[发明专利]用于封闭的异氰酸酯低温熟化的催化剂

说明书

本申请是于1993年7月28日申请的美国专利申请No.08/097,854的部分延续。

发明领域

本发明涉及促进封闭的异氰酸酯和封闭的异硫氰酸酯低温熟化的锡催化剂，方法和组合物。

背景技术

通常将有机锡化合物，特别是二有机锡，用于以含羟基化合物使封闭的异氰酸酯熟化的反应中。当含羟基的化合物为聚合物且封闭的异氰酸酯为多官能团时，这些体系在涂料中有其用途。通常，封闭剂为一种脂族醇，它可使一锅法体系中的锅期增长。高温下含羟基的化合物与多官能团封闭的异氰酸酯发生交联反应，该交联反应增加了分子量并导致熟化涂料具有优异的耐溶剂性能。

由于考虑到环境因素，涂料工业已转向将反应剂分散于水性体系中的体系。这些体系要求形成稳定的分散体且所有的反应剂都对水解是稳定的。特别是，通过由Bosso等在美国专利号4,101,486中描述的电涂，如阴极淀积法，可将底涂层从水性分散体沉积至金属表面。

当封闭剂为脂族醇时，通常需用催化剂促进熟化反应。常规地，这些催化剂为亚锡盐或一或二有机锡化合物，它们能在166-185℃(330-365°F)的温度范围内催化熟化或交联反应，通常希望在较低温度下获得熟化反应以节约能量，减少附接于金属物体上的塑料部件的变形，并减少颜色的生成。

Thiele等在Plaste und kautschuk.36，1989年1月(1)pp.1-3中揭示了作为聚氨酯的模型反应的在氧化双三丁基锡存在下异氰酸苯酯与丁醇的反应，其中加入1mol％的水延缓了反应速率并引起Eyring图上的线性偏差。水的延缓效应可藉升高温度而减小。该文献提出，当在水性体系中需要较低温度的熟化时，三有机锡催化剂不适用。

Jerabek的美国专利No.4,031,050，Jerabek等的美国专利No.4,017,438和Bosso等描述了基于封闭的有机聚异氰酸酯，含环氧基树脂的胺加合物和二有机锡催化剂的水性涂料组合物。这些组合物是阳离子型的并可电沉积至阴极上且广泛地用作汽车底件的底漆，在该过程中，将导电物件如汽车车身或汽车部件浸没在水性分散体浴中，并在电沉积过程中充当电极，让电流在物件和与水性涂料有电接触的相对电极之间通过，直至在物件上沉积所希望的涂层厚度。

为了本发明说明书和权利要求的目的，这些Jerabek涂层是此处称为“E-涂层”的组成部分。通常，这些组合物包含一种合成的含羟基的加合物，该加合物为伯胺或仲胺与环氧化物或多环氧化物的反应产物，所述加合物可被酸溶解以在加合物中提供阳离子基。这种阳离子基的例子包括季铵，鏻，和锍离子。含羟基的加合物能与封闭的或未封闭的异氰酸酯或异硫氰酸酯反应。

涂渍操作可以一连续的过程进行，该过程要求有需加监控的浴和定期补充进行连续涂渍操作时被消耗的涂料组合物和/或组合物的组份。

所用的二有机锡催化剂为固体，它被分散在涂料组合物中，在某些情况下，将会从涂料中分离出来并与其它涂料残余物一起沉积在盛涂料浴的箱的底部。因而浴中催化剂的量可被消耗光，这就需要再加以补入，使涂料的熟化能及时有效地完成。由于在引入浴之前，催化剂须事先适宜地分散于合适的介质中，因而补充固体催化剂可能是困难的或者是一种不利的事。

尽管环氧树脂的这些阳离子胺加合物中可以配入颜料和/或填料，但许多尝试都想提供这样的涂料体系，即在其中不含任何固体物质，这是出于节省费用，也是为了排除与沉降至涂料箱底部的诸如固体有机锡化合物之类的固体物质有关的各种问题。这些沉降的物质必须用超滤法加以分离，而若催化剂在此过程中被除去，就必须再予补回，因而希望有一种基本上不含固体的涂料体系的避免或最大程度减少沉降问题。再者，制备这种涂料的费用可因消除使催化和/或颜料，填料等分散于涂料组合物中所需的任何研磨步骤而得到减少。

不含颜料或填料的涂料可在一些应用中被用作第一涂层，而在随后的涂层中提供颜料物质，后者在某些情况下对于保持涂层免受紫外辐射或那些使涂层以不可接受的速率变环的其它环境危害来说都是必需的。

如果可用电解方法以较快的速率实施这种涂渍和以较快的速率熟化，便可提高生产率，这对制造商来说意味着费用的节省。

尽管可用电解方法将阳离子型的胺环氧树脂施于金属基底上，但这些类型的涂渍受到其自身的限制，这就是说，当达一定厚度后，涂层的形成变慢并最终停止，因为涂渍物质是绝缘的，所形成的涂层厚是有利的，这是由于同等的涂层厚度可更快地被施用，或可快速地获得涂层的整个厚度，以提供改进的物理性能，如抗冲击性，耐腐蚀性等。