[发明专利]电涂组合物和代替磷酸盐预处理的方法

说明书

发明领域

本发明涉及电涂涂料组合物、制备该组合物的方法、将涂层电沉积到导电性基材上的方法以及电沉积涂层。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息，可能不构成现有技术。

在腐蚀环境中使用的工业金属制品涂层可以包括应用一种或多种无机和有机处理和涂层。汽车装配厂中的涂漆系统(“油漆车间”)是大的，复杂的，并且昂贵的。例如，金属汽车车身(“白车身”)和零件被给予在一个或多个清洁浴或喷雾箱中的多步清洁处理，在磷化浴中作为金属预处理步骤的水性磷酸盐涂料的施涂，然后各种漂洗和附加精整处理，如在Claffey美国专利No.5,868,820中所述的。进行该磷化预处理步骤来改进金属的耐腐蚀性和后续的涂层对金属的粘附。该清洁和磷化步骤可能具有10或12个喷雾设备或浸渍槽的独立处理站。

电沉积涂料(“电涂涂料”)在该预处理步骤之后施涂于该金属车身上。电涂浴通常包括主要成膜环氧树脂(“聚合物”和“树脂”在本公开中可互换地使用)的水性分散体或乳液，在水中或水和有机助溶剂的混合物中达到离子稳定化。在需要耐久性电涂薄膜的汽车或工业应用中，该电涂组合物被配制成固化性(热固性)组合物。这一般通过用主要成膜树脂乳化能够与该主要树脂上的官能团在适当条件下(例如加热)反应并因此将涂层固化的交联剂来完成。在电沉积期间，通过将基材浸没在电涂浴中，然后在基材和相反电荷的极(例如不锈钢电极)之间施加电势，从而将含有具有较低分子量的带离子电荷的树脂的涂料沉积到导电性基材上。带电荷的涂料迁移到该导电性基材上，并在该导电性基材上沉积。该经涂布的基材然后被加热，以将该涂层固化或交联。

电涂组合物和方法的优点之一是，施涂的涂料组合物在各种金属基材上形成了均一而连续的层，不论基材的形状或构型如何。当该涂层作为防腐蚀涂层施涂到具有不规则表面的基材如汽车车身上时，这是特别有利的。在金属基材的所有部分上的该均匀而连续的涂层提供了最大耐腐蚀效力。该磷酸盐预处理然而迄今为止是防止汽车车身腐蚀的一个必不可少的步骤。McMurdie等人的美国专利6,110,341教导，可包括聚环氧化物连接基团的烃基磷酸酯和膦酸酯类，能够以基于总浴重量的至多500ppm的量引入到电沉积浴中，用于改进防腐蚀。包括苯基膦酸的实例据报告在未处理的钢板上具有适度的防腐蚀的增强。

December等人的美国专利申请公开No.2008/0102214、2008/0103268和2008/0103269披露，对涂布金属基材的涂层粘附性可以通过在成膜组分(例如可交联树脂或交联剂)中引入非离子金属配位结构来改进。美国专利申请公开No.2007/0244270披露了一种聚合物配体，其通过使羟基官能化树脂或交联剂与在涂层中引入的环酐反应来制备，以络合金属催化剂，从而更容易且有效地引入该金属催化剂。据报告改进了固化响应、抗碎落性和腐蚀抑制。

有机金属化合物已用于电涂涂料组合物。Grosse-Brinkhaus等人的美国专利申请公开US2007/0027238描述了作为杀菌剂和杀真菌剂引入铋化合物，尤其羧酸铋的方法。Bossert等人的美国专利No.6,001,900描述了在电涂涂料组合物中引入有机锡催化剂与选自、铋、锰、钴、镍、铜、锌、锗或锑化合物如乙酰丙酮酸盐、乳酸盐和乙酸盐中的助催化剂的方法。Bossert等人提到了难以将一些催化剂分散在电涂配制剂中的情况。

许多专利公开了在电涂涂料组合物或其它的金属涂料中使用某些金属氧化物。属于这些之中的Gros等人的美国专利申请公开No.2006/0058423(氧化锰)；Poulet等人的美国专利申请公开No.2006/0261311(钇、锆、镧、铈、镨和钕的氧化物或盐)；Maze等人的美国专利No.7,081,157(MoO₃)；Matsuda等人的JP 2003226982(氧化铋，五氧化二钒)；Mizoguchi等人的JP2003129005(氧化锌)；以及Kawaraya等人的美国专利申请公开No.2007/0149655(氧化锆)。

发明内容

我们公开了一种用于将电涂涂料电沉积在金属基材上的组合物和方法，该金属基材可以是未磷化的金属基材(即，没有经过磷酸盐预处理的金属基材)，其中该电涂涂料提供了优异的防腐蚀效果。取消用于磷化预处理方法的步骤和设备目前在汽车制造厂中提供了新油漆车间建造上的大的成本节约以及油漆车间运转上的简化和成本节约的可能。