[发明专利]生产具有金属配位和成膜材料的涂料的方法

说明书

背景

将涂料组合物用于各种应用以涂覆各种基材，常用来保护 基材或改善对后续涂层的粘合。典型涂料包括电沉积涂料、底漆、保 护层、底涂层、透明涂层和单-涂层面漆。涂料组合物包括含一种或多 种树脂的成膜材料，它可以是聚合的、低聚的和/或单体的材料，将涂 料组合物通过包括电沉积(或电涂)、喷涂、浸渍涂布、辊式涂布、刮 刀涂布和幕涂的不同方法而施加到基材。如本文所用的“树脂”指的 是一种或多种聚合的、低聚的和/或单体的材料；聚合物包括重复单体 单元；低聚物包括少量重复单体单元，一般十或更少。各种类型的成 膜材料是已知的，包括环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚碳酸酯、 聚硅氧烷、氨基塑料和聚酯树脂。

涂料组合物可以包括颜料分散或研磨树脂以及通常构成涂 料膜的主要聚合物部分的主要树脂。研磨树脂通常包括成膜材料(与它 一起，颜料膏状物通过浸湿颜料而制得)、填料和催化剂如金属催化剂， 其中将研磨树脂与其它材料通过在例如砂磨、球磨、磨碎机或其他设 备中磨细而掺合或混合。将颜料膏状物与主要树脂和一般地，固化剂 结合。研磨树脂和主要树脂能包括相同、不同的成膜材料或者不同种 成膜材料的混合物。

施加的涂料组合物的相对软的薄膜能通过在涂料组合物中 加入交联剂或固化剂来使薄膜固化或交联而变硬。交联剂可以是对涂 料组合物中树脂的聚合物、低聚物和/或单体化合物化学反应性地，从 而将成膜单元共价结合入交联的薄膜中。一般的交联剂在固化步骤期 间利用热和/或通过暴露于光化辐射而活化(例如解封闭 (unblocked))。催化剂如金属催化剂能用于促进交联剂热活化以及交 联剂与树脂的反应。例如，包含催化剂如金属催化剂能降低必要的固 化温度和/或为更完全的固化作准备。

涂料组合物可以是粉末、基于有机溶剂的或水基的。然而， 经常合乎需要的是采用水基涂料以减少有机化合物排放。这样的水基 涂料组合物包括阳离子的、阴离子的或非离子树脂的乳液和分散体， 能通过树脂本身的分散性质或借助于外来的表面活性剂而形成。

基于环氧涂料包括通过将具有环氧基团的材料与具有官能 团如羧基、羟基和胺基的材料反应而制备的聚合物、低聚物和/或单体。 环氧类物能取决于存在的官能团利用不同的交联剂来固化或交联以形 成硬化的涂层。例如，羟基官能树脂能采用异氰酸酯化合物固化。这 样的涂料组合物在现有技术中是已知的，例如美国专利6,852,824； 5,817,733；和4,761,337。

电沉积工艺可以是阳极或阴极的；要被涂覆的制品一般作 为阴极。电沉积工艺由于涂布树脂到基材的高转移效率以及使用的即 使有的低含量有机溶剂而在成本上和环境方面均有利。电涂组合物和 工艺的另一个优点在于施加的涂料组合物在不考虑形状或结构的各种 金属基材上形成均匀和连续的层。当把涂料作为防腐涂层施加到具有 不规则表面的基材如汽车车身上时，这一点尤其有利。在金属基材所 有部分上形成的均匀连续涂覆层提供了最大的防腐效果。

电涂浴(Electrocoat baths)可包含成膜材料如环氧树脂 的具有离子稳定的水分散体或乳剂。分散体一般是在连续的液体介质 如水或水和有机潜溶剂的混合物中的一种或多种细微颗粒固体、液体 或其组合的两相体系。因此，乳液是一种类型的分散体。

对于汽车或工业应用，通过包含交联剂而将电涂组合物配 制为可固化组合物。在电沉积期间。将包含带离子电荷的树脂的涂料 组合物通过将基材浸入其中分散有带电荷树脂的电涂浴中然后在基材 和相反电荷的电极例如不锈钢电极之间施加电位而沉积到导电基材 上，然后将涂覆的基材加热以固化涂料。

提高涂料组合物的性能是合乎需要的。特别是，对于许多 应用来说，固化涂层的粘合强度将是有益的。而且，降低交联涂层的 固化温度降通过减少要求的能量和费用而简化涂覆工艺。而且，较低 的固化温度对于将涂层施加到热敏感基材材料来说将是有利地。最后， 缩减时间和费用的涂料组合物合成和制备的任何简化将提供进一步的 益处。

因此，存在对于具有更好的基材粘合、降低固化温度以及 更加易于生产的涂料组合物的需求。

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