Composiciones de revestimiento con propiedades anticorrosivas.

Una composición de revestimiento anticorrosiva que comprende:

un polímero aglutinante;

y

un pigmento que inhibe la corrosión que comprende partículas de fosfato de aluminio dispersas dentro del polímero aglutinante, y

en la que la composición de revestimiento proporciona una liberación controlada de anión fosfato de 100 a 1500 ppm aproximadamente, preferentemente inferior a 500 ppm aproximadamente, preferentemente inferior a 200 ppm aproximadamente, cuando se aplica a un sustrato metálico y cuando se pone en contacto con agua.

Composiciones de revestimiento con propiedades anticorrosivas 5 Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones de revestimiento que tienen propiedades anticorrosivas y, más específicamente, a composiciones de revestimiento diseñadas en particular para que incluyan un pigmento que inhibe la corrosión de fosfato de aluminio amorfo y a métodos para su preparación.

Antecedentes de la invención

Las composiciones de revestimiento formuladas para que incluyan uno o más materiales para proporcionar propiedades anticorrosivas, usadas para la formación de una capa de película sobre la superficie de sustratos 15 metálicos, son conocidas en la técnica. Dichas composiciones de revestimiento utilizan materiales conocidos por proporcionar cierto grado de protección frente a la corrosión mediante alguno de tres mecanismos diferentes.

Un primer mecanismo de control de la corrosión en composiciones de revestimiento es el que proporciona una formulación en la que una composición aglutinante, que confiere a la película curada resultante un alto grado de 2 resistencia a la humedad y a la difusión de agua, se combina con un pigmento o componente sólido que mejora las propiedades de barrera de la composición de película, proporcionando así una barrera física para todo el agua que pase hacia la película de revestimiento curada y proteger de la corrosión a la superficie del sustrato metálico revestido subyacente. Además, esta película de revestimiento tiene un alto grado de adhesión al sustrato metálico, principalmente mediante las propiedades de adhesión del componente aglutinante de la composición. Los materiales 25 de pigmento o componentes sólidos útiles que facilitan las propiedades de barrera de la composición que comprende la película incluyen aluminio, óxido de hierro, mica, talco, silicato de calcio, y sulfato de bario en forma de partículas y/o de copos.

Un segundo mecanismo de control de la corrosión en composiciones de revestimiento es el proporcionado por la 3 colocación de un material deseado adyacente a la superficie del sustrato metálico que está seleccionado para corroerlo como ánodo sacrificador después del contacto con todo el agua y el oxígeno que pase hacia la película de revestimiento curada, corroyéndose así como como ánodo para su protección catódica e impedir la corrosión del sustrato metálico subyacente. El cinc metálico es un ejemplo de material útil en este sentido, y se puede proporcionar sobre la superficie del sustrato en forma de constituyente en una composición de revestimiento o se 35 puede proporcionar separado de ella.

Un tercer mecanismo de control de la corrosión es aquel en el que la composición de revestimiento utiliza un material que inhibe la corrosión, por ejemplo, un pigmento que inhibe la corrosión, en el que dicho material, tras entrar en contacto con agua, libera un material que se difunde hacia la superficie del sustrato y se adsorbe sobre el 4 sustrato para formar una capa impermeable que interfiere con la reacción de corrosión o forma un producto de reacción con la superficie del sustrato metálico o con la capa de óxido sobre la superficie, impidiendo así que la superficie reaccione con el agua, el oxígeno, y otros materiales corrosivos. Esto funciona para pasivar la superficie del sustrato y protegerla de este modo de la corrosión. Los materiales que se sabe que son útiles en este sentido incluyen fosfomolibdato de calcio y cinc, trifosfato de aluminio, fosfato de cinc, fosfato de cinc-hierro, fosfosilicato de 45 estroncio y cinc, fosfosilicato de calcio, fosfato de cinc y aluminio, materiales que contienen plomo, y materiales que contienen cromato.

Aunque las composiciones de revestimiento anticorrosivas conocidas en la técnica proporcionan cierto grado de protección frente a la corrosión no deseada, dichas composiciones de revestimiento pueden depender del uso o de 5 materiales que presentan riesgos/peligros para el medio ambiente y/o la salud o riesgos de seguridad para las personas y, por estas razones, el uso de dichas composiciones de revestimiento se ha restringido o prohibido por completo, o está en proceso. Además, dichas composiciones de revestimiento conocidas, a pesar de que proporcionan cierto grado de protección frente a la corrosión, son incapaces de proporcionar un nivel de control de la corrosión deseado o necesario que sea suficiente para cumplir con las demandas de ciertas aplicaciones de uso 55 final. Las deficiencias de dichas composiciones de revestimiento conocidas pueden estar provocadas por un fallo del mecanismo particular de control de la corrosión que actúa eficazmente en las condiciones de exposición reales y/o por un fallo/rotura en la propia película formada a partir de la composición.

