用於鋁基材上的包含鑭系元素的電沉積塗料的製作方法
2023-07-01 10:55:56
專利名稱：用於鋁基材上的包含鑭系元素的電沉積塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用電沉積在鋁基材上提供塗層，其中該塗層具有改進的外觀。
背景技術：
鋁是用於飛機部件的最主要的金屬，飛機的結構連接被粘接在一起。然而，很多粘合劑不能很好的粘合在鋁基材上。為提高在連接處的粘合強度，已知將電沉積塗料施塗於鋁基材上。在這方面，一種優選的塗料源自於一種磷酸化的環氧樹脂，該磷酸化的環氧樹脂通過將環氧樹脂(例如多酚與磷酸的多縮水甘油醚)反應來製備。該塗料通過陰離子電沉積而施塗，並且非常好地粘附於鋁基材及之後施塗的粘合劑上。該電沉積塗料的一個問題是，在塗層內形成針孔，導致具有差的外觀的粗糙塗層。並且，針孔可成為塗層內的失效點。發明內容
本發明通過使用一種磷酸化的環氧樹脂克服了上述問題，該磷酸化的環氧樹脂通過將一種或多種環氧樹脂與磷酸以及一種有機膦酸和/或有機次膦酸反應並與一種或多種鑭系元素組合來製備，所述所述一種或多種鑭系元素具有共同的+3和+4價兩種氧化態，在下文中稱為+3/+4價氧化態。
更具體地，本發明提供一種通過使電流在作為陽極的基材和與電沉積浴電接觸的陰極之間流過而在鋁基材上提供塗層的方法，該電沉積浴包含鹼中和的未膠凝的磷酸化環氧樹脂和具有+3/+4氧化態的鑭系元素的水性分散體。
在示例性實施方式中還提供一種鹼中和的未膠凝的磷酸化環氧樹脂和具有+3/+4氧化態的鑭系元素的水性分散體。
具體實施方式
在此有用的磷酸化環氧樹脂是未膠凝的並且通常按如下製備。使包含環氧樹脂的材料、例如聚環氧化物與含磷的酸例如磷酸或者其等價物反應。在此有用的聚環氧化物是一種具有超過1.0個環氧基/分子的化合物或者化合物的混合物。幾種聚環氧化物是本領域公知的。聚環氧化物的例子可在Handbook of Epoxy Resins, Lee andNeville, 1967, McGraw-Hill Book Company 裡找到。
優選類別的聚環氧化物是多酚 的聚縮水甘油醚，例如雙酚A。這些是在鹼存在的情況下通過使多酚與表氯醇的醚化來產生。酚類化合物可以是1，1-雙(4-羥苯基)乙烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、1，1-雙(4-羥苯基)異丁烷、2，2-雙(4-羥基叔丁基苯基)丙烷、雙(2-羥萘基)甲烷、1，5-二羥基萘、以及1，1-雙(4-羥基3-烯丙基苯基)乙烷。另一類別有用的聚環氧化物類似地由酚類樹脂產生。
除如上所述的聚環氧化物之外，也能使用包含側環氧基的加聚聚合物。這些聚合物通過使多種可聚合烯屬不飽和單體共聚合來產生，其中至少一種單體為含有環氧基的單體，例如丙烯酸縮水甘油酯或者甲基丙烯酸縮水甘油酯。
不包含可與環氧基反應的基團的合適的烯屬不飽合單體作為共聚單體在此可以被使用。優選單體包括α、β-烯屬不飽合單體，例如，包含I到大約8個碳原子的飽和醇的不飽和羧酸酯，以及諸如苯乙烯和甲基甲苯的單乙烯基芳香族單體。
優選的聚環氧化物有大約172-5000、優選300-1000的環氧基當量。
除聚環氧化物之外，反應混合物還可包含單體型單環氧化物，例如醇類和酚類的單縮水甘油醚，例如苯基縮水甘油醚，以及諸如新癸酸縮水甘油酯的單羧酸的縮水甘油酯。
與包含環氧基的材料起反應的磷酸可以是100%的正磷酸或者磷酸水溶液。磷酸的其他形式例如過磷酸、焦磷酸和三磷酸也可以在此使用。此外，聚合的磷酸或者磷酸的偏酐也可以使用。通常，使用含有大約70-90重量％、優選大約85重量％磷酸的磷酸水溶液。
