料的量以毫克/平方米(mg/m²)報(bào)告。

然后使用4100ExoScan FTIR Grazing Angle Reflectance對干燥的包含氧化鋯的涂料進(jìn)行分析。該儀器獲自Agilent。檢測器和基底之間的距離小于2cm，且采集時(shí)間為1秒。在400-1000cm^-1區(qū)域中的峰與Zr-O-Zr的拉伸模式有關(guān)。通過使用由Agilent提供的該儀器的軟件得到這些峰的吸光度面積(積分)。

實(shí)施例1-3

在冷軋鋼(CRS)基底上測定包含脲基硅烷和氧化鈰的水性鈍化涂料組合物的重量

通過混合蒸餾水和23重量％的在水中的膠體二氧化鈰醋酸鹽制備三種鈍化涂料組合物。將混合物攪拌20分鐘，且然后加入3-脲基丙基三甲氧基硅烷，在環(huán)境溫度下充分?jǐn)嚢柚辽?5分鐘以保證硅烷的充分水解。所得的硅烷槽液是透明且無色的，且在涂覆加工期間保持在環(huán)境溫度下。脲基硅烷對23重量％的在水中的膠體二氧化鈰醋酸鹽的重量比為3.0份的脲基硅烷對1份的23重量％的在水中的膠體二氧化鈰醋酸鹽。改變硅烷和氧化鈰的濃度。

所述金屬基底為從ACT Laboratories獲得的冷軋鋼(CRS)面板。所述金屬基底通過浸到pH 12的標(biāo)準(zhǔn)堿性清潔液中、并用去離子水沖洗而清潔，直至獲得不具有水膜殘跡的表面。將所述金屬基底在室溫下干燥。將所述金屬基底在水性涂料(硅烷槽液)中浸沒5秒，然后在100℃干燥10分鐘。

干燥的包含硅烷的涂料的量使用XRF方法測定，并以毫克/平方米報(bào)告。然后使用4100ExoScan FTIR Grazing Angle Reflectance對干燥的含硅烷的涂料進(jìn)行分析。該儀器可從Agilent得到。所積分的區(qū)域中的IR譜圖在1220.3-818.5cm^-1。檢測器和基底之間的距離小于2cm，且采集時(shí)間為1秒。吸光度的積分記在表5中。使用這些吸光度，采用如下方程式計(jì)算干燥的硅烷膜的重量：

干燥的含硅烷的涂料的量(mg/m²)＝56.20(積分，Abs)-40.16(其從標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線圖獲得)。還報(bào)告了通過XRF方法測定的干燥的硅烷膜的量。數(shù)據(jù)表明FTIR方法可用來測定CRS基底的表面上的干燥的硅烷膜的量，且與通過XRF方法測定的量很好吻合。

表5.在CRS表面上的干燥的硅烷膜的量的測定。

這些實(shí)施例本質(zhì)上只應(yīng)解釋為示例性的且不希望以任何方式限制所附的權(quán)利要求。預(yù)料到，具有本領(lǐng)域普通技能的人員由于這種普通技能在所附權(quán)利要求的字面或等同范圍內(nèi)，因此能夠提出本文的主題和公開內(nèi)容所包含的顯而易見的變型。