Uso de carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario en revestimientos anticorrosivos de sustratos metálicos.

Un revestimiento anticorrosivo para un sustrato metálico que comprende

(a) al menos un carbonato de amonio cuaternario que tiene la fórmula

en la que R1 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo y R2 es un grupo alquilo C1-20opcionalmente sustituido con arilo,

o

un bicarbonato de amonio cuaternario que tiene la fórmula,

en la que R1 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo y R2 es un grupo alquilo C1-20opcionalmente sustituido con arilo,

o una mezcla de los mismos; y

(b) un material de revestimiento seleccionado del grupo que consiste en resinas epoxídicas, resinas deuretano, resinas vinílicas, resinas de butiral, resinas de ácido ftálico, resinas de isocianato, resinas debutadieno, barnices, revestimientos de disolventes con bajo contenido de VOC basados en poliuretanos, yrevestimientos a base de agua tales como emulsiones vinílicas de ácido graso de resina de trementina.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08021521.

Solicitante: LONZA INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 90 BOROLINE ROAD ALLENDALE, NJ 07401-1613 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KIMLER, JOSEPH, SCHEBLEIN, JOSEPH W., CHIANG,MICHAEL,Y, HALL,LARRY,K.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C09D5/08 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 5/00 Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, caracterizados por su naturaleza física o por los efectos que producen; Emplastes. › Pinturas anticorrosivas.
  • C11D1/62 C […] › C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS.C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA.C11D 1/00 Composiciones de detergentes a base esencialmente de compuestos tensioactivos; Utilización de estos compuestos como detergentes. › Compuestos de amonio cuaternario.
  • C11D1/72 C11D 1/00 […] › Eteres de polioxialquilenglicoles (C11D 3/075 tiene prioridad).
  • C11D1/75 C11D 1/00 […] › Oxidos de amina.
  • C11D1/90 C11D 1/00 […] › Betaínas.
  • C11D11/00 C11D […] › Métodos particulares para la preparación de composiciones que contienen mezclas de detergentes.
  • C11D3/00 C11D […] › Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00.
  • C11D3/10 C11D […] › C11D 3/00 Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00. › Carbonatos.
  • C11D3/18 C11D 3/00 […] › Hidrocarburos.
  • C11D3/30 C11D 3/00 […] › Aminas; Aminas sustituidas.
  • C11D7/12 C11D […] › C11D 7/00 Composiciones de detergentes basadas esencialmente en compuestos no tensioactivos. › Carbonatos.
  • C11D7/32 C11D 7/00 […] › que contienen nitrógeno.
  • C23C22/68 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales (pinturas primarias reactivas C09D 5/12). › por medio de soluciones acuosas con un pH comprendido entre 6 y 8.
  • C23F11/14 C23 […] › C23F LEVANTAMIENTO NO MECANICO DE MATERIAL METALICO DE LAS SUPERFICIES (trabajo del metal por electroerosión B23H; despulido por calentamiento a la llama B23K 7/00; trabajo del metal por láser B23K 26/00 ); MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS; MEDIOS PARA IMPEDIR LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL (tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F ); PROCESOS EN MULTIPLES ETAPAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE MATERIALES METALICOS UTILIZANDO AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO POR LA CLASE C23 Y AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO BIEN POR LA SUBCLASE C21D   BIEN POR LA SUBCLASE C22F O POR LA CLASE C25. › C23F 11/00 Inhibición de la corrosión de materiales metálicos por aplicación de inhibidores a la superficie en peligro de corrosión, o adición de los mismos al agente corrosivo. › Compuestos que contienen nitrógeno.
  • C23G1/14 C23 […] › C23G LIMPIEZA O DESENGRASADO DE MATERIALES METALICOS POR METODOS QUIMICOS NO ELECTROLITICOS (composiciones de pulimento C09G; detergentes en general C11D). › C23G 1/00 Limpieza o decapado de materiales metálicos con soluciones o sales fundidas (con solventes orgánicos C23G 5/02). › con soluciones alcalinas.
  • C23G1/26 C23G 1/00 […] › utilizando inhibidores.
  • C23G5/06 C23G […] › C23G 5/00 Limpieza o desengrasado de materiales metálicos por otros métodos; Aparatos para la limpieza o el desengrasado de materiales metálicos por medios de solventes orgánicos. › por medios de emulsiones.
  • E21B41/02 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 41/00 Materiales o accesorios no cubiertos por los grupos E21B 15/00 - E21B 40/00. › in situ lucha contra la corrosión de los orificios de perforación o en los pozos (cucharas de descarga E21B 27/02; composiciones químicas al efecto C09K 8/54; inhibición de la corrosión en general C23F).