除磷酸之外，膦酸或者次膦酸也與包含環氧基的材料起反應。膦酸的例子是具有如下結構的有機膦酸:
權利要求
1.一種在鋁基材上提供塗層的方法，包括使電流在作為陽極的基材和與電沉積浴電接觸的陰極之間通過， 其中該電沉積浴包含水性樹脂分散體，該水性樹脂分散體包含: (a)鹼中和的未膠凝的磷酸化環氧樹脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化態的鑭系元素。
2.根據權利要求1的方法，其中所述鑭系元素包括鈰、鐠或者鋱。
3.根據權利要求1的方法，其中所述鑭系元素包括鈰、鐠或者鋱中的至少兩種。
4.根據權利要求1的方法，其中所述環氧樹脂選自多酚的聚縮水甘油基醚和環氧基官能的丙烯酸類樹脂。
5.根據權利要求1的方法，其中所述分散體還包含單體型單環氧化物。
6.根據權利要求1的方法，其中所述磷酸化環氧樹脂具有以樹脂固體計15-50的酸值。
7.根據權利要求1的方法，其中所述磷酸化環氧樹脂包含:對一當量環氧基來說0.1-0.8摩爾磷酸，以及每當量環氧基0.01-0.4摩爾膦酸和/或有機次膦酸。
8.根據權利要求1的方法,其中所述水性分散體還包含固化劑。
9.根據權利要求8的方法，其中所述固化劑包括氨基塑料。
10.根據權利要求8的方法，其中(a)磷酸化環氧樹脂以50-90重量％的量存在，和(b)固化劑以10-50重量％的量存在，所述百分比基於(a)和(b)的總固體重量計。
11.根據權利要求7的方法，其中所述有機膦酸為苯基膦酸。
12.根據權利要求1的方法,其中所述水性樹脂分散體還包含唑。
13.根據權利要求12的方 法，其中所述唑包括苯並三唑、3-巰基-1，2，4-三唑、2-巰基苯並噻唑、2，5- 二巰基-1，3，4-噻二唑、1-甲基苯並三唑、或者其組合。
14.根據權利要求12的方法，其中所述唑以0.001-1.0重量％的量存在於組合物中，基於在所述水性樹脂分散體中的總固體重量計。
15.根據權利要求1的方法，其中所述鑭系元素以0.015-3.2重量％的量存在於組合物，基於在所述水性樹脂分散體中的總固體重量計。
16.一種用於塗覆基材的方法，包括: (a)在基材的至少一部分上沉積包含IIIB族或者IVB族金屬化合物的轉化塗料組合物；和 (b)在該轉化塗料的至少一部分上電沉積塗料組合物，其中該塗料組合物包含水性樹脂分散體，該含水性樹脂分散體包含: (i)鹼中和的未膠凝的磷酸化環氧樹脂；和 ( )具有+3和/或+4氧化態的鑭系元素。
17.據權利要求16的方法，其中所述磷酸化環氧樹脂包含一種或多種聚合物型環氧化合物與磷酸以及與有機膦酸和/或有機次膦酸的反應產物的混合物。
18.根據權利要求16塗覆的基材。
19.根據權利要求17的基材，其中所述基材為鋁。
20.一種水性樹脂分散體，其包含: (a)鹼中和的未膠凝的磷酸化環氧樹脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化態的鑭系元素。
全文摘要
一種通過電沉積塗料的陰離子的或者陽離子的電沉積將塗料施加於鋁基材的處理方法，電沉積塗料包含具有+3/+4價氧化態的鑭系元素和磷酸鹽化環氧樹脂的水性分散體，磷酸鹽化環氧樹脂通過採用磷酸和一種有機膦酸和/或一種有機次膦酸磷酸鹽化聚環氧化物而得到。該塗料具有降低的形成針孔的趨勢。
文檔編號C08G59/30GK103180489SQ201180049885
公開日2013年6月26日 申請日期2011年9月1日 優先權日2010年9月7日
發明者R·M·派弗爾, E·F·拉克維茲 申請人:Ppg工業俄亥俄公司