[发明专利]新颖的电沉积体系

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月10日提交的题为“用于阴极电泳涂布体系的催化剂(Catalyst For Cathodic Electrocoat System)”的美国临时申请No.62/114,228的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

发明背景

通常将涂料涂覆到基材上以提供保护性和/或装饰性品质。特别地，经常将涂料涂覆到金属表面上以抑制或防止腐蚀。

用于涂覆涂料的一种有效技术包括电泳涂布工艺，其通常包括利用施加的电势使组合物沉积到导电基材上。电泳涂布是很流行的，这是因为与其他涂布工艺相比，其能够提供改进的腐蚀防护和低环境污染。

电泳涂布方法是本领域公知的。商业电泳涂布工艺有时使用阴离子电泳涂布工艺，其中被涂布的基材充当阳极。然而，阴极或阳离子电泳涂布工艺倾向于提供具有优异耐腐蚀性的涂层，现今是最普遍的电泳涂布方法。例如，绝大多数汽车底漆涂料现在通过阳离子电沉积来生产。

高度交联的涂层对于耐腐蚀性以及美学吸引力而言是期望的。通常，这样的涂层通过可交联官能团和封闭异氰酸酯基团之间的反应形成。催化剂通常用于促进交联反应。

各种催化剂是本领域已知的。有机锡化合物，例如二丁基氧化锡(DBTO)、二辛基氧化锡(DOTO)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)是用于电泳涂布中的已知催化剂。这些商业催化剂中最常用的是DBTO，其是可以容易地掺入电泳涂布组合物中的固体材料。然而，与锡化合物相关的人类健康风险和环境问题越来越受到重视。有机锡化合物(包括DBTO)有时被认为是污染物，并且存在增加的监管压力以显著减少或消除这种化合物的使用。因此，在电泳涂布体系中，正在寻求有机锡化合物(特别是二丁基锡化合物诸如DBTO)的替代物。

多种非有机锡催化剂可用于电泳涂布体系中，但并非所有这类催化剂都与DBTO一样有效。已经提出某些含铋化合物作为有机锡催化剂的替代物。例如，羧酸的有机铋盐已经被描述为电沉积催化剂。然而，这些化合物是液态的、疏水的且不混溶于水。因此，它们不能容易地掺入电泳涂布浴的颜料糊中并且倾向于渗出到表面，从而在电泳涂布浴中产生不期望的漂浮物。

已经提出了各种其它含铋化合物作为电泳涂布工艺的催化剂。包括例如金属铋、三氧化铋、有机硫基铋化合物等，它们通常与其它催化化合物(如金属锆、有机锡化合物或杂环化合物如巯基官能化合物)一起使用。

由上述可以理解，本领域需要的是用于电沉积的有效催化剂，其基本上或者甚至完全不含有机锡化合物，但是能够容易地掺入电泳涂布浴中而不引起不期望的漂浮问题或损失期望的固化膜性质例如耐腐蚀性。本文公开了并要求保护这种催化剂、含有这种催化剂的组合物以及制备和使用催化剂和组合物的方法。

概述

本说明书提供了使用不含有机锡的固化催化剂进行电沉积的组合物和方法。由本文所述的电沉积组合物形成的优选涂层提供最佳的交联和性能特征，包括增强的耐腐蚀性。

在一个实施方式中，本说明书提供了包含无机含铋化合物的可电沉积组合物。

在另一个实施方式中，本说明书提供了用于电沉积的组合物，其包含电沉积树脂组分、任选的交联组分、任选的羧酸组分和无机含铋化合物。

在另一个实施方式中，本说明书提供了方法，所述方法包括以下步骤：将包含至少一种可交联官能团的电沉积树脂组分与封闭异氰酸酯组分、脂族羧酸组分和至少无机含铋化合物组合。

在另一个实施方式中，本说明书提供了使用固化催化剂的方法。该方法包括以下步骤：提供包含无机含铋化合物作为固化催化剂的组合物，并向使用者提供将所述包含固化催化剂的组合物加入电沉积浴中的指示。

在另一个实施方式中，本说明书提供了用于在基材上电沉积涂料的方法。该方法包括以下步骤：提供包含电沉积树脂组分和多异氰酸酯组分的乳液以及包含无机含铋化合物的颜料糊。该方法还包括将乳液与颜料糊混合以提供电沉积浴的步骤和阴极电泳涂布给定基材的步骤。

本发明的上述概述并非意图描述本发明的每一个公开的实施方式或每一种实施情况。下面的描述更具体地举例说明说明性的实施方式。在整个申请的几个地方，通过实例的列表提供指导，这些实例可以以各种组合方式使用。在每种情况中，所列举的列表仅用作代表性的组，而不应该被解释为穷举性的列表。

在如下的附图和说明中阐明了本发明的一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及权利要求出发，本发明的其它特征、目的和优点是明显的。

选择的定义