含有吗啉二酮交联剂的阴极电涂组合物制造技术

改进的含水阴极电涂组合物，所述组合物含有环氧－胺加合物和交联剂的粘合剂；其中所述改进是使用每个分子具有至少一个，优选多个吗啉二酮基团的交联剂。所形成的电沉积涂饰物在加热固化时具有减少的挥发性散发物和膜重量损失。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
含有吗啉二酮交联剂的阴极电涂组合物专利技术背景本专利技术涉及阴极电涂组合物，并且特别涉及含有吗啉二酮交联剂的阴极电涂组合物，该组合物显著减少了固化过程中由涂层膜产生的挥发性散发物和烘烤损失。通过电沉积方法，也称为电涂方法涂饰导电基底是众所周知和重要的工业方法。将底漆电沉积于汽车基底上在汽车工业得到广泛应用。在这种方法中，将导电物品例如汽车车身或汽车部件浸在成膜聚合物水乳液的涂层组合物的电沉积浴中，并且该物品在电沉积过程中起电极的作用。在物品与反电极之间通以电流直到在物品上沉积了所需厚度的涂层为止，其中反电极与涂层组合物保持电接触。在阴极电涂方法中，被涂层的物品是阴极，反电极是阳极。在典型的阴极电沉积方法中，在电沉积浴中使用的成膜树脂组合物也是本领域众所周知的。这些树脂一般由已进行了链延长然后形成了加合物以在树脂中包括胺基团的聚环氧化物树脂制成。胺基团一般是通过将树脂与胺化合物反应来引入的。将这些树脂与通常为聚异氰酸酯的交联剂混合，然后用酸中和以形成通常称为主要乳液的水乳液。将主要乳液与颜料膏、聚结溶剂、水以及其它添加剂如催化剂合并以形成电沉积浴。将电沉积浴置于含有阳极的绝缘槽中。欲被涂层的物品是阴极，并通过含有电沉积浴的槽。沉积到电涂物品上的涂层厚度与电沉积浴特性、槽的电运行特性、浸入的时间等有关。将所得涂层物品从电涂浴中取出并用去离子水洗涤。将物品上的涂层在炉中以足够的温度进行固化，以在物品上面形成交联涂饰层。催化剂的存在提高了涂饰层的交联。阴极电涂组合物、树脂组合物、涂布浴和阴极电沉积方法公开于Jarabek等人的于1975年11月25日公布的US 3,922,253；Wismer等人的于1983年12月6日公布的US4,419,467；Belanger的于1979年1月30日公布的US 4,137,140以及Wismer等人的于1984年8月25日公布的US 4,468,307中。与含有聚异氰酸酯交联剂的常用电涂组合物有关的一个缺点是，-->为了避免电涂组合物的过早胶凝，必须用例如醇将固化剂上的高反应性异氰酸酯基团封闭。然而，封闭的聚异氰酸酯需要高温来去封闭和开始固化反应。在固化过程中，这种固化机制也释放出大量的挥发性封闭剂，从而产生不利的膜重量损失，也被称作烘烤损失，并且使得必须对炉中排出的废气进行净化，以及造成树脂固体不利的损失。另外，在固化过程中释放的挥发性封闭剂能够对各种涂层特性造成其它有害作用，例如，产生粗糙的膜表面。McCollum等人的于1986年10月7日公布的US 4,615,779提出使用低分子量的醇封闭剂以减少当膜加热固化时的重量损失。然而，这样的封闭剂能够产生不希望的膜缺陷。December等人的于1995年7月11日公布的US 5,431,791描述了使用具有多个环碳酸酯基团的固化剂来代替封闭的聚异氰酸酯，该固化剂仍然提供需要的尿烷交联，但是能够避免烘烤损失和使用封闭的聚异氰酸酯固化剂所带来的其它问题。然而，环碳酸酯通常难于掺入到主要乳液中。所以，仍然需要发现用于阴极电涂组合物的新的交联剂，这种交联剂在保持所需涂布特性的同时能够减少挥发性散发物和烘烤损失。专利技术概述本专利技术涉及改进的含水阴极电涂组合物，所述组合物含有环氧-胺加合物、用于环氧-胺加合物的交联剂和用作环氧-胺加合物的中和剂的有机或无机酸的成膜粘合剂；其中所述改进是使用平均每个分子具有至少两个能够与环氧-胺加合物上的胺基团反应的吗啉二酮基团的交联剂。还优选使用另外的交联剂，以提供高度交联的最终的膜网络。本专利技术是基于这样的发现，吗啉二酮基团与胺基团之间的交联反应是在较低温度发生的，并且没有释放挥发性副产物。因此，现在已经发现，在固化过程中的烘烤损失能够显著减少，并且使用封闭的聚异氰酸酯固化剂所伴随的问题能够大大地得以避免。使用任何上述组合物来阴极电涂导电基底的方法和由此电涂的导电物品也形成本专利技术的部分。专利技术详述本专利技术电涂组合物是含水组合物，其优选含有占阴极成膜粘合剂、添加剂、颜料分散树脂、颜料等的主要乳液重量约5-50％的固体含量，并通常含有有机聚结溶剂。-->用于形成本专利技术阴极电涂组合物的主要乳液的成膜粘合剂是环氧-胺加合物和新的含有吗啉二酮基团的交联剂。环氧-胺加合物通常由环氧树脂形成，该环氧树脂优选进行了链延长，然后与胺反应以形成具有胺基团的加合物，之后将胺基团用酸中和。通常将环氧-胺加合物与交联树脂混合，然后用酸中和并倒入水中以形成水乳液，该水乳液被称为主要乳液。