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Fragmento de la descripción:

Uso de carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario en revestimientos anticorrosivos de sustratos metálicos

La presente invención se refiere a un revestimiento anticorrosivo para sustratos metálicos. El revestimiento incluye al menos un carbonato o bicarbonato de amonio cuaternario o una mezcla de los mismos, y un material de

revestimiento. Típicamente, el carbonato o bicarbonato de amonio cuaternario o la mezcla de los mismos está dispersado en el material de revestimiento. Según una modalidad preferida, el revestimiento también exhibe eficacia antimicrobiana. El revestimiento puede incluir una cantidad eficaz antimicrobiana del carbonato o bicarbonato de amonio cuaternario o la mezcla de los mismos antimicrobianos o de un agente antimicrobiano diferente.

Otra modalidad más es un sustrato metálico que tiene el revestimiento anticorrosivo de la presente invención sobre 10 una superficie del mismo.

US 3 121 091 A divulga sales de amonio cuaternario de ácido sulfuroso, nitroso y carbónico y sales cuaternarias de varios heterociclos nitrogenados y sus propiedades no corrosivas.

US 5 438 034 A divulga carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario como conservantes de madera.

EP 1 245 590 A1 divulga composiciones de revestimiento curables adecuadas como revestimientos superficiales

para automóviles. Las composiciones contienen catalizadores básicos tales como carbonatos de amonio cuaternario.

JP 2000-212535 A divulga adhesivos piezosensibles antiestáticos que comprenden sales de amonio cuaternario de ésteres monoalquílicos o monoarílicos de ácido carbónico.

Los carbonatos de amonio cuaternario útiles en la presente invención son aquellos que tienen la fórmula:

El término “grupo alquilo sustituido con arilo” se refiere a un grupo alquilo sustituido por uno o más anillos de carbono aromáticos, en particular anillos fenilo, tales como feniletilo (el grupo alquilo está unido al átomo de

nitrógeno) o bencilo. De manera similar, el término “grupo alquilo C1-20 sustituido con arilo”, se refiere a un grupo alquilo C1-20 sustituido por uno o más anillos de carbono aromáticos.

El término “grupo alquilo Cn-m” (por ejemplo, “grupo alquilo C1-20”) se refiere a cualquier grupo alquilo lineal o ramificado que tiene desde n a m (por ejemplo, de 1 a 20) átomos de carbono.

De conformidad con una modalidad, R1 yR2 son grupos alquilo C4-20 o alquilo C4-20 sustituidos con arilo. De

conformidad con una modalidad preferida, R1 es un grupo alquilo C8-12 o alquilo C8-12 sustituido con arilo. Un carbonato de amonio cuaternario más preferido es carbonato de didecildimetilamonio, tal como carbonato de di-ndecildimetilamonio.

El carbonato de didecildimetilamonio está disponible como una solución al 50 por ciento en peso en agua, que contiene 4 por ciento o menos en peso de un alcohol, tal como metanol o etanol. La solución es un líquido

amarillo/naranja que tiene un olor ligeramente frutal.

Los bicarbonatos de amonio cuaternario adecuados son aquellos que tienen la fórmula: Un bicarbonato de amonio cuaternario preferido es bicarbonato de didecildimetilamonio, tal como bicarbonato de din-decildimetilamonio.

Los carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario mencionados anteriormente pueden ser preparados por métodos conocidos en la técnica, tal como aquellos descritos en la Patente Estadounidense Nº 5.438.034 y la Solicitud Internacional Nº WO 03/006419.

Los carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario están en equilibrio. Las concentraciones de carbonatos y bicarbonatos varían dependiente del pH de la solución en la cual están contenidos.

En una modalidad preferida, R1 yR2 en los carbonatos (I) y bicarbonatos (II) de amonio cuaternario denotan el mismo grupo alquilo C1-20.

En una modalidad preferida, R1 yR2 en los carbonatos (I) y/o bicarbonatos (II) de amonio cuaternario denotan los grupos alquilo C10, más preferiblemente grupos alquilo n-C10.

En otra modalidad preferida, R1 en los carbonatos (I) y/o bicarbonatos (II) de amonio cuaternario denotan un grupo metilo. Más preferiblemente, tanto R1 como R2 denotan un grupo metilo.

En otra modalidad preferida, R1 en los carbonatos (I) y/o bicarbonatos (II) de amonio cuaternario denota un grupo bencilo o feniletilo.

Distinto de los cloruros de amonio cuaternario tradicionales, los compuestos de amonio cuaternario basados en carbonatos y bicarbonatos descritos en este documento no solamente tienen propiedades de corrosión bajas, sino que actúan como inhibidores de la corrosión.

Los carbonatos y bicarbonatos son miscibles en agua en todas las concentraciones, tienen alta solubilidad en aceite, y tienen alta afinidad para superficies metálicas. Además, los carbonatos y bicarbonatos incrementan la solubilidad de los aceites, tales como aceites de fragancias y sustancias lipófilas, en soluciones acuosas.

Los solventes adecuados para los carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario incluyen solventes polares (tales como agua y solventes polares miscibles en agua) , glicoles, glicoléteres (tales como propilenglicol) y mezclas de los mismos.

