[发明专利]阴极电涂的热固性涂料组合物和用它制备阴极电涂层的方法

说明书

本发明涉及一种阴极电涂组合物，它含有有机合成树脂组分，用水可稀释的交联剂，任选的颜料，填料，涂料辅助剂和含有按其重量百分比计不超过该涂料组合物总重量的20％的有机溶液，其中的有机合成树脂组分通过用酸的质子化作用而成为可用水稀释的组分。

在现代许多具有高度深镀能力和良好防腐性能的电涂组合物中，均含有氨基环氧树脂，例如在DE-A-3422457、DE-A-3325061和DE-A-3444110号专利申请公开说明书中所述的。这种环氧树脂常常在有机溶液中与交联剂相混合，然后将上述混合物经质子化作用而分散于水中。当在金属上沉积之后，再对这种粘合剂在160-200℃的温度下烘烤，使其发生热交联反应。

上述的制备电涂组合物的方法的缺点在于要严格地遵守操作条件。上述粘合剂习惯上是在高达120℃的高温条件下制备的，之后当其冷却但还保持一定热度时立即要与交联剂相混合，最后将其溶于水中。由于生产上的困难，其结果是上述混合物要在50-70℃的温度下放置在反应容器中持续较长的时间，这样在粘合剂与交联剂之间会发生过早反应的危险。为此需要将粘合剂冷却至上述反应在较小程度上发生的状态。然而，这实际上是意味着需要非常长的冷却时间。另外进行混合和溶解之间的时间间隔还要维持在最小程度，但是由于生产上的原因，这常常是不可能做到的。因此在实际生产中每批产品之间便会产生差异。

上述方法的另一个缺点在于限制了改变电涂组合物的范围，交联剂的用量会对涂层的重要性质例如交联密度、经烘烤后涂层的硬度、脆性、抗溶解性和防腐性等等产生影响，同样交联剂的性能也会对许多性质产生影响。所以在溶解之前要保证粘合剂与所加入的交联剂固定的混合比例，并要维持所加入的交联剂原有的性质。如果任何组分或混合比例发生了变化，则要再括除并从头做起。

上述方法还存在一个限制因素，即烘烤温度。原则上说160-200℃的烘烤温度是不利的，因为整个本身必须加热至该温度，所以从一开始在这种高温下就需要很高的能量。另外，由芳香异氰酸脂，特别是由甲苯二异氰酸脂制得的交联剂在此温度下非常容易变黄，其危险是所产生的黄色还会出现在涂层表面。再有现在本身越来越多地采用塑料部件，而在此高温下，这种塑料部件的外形稳定性是不能保证的。

于是人们开始尝试降低电涂层的烘烤温度，为此EP-A-208867和E P-A-220440号专利申请公开说明书中提出了一种异氰酸酯型交联剂，该交联剂中的异氰酸酯基通过丙二酸酯基而被封闭。丙二酸酯是已知的具有低烘烤特性的封闭基团，利用它可获得低于120℃的烘烤温度。而在US-4659770号专利说明书中则提出：将含有伯氨基的丙烯酸酯粘合剂在有机溶液中与含有脂族异氰酸酯的交联剂相混合，上述的脂族异氰酸酯中的异氰酸酯基通过与酮肟或丙二酸反应而被封闭。其硬化温度为60-90℃。由上述组分所配制成的组合物确实都具有低烘烤特性，但是它们的贮存寿命是有限的。特别是在电涂过程中，因为需要将含水的分散体在约30℃的温度下搅拌数个星期，而在此期间又不许发生过早反应，所以这些组合物是不能使用的。

DE-A-3630667号专利申请公开说明书中公开了一种可避免上述缺陷的方法。在该方法中，首先通过电涂将粘合剂镀上，然再在有机溶液中将作为单独的交联剂的游离异氰酸酯镀上。然而这种方法是不经济的，并且难以实现。一方面，为了镀上述交联剂需要用大量的溶解剂；另一方面，它的优点确切地说就是在于可将采用常规电镀方法不能达到的空穴和其它区域填满。然而上述交联剂却不能渗透到这些区域内部，这样在这些区域就不可能发生硬化。

于是就需要有一种制备电涂组合物的方法，该组合物可在30℃的温度下贮存而保持稳定，并且可在较低温度下，如在120-140℃时硬化。

人们已经知道溶于水的或可分散于水中的封闭的异氰酸酯，例如US4098933号专利说明书中描述了一种溶于水的或可分散于水中的封闭的异氰酸酯，该封闭的异氰酸酯是通过让异氰酸酯与含有羧基，磺酸基，叔胺，季胺基或聚亚烃化氧的化合物反应得到的。将这种溶于水的或可分散于水中的封闭的异氰酸酯与含有至少两个可对异氰酸酯产生活性的氢原子的有机化合物一起放入水溶液中便可形成薄片状材料。但在这篇专利说明书中并没有说明这些异氰酸酯可以用作阴极电涂组合物中粘合剂的交联剂。

本发明的目的在于提供一种电涂液浴，该电涂液浴能稳定地贮存数个星期，并且沉积后能在较低温度下短时间内硬化。本发明的另一个目的就是提供一种方法，该方法比已有的方法更可靠并且可避免制备出不合规定的批料。本发明的再一个目的在于提供一种方法，该方法适于在预先制作好的电涂液浴中允许改变电涂组合物的组分。