之后向主要乳液中加入其它成分例如呈颜料膏形式的颜料、聚结溶剂、防堵孔剂、增韧剂、消泡剂、湿润剂以及其它添加剂例如催化剂，以形成商业电涂组合物。典型的含水阴极电涂组合物描述于DeBroy等人的于1991年12月3日公布的US 5,070,149和上述US 3,922,253；4,419,467；4,137,140和4,468,307中。用新的吗啉二酮交联剂配制成的本专利技术电涂组合物的优点是，减少了电沉积后固化过程中发生于膜的挥发性散发物和烘烤损失以及伴随的重量损失。另外，与仅含有常规醇封闭的聚异氰酸酯交联剂的电涂组合物相比，本专利技术电涂组合物表现出更低的固化温度和更好的边缘耐蚀性和更为平滑的外观。本专利技术新组合物的环氧-胺加合物由优选进行了链延长然后与胺反应的环氧树脂形成。所得环氧树脂加合物具有反应性羟基、环氧基和胺基团。用于环氧胺加合物的环氧树脂是具有大约150-2,000环氧当量的聚环氧-羟基-醚树脂。环氧当量是含有一克当量环氧的以克为单位的树脂重量。这些环氧树脂可以是任何含有环氧-羟基的聚合物，该聚合物每个分子具有两个或多个1，2-环氧(即末端)相等物，即平均每个分子具有两个或多个环氧基团的聚环氧化物。优选为环状多元醇的聚缩水甘油醚。特别优选为多元酚例如双酚A的聚缩水甘油醚。这些聚环氧化物可以通过在碱存在下，将多元酚与表卤代醇或二卤代醇例如表氯醇或二氯醇进行醚化反应而制得。多元酚的实例是2，2-二-(4-羟基苯基)乙烷、2-甲基-1，1-二-(4-羟基苯基)丙烷、2，2-二-(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、1，1-二-(4-羟基苯酚)乙烷、二-(2-羟基萘基)甲烷、1，5-二羟基-3-萘等。除了多元酚，其它环状多元醇也可以用于制备环状多元醇衍生物的聚缩水甘油醚。其它环状多元醇的实例是脂环族多元醇，特别是脂-->环族多元醇，例如1，2-二(羟基甲基)环己烷、1，3-二-(羟基甲基)环己烷、1，2-环己二醇、1，4-环己二醇和氢化双酚A。环氧树脂可以用例如任何上述多元酚进行链延长。优选的增链剂是双酚A和乙氧基化双酚A，优选是这些酚的组合。聚环氧化物也可以用能提高流动性和聚结性的聚醚或聚酯型多元醇将链延长。通常有用的增链剂是多元醇例如聚己内酯二醇，例如得自Union Carbide/DowCorporation的Tone200系列，和乙氧基化双酚A，例如得自MillikenChemical Company的SYNFAC 80099。用于链延长的聚醚型多元醇的实例和条件公开于US 4,468,307中。用于链延长的聚酯型多元醇公开在Marchetti等人的于1979年4月10日公布的US 4,148,772中。用于形成这些聚环氧羟基醚树脂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
阴极电涂组合物，所述组合物在水介质中包含：Ａ）具有至少一个酸中和的胺基团的可交联的树脂，和Ｂ）用于所述树脂的具有至少一个吗啉二酮基团的交联剂。

【技术特征摘要】
US 2002-7-2 10/187,5431.阴极电涂组合物，所述组合物在水介质中包含：A)具有至少一个酸中和的胺基团的可交联的树脂，和B)用于所述树脂的具有至少一个吗啉二酮基团的交联剂。2.权利要求1的阴极电涂组合物，其中所述组合物还包含：C)能够与所述树脂上的胺基团反应的辅助交联剂。3.权利要求1的阴极电涂组合物，其中所述交联剂B)具有多个吗啉二酮基团。4.阴极电涂方法，所述方法包括：1)将导电基底浸在涂层组合物中，所述组合物在水介质中包含：A)具有至少一个酸中和的胺基团的可交联的树脂，和B)具有至少一个吗啉二酮基团的交联剂，2)在阳极与导电基底之间施加电流电位，和3)从涂层组合物中取出基底。5.权利要求4的方法，其中在步骤1)中，所述可交联的树脂A)含有多个酸中和的胺基团，并且所述交联剂B)含有多个吗啉二酮基团。6.改进的含水阴极电涂组合物，所述组合物含有环氧-胺加合物、交联剂和用作环氧-胺加合物的中和剂的有机或无机酸的粘合剂；其中所述改进是掺入每个分子具有至少一个吗啉二酮基团的交联剂。7.权利要求6的改进的电涂组合物，其中所述交联剂每个分子具有多个吗啉二酮基团。8.权利要求7的改进的电涂组合物，其中所述吗啉二酮交联剂是聚环氧化物与烷基胺和草酸二烷基酯的反应产物。9.权利要求8的改进的电涂组合物，其中所述吗啉二酮交联剂具有以下结构式：其中n是0或1-4的正整数，且R是具有1-8个碳原子的烷基。10.权利要求8的改进的电涂组合物，其中所述吗啉二酮交联剂具有以下结构式：其中n是0或1-4的正整数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG安德森，A加姆，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]