[发明专利]于汽车组件上形成固化涂料组合物的方法

说明书

发明领域

本发明通常涉及一种使用有机硼烷引发剂于汽车组件上形成固化涂料组合物的方法。更具体而言，该有机硼烷引发剂与特定双官能非环状封闭剂络合。

相关技术说明

在美国及其他国家，由于所制造的车辆的数目不断增加，因此汽车涂装及修补正成为一个不断壮大的行业。原始设备制造(OEM)汽车涂装涂料及售后汽车修补涂料通常为需要物理混合两浓缩相的双组分组合物。该混合通常限制对固化的控制，增加固化时间，且有碍于将涂料施加至复杂形状及隐蔽表面。

因而，在汽车涂装及修补涂料领域内，已对使用例如UV固化及电子束技术的快速固化技术产生兴趣。这些技术利用呈由紫外光形成的自由基形式或呈由电子束形成的电子形式的自由电子使涂料聚合并固化。相比于以不同方式固化的基于溶剂及基于水的涂料，这些技术可将涂料的固化时间减至最少，但需要昂贵的设备如紫外灯、真空装置、长丝等。因而，这些技术的使用代价昂贵，耗费时间且耗费劳力，并且可能遭遇薄膜收缩及氧气表面抑制的问题。

或者，可使用热及大型烘箱引发交联而使修补涂料固化。通常将涂料施加至汽车部件，所述部件然后通过烘箱以使涂料固化。然而，烘箱的使用极其消耗能量且代价昂贵，并且对环境具有不良影响。在OEM汽车制造设备中，烘箱占据很大面积且其使用繁琐。

也已开发其他技术来改进固化涂料的速度及效率。该技术利用硼化合物如有机硼烷引发剂来形成自由基，自由基可使有机单体聚合并使涂料固化。有机硼烷引发剂由于其能够产生自由基且所述自由基可使有机单体聚合而引发自由基聚合并促进涂料黏着至低表面能基材。不欲受任何特定理论束缚，认为有机硼烷引发剂的扩散限制性氧化(diffusion limitedoxidation)及由此产生自由基的过程是由有机硼烷引发剂中的硼-氧键的热力学稳定性所驱动，并且导致有机硼烷引发剂在氧气中自燃。由于该反应性，有机硼烷引发剂常用可使有机硼烷引发剂较不易受氧气介入及过早自由基产生影响的封闭剂稳定化。封闭剂在受控条件下(例如，在施加热或暴露于解络合剂下)解离，以便释放有机硼烷引发剂并且经由与氧气反应而引发自由基形成。

本领域中已知的典型封闭剂虽然有效，但是在各种不同涂布条件下，尤其当用于涂装及修补应用中时，其解离(即解封闭)缺乏足够变通性。因此，仍有可能研发改进型有机硼烷络合物以用于形成涂层的方法中。也仍有可能研发使用有机硼烷络合物于汽车组件上形成固化涂料组合物的改进方法。

发明概述和优点

本发明提供一种使用有机硼烷引发剂于汽车组件上形成固化涂料组合物的方法。该方法包括将涂料组合物施加至汽车组件的步骤。该涂料组合物包括可自由基聚合化合物及有机硼烷引发剂。该有机硼烷引发剂与双官能非环状封闭剂络合。该封闭剂具有碳主链及两个彼此不同的有机硼烷络合结构部分。所述有机硼烷络合结构部分选自胺结构部分、硫醇结构部分及膦结构部分，且彼此由2至4个碳原子隔开。该隔开增加封闭剂对有机硼烷引发剂的亲核性。该方法也包括使有机硼烷引发剂自封闭剂解络合从而形成自由基的步骤。该方法进一步包括使用该自由基来使可自由基聚合化合物聚合以使涂料组合物在汽车组件上固化的步骤。

本发明的封闭剂提高该方法的变通性且允许在各种条件下使用该方法。更具体而言，本发明的封闭剂可具有胺及硫醇官能团、胺及膦官能团或硫醇及膦官能团，因而可使该方法适应特定条件并针对特定固化性质及时间进行定制。此外，封闭剂的不同官能团可允许由有机硼烷引发剂选择性地移除封闭剂以进一步使该方法适应特定应用。更进一步而言，由2至4个碳原子隔开络合结构部分可提高及增强封闭剂的亲核性，从而使封闭剂与有机硼烷引发剂的相互作用更完全。

附图简述

当结合附图考虑时，可容易地了解本发明的其他优势，同样通过参考以下详细说明可更好地理解本发明，其中：

图1说明使用酸作为解络合剂来使有机硼烷引发剂自封闭剂解络合的第一理论反应机制；

图2说明使用热来使有机硼烷引发剂自封闭剂解络合的第二理论反应机制；

图3说明使用二氧化碳作为解络合剂与游离胺相互作用来使有机硼烷引发剂自封闭剂解络合的第三理论反应机制；及

图4说明利用有机硼烷引发剂的自由基形成及增长的理论反应机理，且也说明在有机硼烷与氧气之间可能发生的副反应。

发明详述

本发明提供一种包括可自由基聚合化合物及有机硼烷引发剂的涂料组合物，各组分在下文中作更详细的描述。本发明也提供一种于汽车组件上形成固化涂料组合物的方法及一种使可自由基聚合化合物聚合的方法，这也在下文中作更详细的描述。