Sin querer limitarse por una teoría particular, se cree que los compuestos de carbonato/bicarbonato de amonio cuaternario descritos en este documento tienen una afinidad natural para los metales, puesto que también actúan como tensioactivos catiónicos, y por lo tanto, migran a la superficie del metal. En tal superficie, el carbonato/bicarbonato de amonio cuaternario bloquea el oxígeno y/o el aire de causar oxidación adicional de la superficie metálica.

En modalidades preferidas, el sustrato metálico se selecciona del grupo que consiste en acero, hierro fundido, aluminio, aleaciones metálicas y combinaciones de los mismos.

Los carbonatos o bicarbonatos de amonio cuaternario anticorrosivos y las mezclas de los mismos se incorporan en revestimientos anticorrosivos para sustratos metálicos. Los revestimientos de la presente invención incluyen un material de revestimiento. Preferiblemente, el carbonato o bicarbonato de amonio cuaternario o la mezcla de los mismos se disuelve o dispersa en el material de revestimiento.

Los materiales de revestimiento adecuados incluyen, pero no se limitan a, resinas orgánicas, tales como resinas epoxídicas, resinas de uretano, resinas vinílicas, resinas de butiral, resinas de ácido ftálico, resinas curables, tales como resinas de isocianato y butadieno, así como también revestimientos tradicionales, tales como barnices, revestimientos de solventes con bajo contenido de VOC basados en poliuretanos, y revestimientos a base de agua, tales como emulsiones vinílicas de ácido graso de resina de trementina. El revestimiento puede ser formado por métodos conocidos en la técnica.

Los revestimientos de la presente invención pueden ser, por ejemplo, pinturas, capas de imprimación y 5 revestimientos industriales.

Los ingredientes adicionales que pueden estar presentes en el revestimiento incluyen, pero no se limitan a, estabilizadores UV, agentes de curación, agentes endurecedores, pirorretardantes y mezclas de los mismos.

Los siguientes ejemplos ilustran que todas las partes y porcentajes se dan en peso a menos que se indique otra cosa.

10 Ejemplos

Ejemplo de Referencia 1

Probetas laminadas en frío (dimensiones de probetas de acero medio de 0, 813x25, 4x76, 2 mm3 (0, 032”x1”x3”) (Productos de Q-Panel Lab, Cleveland OH) ) , fueron completamente sumergidas ya sea en agua desionizada o en agua de grifo, y ya sea en agua desionizada que contiene 100 o 1000 ppm de mezcla de carbonato/bicarbonato de 15 didecildimetilamonio (DDACB) o agua de grifo que contiene 100 o 1000 ppm de mezcla de carbonato/bicarbonato de didecildimetilamonio en jarras de vidrio de 120 ml (4 onzas) con tapas roscadas. Cada solución fue probada en dos probetas (probetas 1-10 y A-J, respectivamente) . Después de una semana, las probetas fueron eliminadas, enjuagadas con agua desionizada o de gripo y cepilladas ligeramente con un cepillo de nailon suave. Las probetas fueron entonces secadas bajo una corriente de nitrógeno y pesadas. Los resultados se exponen en la Tabla... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un revestimiento anticorrosivo para un sustrato metálico que comprende

(a) al menos un carbonato de amonio cuaternario que tiene la fórmula

en la que R1 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo y R2 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo, o

un bicarbonato de amonio cuaternario que tiene la fórmula,

en la que R1 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo y R2 es un grupo alquilo C1-20 opcionalmente sustituido con arilo,

o una mezcla de los mismos; y

(b) un material de revestimiento seleccionado del grupo que consiste en resinas epoxídicas, resinas de uretano, resinas vinílicas, resinas de butiral, resinas de ácido ftálico, resinas de isocianato, resinas de butadieno, barnices, revestimientos de disolventes con bajo contenido de VOC basados en poliuretanos, y revestimientos a base de agua tales como emulsiones vinílicas de ácido graso de resina de trementina.

2. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 1, en el que R1 yR2 son los mismos grupos alquilo C1-20.

3. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 1 o 2, en el que R1 yR2 son grupos alquilo C10.

4. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 3, en el que R1 yR2 son grupos alquilo n-C10.

5. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 3, en el que el carbonato de amonio cuaternario es carbonato de didecildimetilamonio y el bicarbonato de amonio cuaternario es bicarbonato de didecildimetilamonio.

6. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 1, en el que R1 es metilo.

7. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 6, en el que R1 yR2 son metilo.

8. El revestimiento anticorrosivo según la reivindicación 1, en el que R1 es bencilo o feniletilo.

9. El revestimiento anticorrosivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el carbonato o bicarbonato de amonio cuaternario o la mezcla de los mismos está dispersado en el material de revestimiento.

10. El revestimiento anticorrosivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además al menos un ingrediente adicional seleccionado de estabilizantes frente a la luz UV, agentes de curado, agentes endurecedores, pirorretardantes y mezclas de los mismos.

11. Un sustrato metálico que tiene el revestimiento anticorrosivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 sobre al menos una superficie del mismo.


 

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