專利名稱：電涂組合物和代替磷酸鹽預處理的方法
技術領域：
本發明涉及金屬基材用涂料，尤其是電涂涂料組合物，制備它們的方法，涂布金屬基材的方法，尤其是將涂料電沉積到導電性基材上的方法以及經涂布的金屬基材。
背景技術：
本部分中的陳述僅僅提供與本公開文本有關的背景信息，可能不構成現有技術。將要在腐蝕環境中使用的金屬制品的工業涂布可以包括施加一種或多種無機和有機處理和涂布。汽車裝配廠中的涂漆系統(“油漆車間”)是龐大的，復雜的，并且昂貴的。例如，對金屬汽車車身(“白車身”)和零件進行在一個或多個清洗浴或噴霧箱中的多步清洗處理，在磷化浴中作為金屬預處理步驟進行水性磷酸鹽涂料的施涂，然后進行各種漂洗和附加精整處理，如在Claffey的美國專利No. 5，868，820中所述的。進行該磷化預處理步驟來改進金屬的耐腐蝕性和后續的涂層對金屬的粘附。該清洗和磷化步驟可能具有10 或12個噴霧設備或浸漬槽的獨立處理站。電沉積涂料(“電涂涂料”)在該預處理步驟之后施涂于金屬車身上。電涂浴通常包括主要成膜環氧樹脂(“聚合物”和“樹脂”在本公開中可互換地使用)的水性分散體或乳液，在水中或水和有機助溶劑的混合物中達到離子穩定化。在期望耐久性電涂薄膜的汽車或工業應用中，該電涂組合物被配制成克固化的(熱固性)組合物。這一般通過用主要成膜樹脂乳化能夠與該主要樹脂上的官能團在適當條件下(例如加熱)反應并因此將涂層固化的交聯劑來完成。在電沉積期間，通過將基材浸沒在電涂浴中，然后在基材和相反電荷的極(例如不銹鋼電極)之間施加電勢，從而將含有具有較低分子量的帶離子電荷的樹脂的涂料沉積到導電性基材上。帶電荷的涂料遷移到該導電性基材上，并在該導電性基材上沉積。該經涂布的基材然后被加熱，以將該涂層固化或交聯。電涂組合物和方法的優點之一是，施涂的涂料組合物在各種金屬基材上形成了均一而連續的層，不論基材的形狀或構型如何。當該涂層作為防腐蝕涂層施涂到具有不規則表面的基材如汽車車身上時，這是特別有利的。在金屬基材的所有部分上的該均勻、連續的涂層提供了最大耐腐蝕效力。然而，磷酸鹽預處理迄今為止是防止汽車車身腐蝕的一個必不可少的步驟。McMurdie等人的美國專利6，110，341教導，可包括聚環氧化物連接基團的烴基磷酸酯和膦酸酯類，能夠以基于總浴重量的至多500ppm的量引入到電沉積浴中，用于改進防腐蝕。包括苯基膦酸的實例據報告在未處理的鋼板上具有適度的防腐蝕作用的增強。 December 等人的美國專利申請公開 No. 2008/0102214,2008/0103268 和 2008/0103269 披露，對經涂布的金屬基材的涂層粘附性可以通過在成膜組分(例如可交聯樹脂或交聯劑) 中包括非離子金屬配位結構來改進。美國專利申請公開No. 2007/0M4270披露了一種聚合物配體，其通過使羥基官能樹脂或交聯劑(crosslinket)與在涂料中引入以絡合金屬催化劑的環酐反應而制備，從而更容易且有效地引入該金屬催化劑。據報告改進了固化響應、抗碎落性和腐蝕抑制作用。某些專利文件描述使用二亞乙基三胺制備的含有環氧樹脂的電涂涂料組合物，其實例是Grosse-BrinWiaus等人的美國專利No. 7,087, 146 ；Nishiguchi等人的美國專利No. 6，492，027 ；Tobinaga等人的美國專利No. 5，556，913 ；和Schwerzel等人的美國專利 No. 5，039, 721。許多專利公開了在電涂涂料組合物或其它的金屬涂料中使用某些金屬氧化物。屬于這些之中的Gros等人的美國專利申請公開No. 2006/0058423(氧化錳)；Poulet等人的美國專利申請公開No. 2006/0261311 (釔、鋯、鑭、鈰、鐠和釹的氧化物或鹽)；MaZe等人的美國專利 No. 7，081，157 (MoO3) ；Matsuda 等人的 JP 20032洸982 (五氧化二釩)；Mizoguchi 等人的JP2003129005 (氧化鋅)；和Kawaraya等人的美國專利申請公開No. 2007/0149655 (氧化鋯)。然而，不知道將這些金屬氧化物與我們已經發現的某些基團結合以大大增強這些金屬氧化物防止金屬基材腐蝕的能力。
