[发明专利]用于金属预处理应用的儿茶酚化合物与官能化共反应化合物的反应产物

说明书

一种用于金属基材的含水酸性抗腐蚀转化涂料组合物(特别是，含水酸性含第IV族金属的抗腐蚀转化涂料组合物)，其包含儿茶酚化合物和/或至少一种儿茶酚化合物与至少一种具有一个或多个与所述至少一种儿茶酚化合物反应的官能团的共反应化合物的反应产物、优选儿茶酚与多胺(例如，聚乙烯亚胺)的反应产物作为添加剂，所述添加剂增强所述转化涂料组合物的抗腐蚀作用；制备和施加所述转化涂料组合物的方法以及经涂布的金属基材。含有儿茶酚的转化涂料组合物可以在低至低于40℃的温度并且以5分钟或更短的暴露时间施加至金属基材表面。儿茶酚化合物或其反应产物可以并入形成于金属基材上的转化涂层中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月22日提交的美国临时申请号62/437,696的优先权，出于所有目的将其全文通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及金属预处理组合物，更具体地涉及防腐蚀的金属预处理组合物、制造和施加金属预处理组合物的方法、和具有沉积于其上的转化涂料的金属基材。

发明背景

许多消费品和工业品从金属基材形成并暴露于金属元素，因此，这些金属产品受腐蚀性环境的影响，因而它们经常涂布有保护性涂料(包括防腐蚀涂料和油漆)。许多这类防腐蚀涂料称作转化涂料，它们在本领域理解为通过使金属表面与金属预处理组合物(即，转化涂料组合物)接触所形成的一类金属预处理，所述的金属预处理组合物使金属表面改性并且在其上形成转化涂层。尽管这些转化涂料提供保护作用，但改善金属转化涂料的耐蚀性是汽车和白色产品应用中持续存在的市场要求。以前的转化涂料已经包括使用周期表第IV族的金属及其氧化物，特别是锆和钛。这些涂层已经是有效的；然而，持续寻求改进。

已经存在涂料组合物中使用聚儿茶酚胺类的既往尝试，如在Messersmith等人的美国专利号8,999,452中，其中出于诊断目的，将多种类型的生物功能分子涂布到金属或塑料上。Messersmith等人公开的用于施加多儿茶酚胺类(胺官能化的儿茶酚化合物的聚合物)的方法需要约pH 8.6的碱性条件和超过8小时的长施加时间，以在金属或塑料基材上沉积非常薄的聚儿茶酚胺层，例如，50纳米需24小时。尽管这类方法可能适合实验室研究，但它们不适用于工业生产过程和通用涂料，例如，汽车和白色产品制造。此外，这些涂料没有显示向基材提供任何耐腐蚀性。

期望提供改进的金属预处理转化涂料组合物，其制备和施加简单，并且将改善现存转化涂料的腐蚀防护。

发明内容

概括地，本发明提供一种转化涂料组合物，其含有儿茶酚化合物和/或一种或多种儿茶酚化合物于一种或多种共反应化合物的反应产物，所述共反应混合物包含一个或多个与所述一种或多种儿茶酚化合物反应的官能团(如胺，特别是多胺如聚乙烯亚胺)，所述组分能够以简单有效的方式增强含水酸性转化涂料(特别是含有第IV族金属的那些)的腐蚀防护。

形成增强金属预处理(即，转化涂料)的腐蚀防护的添加剂的方法，所述添加剂由含水酸性转化涂料组合物(特别是从含水的、酸性的、含第IV族金属的转化涂料组合物)沉积，所述方法通常包括步骤：

a)提供至少一种儿茶酚化合物的水溶液或含水分散体；

b)提供至少一种共反应化合物(如胺，特别是多胺如聚乙烯亚胺)的水溶液或含水分散体，所述共反应化合物包含一个或多个与所述至少一种儿茶酚化合物反应的官能团；

c)将所述一种或多种儿茶酚化合物的水溶液或含水分散体与所述一种或多种共反应化合物的水溶液或含水分散体组合，以形成反应混合物；和

d)在以空气或其它含氧气体的形式将氧引入所述含水反应混合物中的选定条件下，使所述含水反应混合物反应一段时间，所述时间足以使所述一种或多种儿茶酚化合物与所述一种或多种共反应化合物反应；和任选地

e)提纯所述反应产物。