Por tanto, se desea que una composición de revestimiento anticorrosiva se formule de manera que proporcione un

grado deseado de control/resistencia a la corrosión sin el uso de materiales regulados o conocidos de otro modo por suponer un riesgo/peligro para el medio ambiente y/o la salud o problemas de seguridad para las personas. Se desea que dichas composiciones de revestimiento anticorrosivas se formulen de manera que proporcionen un grado deseado y mejorado de resistencia a la corrosión y de propiedades de comportamiento de la película cuando se 5 compara con composiciones de revestimiento conocidas, cumpliendo así con las necesidades de ciertas aplicaciones de uso final. Además se desea que dicha composición de revestimiento anticorrosiva se formule a partir de materiales disponibles fácilmente, y/o se prepare de acuerdo con un proceso que facilite la preparación de la composición de revestimiento de manera que no requiera el uso de equipos exóticos, sea excesivamente laborioso, y que sea económicamente viable.

Sumario de la invención

Las composiciones de revestimiento anticorrosivas como las desveladas en este documento comprenden un polímero aglutinante y fosfato de aluminio disperso dentro del polímero aglutinante. El polímero aglutinante se puede 15 seleccionar del grupo que incluye poliuretanos, poliésteres, epoxis a base de disolventes, epoxis sin disolventes, epoxis de base acuosa, copolímeros epoxis, acrílicos, copolímeros acrílicos, siliconas, copolímeros de silicona, polisiloxanos, copolímeros de polisiloxano, compuestos alquídicos y sus combinaciones. El fosfato de aluminio comprende fosfato de aluminio amorfo. En una realización preferida, el fosfato de aluminio es fosfato de aluminio amorfo en el momento en el que se combina con un polímero aglutinante y en el momento en el que se aplica la 2 composición de revestimiento a una superficie de un sustrato metálico. La composición de revestimiento comprende en el intervalo del 1 al 25 % en peso aproximadamente de fosfato de aluminio.

En una realización ejemplar, la composición de revestimiento proporciona una administración controlada del fosfato, por ejemplo, de aniones fosfato, en el intervalo de 1 a 15 ppm aproximadamente. La administración de fosfato 25 puede deberse a la presencia de fosfato de aluminio amorfo solo o combinado con fosfato de amonio. En una realización ejemplar, la composición de revestimiento tiene un contenido total de solubles inferior a 15 ppm aproximadamente, inferior a 8 ppm, preferentemente inferior a 4 ppm aproximadamente, y más preferentemente de 1 a 25 ppm aproximadamente. El fosfato de aluminio amorfo preferentemente carece esencialmente de metales alcalinos y metales alcalino-térreos. Adicionalmente, el fosfato de aluminio tiene un potencial de adsorción 3 de agua de hasta el 25 % en peso aproximadamente de agua cuando está presente en una película curada.

Las partículas de fosfato de aluminio amorfo son agregados de partículas primarias coloidales, en las que las partículas primarias tienen un tamaño promedio de 1 a 1 nm aproximadamente. Tanto las partículas coloidales como agregadas tienen una forma esencialmente esférica, y tienen una distribución de tamaños esencialmente 35 uniforme.

El fosfato de aluminio amorfo útil para formar composiciones de revestimiento anticorrosivas se forma mediante un proceso de sol-gel en el que una sal de aluminio se combina con ácido fosfórico en una solución acuosa. Se añade una cantidad suficiente de material básico para incrementar el pH de la solución para formar un sol que comprende 4 una dispersión de partículas de fosfato de aluminio amorfo coloidal en solución. Se añade una cantidad adicional del material básico para provocar que las partículas coloidales se agreguen y formen una estructura de gel, en la que el gel comprende una estructura tridimensional de partículas de fosfato de aluminio amorfo unidas entre sí. En una realización ejemplar, el proceso de preparación del fosfato... [Seguir leyendo]

1. Una composición de revestimiento anticorrosiva que comprende:

un polímero aglutinante; y

un pigmento que inhibe la corrosión que comprende partículas de fosfato de aluminio dispersas dentro del polímero aglutinante, y

en la que la composición de revestimiento proporciona una liberación controlada de anión fosfato de 1 a 15 ppm aproximadamente, preferentemente inferior a 5 ppm aproximadamente, preferentemente inferior a 2 ppm aproximadamente, cuando se aplica a un sustrato metálico y cuando se pone en contacto con agua.

2. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que las partículas de fosfato 15 de aluminio amorfo son agregados de partículas primarias coloidales, en la que las partículas primarias tienen un

tamaño promedio de entre 1 y 1 nm aproximadamente.

3. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el polímero aglutinante está seleccionado del grupo que consiste en epoxl, látex acrílico, látex de copolímero acrllico, poliuretanos,

pollésteres, epoxis a base de disolvente, epoxis sin disolvente, epoxis a base de agua, copolímeros epoxi, acrllicos, copolímeros acrílicos, slllconas, copolímeros de sillcona, pollslloxanos, copolímeros de pollsiloxano, compuestos alquídicos y sus combinaciones.

4. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el 5 % 25 aproximadamente de las partículas de fosfato de aluminio amorfo tienen un tamaño de entre 1 y 5 pm

aproximadamente, y en la que el 9 % aproximadamente de las partículas de fosfato de aluminio amorfo tienen un tamaño de entre ,5 y 1 pm aproximadamente.

5. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el fosfato de aluminio 3 tiene un contenido total de solubles inferior a 15 ppm aproximadamente, preferentemente inferior a 4 ppm

aproximadamente, más preferentemente de 1 a 25 ppm aproximadamente.

6. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además un elemento seleccionado del grupo que consiste en cinc, calcio, estroncio, cromato, borato, bario, magnesio,

molibdeno y sus combinaciones.

7. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el fosfato de aluminio tiene un potencial de adsorción de agua de hasta el 25 % en peso aproximadamente de agua.

8. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el fosfato de aluminio

tiene un área superficial inferior a 15 m2/g aproximadamente, preferentemente inferior a 1 m2/g aproximadamente.

9. Un sistema para suministrar protección frente a la corrosión que comprende una composición de

revestimiento como se ha definido en la reivindicación 1 aplicada a un sustrato metálico y que se deja curar para formar una película.

1. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 que comprende una película pasivante interpuesta entre 5 la composición de revestimiento y una superficie del sustrato metálico, en la que la película pasivante es el producto

de reacción formado a partir de aniones fosfato presentes en la composición de revestimiento y el sustrato metálico.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 en el que el fosfato de aluminio absorbe hasta el 25 % en peso aproximadamente de agua que entra en la película curada.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 en el que la composición de revestimiento es un

revestimiento de imprimación dispuesto sobre el sustrato metálico o un revestimiento de una cubierta media o una cubierta superior dispuesto sobre el sustrato metálico o una capa de Imprimación dispuesta sobre el sustrato

metálico.

13. Un método para la preparación de una composición de revestimiento anticorrosiva que comprende un pigmento que inhibe la corrosión de fosfato de aluminio amorfo disperso en la misma que comprende las etapas de:

preparación de fosfato de aluminio amorfo mediante un proceso que comprende

la combinación de una sal de aluminio, preferentemente nitrato de aluminio, con ácido fosfórico en una solución acuosa;

la adición de una cantidad suficiente de material básico, preferentemente hidróxido de amonio, para incrementar el pH de la solución para formar un sol que comprende una dispersión de partículas coloidales de fosfato de aluminio amorfo en solución;

la adición de una cantidad adicional del material básico, preferentemente hidróxido de amonio, para provocar que las 15 partículas coloidales se agreguen y formen una estructura de gel, en la que el gel comprende una estructura tridimensional de partículas amorfas de fosfato de aluminio unidas entre sí; y

la combinación de las partículas de fosfato de aluminio amorfo con un polímero aglutinante para formar la composición de revestimiento anticorrosiva.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la cantidad de hidróxido de amonio añadido durante la segunda etapa de adición es suficiente para promover la unión entre las partículas coloidales de la dispersión y formar un gel y que preferentemente supera una cantidad estequiométrica para formar nitrato de amonio.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que antes de la etapa de combinación con el polímero aglutinante, el fosfato de aluminio amorfo se calienta a una temperatura de hasta 3 °C aproximadamente, preferentemente por debajo de 2 °C aproximadamente.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 14 que además comprende la etapa de calentamiento de

la estructura de gel tridimensional de partículas de fosfato de aluminio amorfo unidas a una temperatura suficiente durante un tiempo suficiente para evaporar el agua, colapsar la estructura tridimensional, y descomponer térmicamente todo el nitrato de amonio, en el que el fosfato de aluminio amorfo resultante carece tanto de metal alcalino como de los subproductos de reacción.