發明內容
我們公開了一種用于將電涂涂料電沉積在金屬基材上的組合物和方法，該金屬基材可以是未磷化的金屬基材(即，沒有進行磷酸鹽預處理的金屬基材)，其中該電涂涂料提供了優異的防腐蝕作用。該組合物和方法使用水性電涂涂料組合物，也稱為電涂浴，具有包含與酯基相隔 2-4個碳的羧酸基團的粘結劑如環酐的單酯和具有至少一個如下含磷基團的樹脂
權利要求
1.一種包含粘結劑的水性涂料組合物，該粘結劑包含磷酸化樹脂和與酯基相隔2-4個碳的羧基。
2.根據權利要求1所述的水性涂料，其中，該粘結劑是可陰極電沉積的。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的水性涂料組合物，其進一步包含金屬氧化物，該金屬氧化物選自氧化鉍，氧化釩，氧化錳，氧化鈷，氧化鋅，氧化鍶，氧化釔，氧化鉬，氧化鋯，氧化鑭，鑭系元素的氧化物和它們的組合。
4.根據權利要求1-3任一項所述的水性涂料組合物，其進一步包含三齒胺配體， 其中該三齒胺配體具有結構-N(-R' -NR2)2，其中R'是具有1-4個碳原子且任選具有醚氧的烷基，且各R獨立地是1-4個碳原子的烷基。
5.根據權利要求1-4任一項所述的水性涂料組合物，其中該粘結劑是可電沉積的。
6.根據權利要求1-5任一項所述的水性涂料組合物，其中該磷酸化樹脂是環氧樹脂或乙烯基樹脂。
7.根據權利要求1-6任一項所述的水性涂料組合物，其中該磷酸化樹脂包含以下基
8.根據權利要求1-7任一項所述的水性涂料組合物，其包括約0.01到約Iwt %的該金屬氧化物，以總粘結劑固體重量為基準計。
9.根據權利要求1-8任一項所述的水性涂料組合物，其中與酯基相隔2-4個碳原子的羧基具有以下結構
10.根據權利要求1-9任一項所述的水性涂料組合物，其進一步包括交聯劑和與該交聯劑反應的第二胺官能樹脂，其中該第二胺官能樹脂不包括含磷基團。
11.一種涂布導電性基材的方法，包括(a)清潔金屬汽車車身；(b)將該清潔過的金屬汽車車身放入到根據權利要求1-10任一項所述的水性涂料組合物中；(C)在電路中連接作為電極的金屬汽車車身，并使電流通過水性電沉積涂料組合物，從而將涂層沉積到金屬汽車車身上。
12.根據權利要求11所述的涂布導電性基材的方法，其中該金屬汽車車身未經磷酸鹽預處理。
13.根據權利要求11或權利要求12所述的涂布導電性基材的方法，其中該導電性基材包括金屬汽車車身。
14.根據權利要求11-13任一項所述的涂布導電性基材的方法，進一步包括 (d)將另一涂層施涂在該電涂涂層上。
15.根據權利要求11-14任一項所述的方法制備的經涂布的基材。
全文摘要
本發明涉及一種水性電沉積涂料組合物，其包含可陰極電沉積的粘結劑，該粘結劑包含磷酸化樹脂和與酯基相隔2-4個碳原子的羧基，該組合物提供了與通過普通的磷酸鹽預處理-電沉積涂布方法所獲得的防防腐蝕作用相同的防腐蝕作用。該水性涂料組合物可以包含金屬氧化物，該金屬氧化物選自氧化鉍，氧化釩，氧化錳，氧化鈷，氧化鋅，氧化鍶，氧化釔，氧化鉬，氧化鋯，氧化鑭，鑭系元素的氧化物和它們的組合。該磷酸化樹脂可以包括含磷基團，其中X是氫、一價烴、烷基如氨基烷基，或具有鍵合于磷原子的單一共價鍵的氧原子，且每一個氧原子具有鍵合于氫原子、烷基、芳基、烷芳基、芳烷基或樹脂的共價鍵，其中附加說明是至少一個氧原子具有鍵合于樹脂的共價鍵。該水性涂料組合物可以包含三齒胺配體。
文檔編號C09D5/44GK102282223SQ200980151482
公開日2011年12月14日 申請日期2009年9月24日 優先權日2008年12月29日
發明者A·喬艾, C·A·斯坦特斯, T·S·迪塞姆伯 申請人:巴斯夫涂料有限公司