[发明专利]适于阴极电涂组合物使用的有伯胺官能团的颜料分散剂

说明书

本发明涉及具有伯胺官能的颜料分散剂，而且具体涉及这种分散剂在电涂涂料组合物中的用途。

本发明涉及一些可以用来分散电涂涂料组合物中颜料的化合物。具体讲，本发明的分散剂化合物可以用来分散有机或无机颜料于电涂组合物中。本发明还提供出使用本发明的电涂组合物涂覆底物的方法以及如此制成的涂覆品。

电泳涂装或电积涂装，在本领域中被广泛地用于在导电性底物上涂覆聚合物涂层。在电泳过程中，使用待涂的底物作为电池的一个电极，以便使通过水浴的电流将涂层沉积在底物上。电涂组合物和电涂法的优点之一是，在各种金属底物上，无论这些底物的形状和结构如何，都形成一层均匀接触的涂料组合物。当涂层是在不规则形状底物(如小轿车车身)上作防蚀涂层时，这就更加有利。在金属底物各部分上形成的这种平滑而连续的涂层，具有最大的防蚀效果。

电泳浴通常包括一种具有离子稳定化作用的主要成膜树脂(如丙烯酸树脂或环氧树脂)的水分散体。对于需要具有坚硬的电涂膜之汽车或工业用途来说，应当把电涂涂料组合物制成可固化的组合物。这一点通常是借助于使电涂浴中含有能与主要树脂上的官能团在适当条件下(如加热下)反应并由此使涂层固化的交联剂完成的。另外，所说的主要的树脂也可以是一种自交联性树脂，在此同种树脂上具有一或多种在适当固化条件下互相反应的基团。

在该组合物中加入颜料除具有装饰效果之外，通常使用这种电泳涂料作为底漆，以便改善涂层的防腐性。无论哪种用途，为了改善电泳浴的稳定性，以及使颜料在沉积的和随后固化的涂层中适当而均匀的分散，颜料必须在电涂浴中充分分散。最好使颜料分散剂分子固化到膜中，使固化的涂层具有最佳性质。为了实现这一点，分散剂分子必须有一或多个既对于主要树脂又对于交联剂(若存的话)都具有反应活性的基团。当分散剂分子反应形成固化膜时，除了可以防止分散剂在固化膜中起水敏性增塑剂的作用之外，还可以提高膜的完整性。

本发明的分散剂化合物具有聚丙烯酸骨架，该骨架上有颜料交互作用取代基和稳定化取代基。该稳定化取代基在电涂组合物中具有非离子稳定化作用。迄今为止，诸分散剂通常仅能离子稳定化。此外，这样的分散剂一般是单体化合物或环氧基化合物。这种分散剂记载在例如US-3,947,339(其中记载：阳离子颜料分散剂，是硬脂酰缩水甘油醚与N-甲基乙醇胺的反应产物；颜料分散体用阳离子树脂，是环氧当量500的双酚A的聚缩水甘油醚与二乙胺的反应产物；以及作为颜料分散剂的烷基咪唑啉)，US-5,281,316(其中记载了颜料研磨载色剂，是用环氧当量约200的双酚A之二缩水甘油醚、双酚A、2-乙基己醇半封端的甲苯二异氰酸酯和一种季铵化剂制备的，而季铵化剂是由二甲基乙醇胺和2-乙基己醇半封端的甲苯二异氰酸酯反应法制备的)，US-4,443,569(其中介绍使用环氧-丙烯酸接枝共聚物来分散颜料)和US-4,769,400(其中介绍了利用环氧当量为890的双酚A基环氧树脂与二乙醇胺反应制备的研磨树脂)中。

这些方法常常需要冗长的处理时间，而且对于有机颜料在电涂浴中分散来说效果很差。与本发明的分散体相比，已有技术中的分散体显色和稳定性均很差。对于已有的颜料糊分散体来说，固体颜料与固体树脂间重量比(常称为颜料与粘合剂之比)经常很低。人们需要的是较高的颜料/粘合剂比，因为这有助于提高生产率。此外，本发明的化合物在将颜料糊分散体掺入涂料组合物中时，在减少研磨时间和扩大配制范围上还具有显著的和预料不到的效果。

在US-5,231,134中，Carpenter等人介绍了一种阴极电涂组合物用颜料分散剂；这种分散剂的制备方法是：使含异氰酸酯基的烯类不饱和单体与其它烯类不饱和单体聚合，并且使该异氰酸酯基分步或同时与聚亚烷基二醇单烷基醚和/或端氨基聚亚烷基二醇单烷基醚以及至少含有一个叔胺基和一个能与该异氰酸酯基反应的官能团的化合物反应。与本发明相似，该专利发明提供出一些良好颜料糊或颜料分散体，当将其用于电涂浴中时，颜料沉降得较少而且可以使用减少量的颜料和减少量的挥发性有机物。

然而，本发明还具有优于Carpenter等人的那种已有分散剂的优点，因为当涂层沉积在底物上固化时，本发明品能反应形成膜。为了获得最佳的膜完整性、物理性质和耐久性，需要使颜料分散剂反应形成膜。而且有机颜料常常被表面处理得具有阴离子基团。本发明不仅能在电涂浴中与颜料形成离子结合，而且在固化过程中还能将经阴离子处理过的颜料颗粒粘合到膜之中。