电泳涂层的边缘保护制造技术

本文描述了具有改善的边缘保护的水性阴极电泳涂覆组合物和用于制备这样的电泳涂覆组合物的方法。在一个示例性实施方案中，电泳涂覆组合物包含：水；可交联树脂，所述可交联树脂包含交联剂和环氧胺加合物的粘合剂；用于中和环氧胺加合物的中和剂，其中中和剂的pKa值大于0；以及颜料糊料。颜料糊料可以包含二氧化硅、硫酸钡、或二氧化硅和硫酸钡。或二氧化硅和硫酸钡。

【技术实现步骤摘要】
电泳涂层的边缘保护
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年10月11日提交的美国临时申请第62/914206号的权益，其在此通过引用整体明确地并入。


[0003]
一般地涉及用于涂覆基底的电泳涂覆组合物。

技术介绍

[0004]通过电沉积过程(也称为电泳涂覆过程)涂覆导电基底是公知且重要的工业过程。将底漆电沉积至汽车基底被广泛用于汽车工业中。在该过程中，将导电制品例如汽车车身或汽车零部件浸入成膜聚合物的水性乳液的涂覆组合物的浴中并在电沉积过程中充当电极。电流在制品和与水性乳液电接触的对电极之间通过，直至在制品上沉积期望的涂层。在阴极电泳涂覆过程中，待被涂覆的制品是阴极，而对电极是阳极。
[0005]在典型的阴极电沉积过程的浴中使用的树脂组合物也是本领域公知的。这些树脂通常由已扩链的聚环氧化物树脂制成，然后形成加合物以在树脂中包含胺基。通常通过树脂与胺化合物的反应引入胺基。将这些树脂与交联剂共混，然后用酸中和以形成水乳液，这通常称为主乳液。
[0006]将主乳液与颜料糊料、聚结溶剂、水和其他添加剂组合以形成电泳涂覆浴。将电泳涂覆浴放置在包括阳极的绝缘槽中。待被涂覆的制品是阴极并使其通过容纳电沉积浴的槽。沉积在被电泳涂覆的制品上的涂层的厚度是浴特性、电操作特性、浸入时间等的函数。
[0007]在设定的时间段之后，将所得的经涂覆制品从浴中移出，并用去离子水冲洗。通常使制品上的涂层在烘箱中在足够的温度下固化以在制品上产生经交联的面层(finish)。r/>[0008]缺乏对组合物的边缘保护或边缘覆盖是阴极电泳涂覆组合物的持续问题。本领域中已经提出了各种添加剂来解决该问题。然而，仍然需要这样的电泳涂覆组合物：其在被涂覆的基底的边缘处具有改善的覆盖，并且不会对电泳涂层、随后施加至其上的涂覆层或两者的特性产生负面影响。

技术实现思路

[0009]本文描述了具有改善的边缘保护的水性阴极电泳涂覆组合物和用于制备这样的电泳涂覆组合物的方法。在一个示例性实施方案中，电泳涂覆组合物包含：水；可交联树脂，所述可交联树脂包含交联剂和环氧胺加合物的粘合剂；用于中和环氧胺加合物的中和剂，其中中和剂的pKa值大于0；以及颜料糊料。颜料糊料可以包含二氧化硅、硫酸钡、或二氧化硅和硫酸钡。
[0010]另一个示例性实施方案提供了用于制备具有改善的边缘保护的阴极电泳涂覆组合物的方法。所述方法包括：制备环氧树脂的环氧胺加合物；制备用于环氧胺加合物的交联剂；将环氧胺加合物与交联剂共混；用pKa值大于约0的中和剂中和环氧胺加合物以形成乳
液；以及形成颜料糊料并将颜料糊料与经中和的乳液共混以形成颜料分散体。
[0011]提供该概述从而以简化形式引入概念的选择，所述概念在下文在详细描述中被进一步描述。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。
具体实施方式
[0012]以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制如本文所述的电泳涂覆组合物和用于形成电泳涂覆组合物的方法。此外，无意受在前述
技术介绍
或
技术实现思路
或以下详细描述中提出的任何理论的束缚。
[0013]本文提供了用于涂覆基底的电泳涂覆组合物。该电泳涂覆组合物可以用于涂覆本领域已知的任何类型的基底。在实施方案中，基底是车辆、汽车或机动车。“车辆”或“汽车”或“机动车”包括汽车，例如小汽车、厢式货车、小型货车、公共汽车、SUV(运动型多用途车)；卡车；半拖车；拖拉机；摩托车；拖车；ATV(全地形车)；皮卡车；重型推进器，例如推土机、移动式起重机和运土机；飞机；船；轮船；和其他运输方式。
[0014]电泳涂覆组合物被用于在基底上形成涂覆层。本文中的示例性实施方案提供了完整的电泳涂覆浴以在基底上形成涂覆层。某些实施方案使用基于环氧胺的树脂或粘合剂，所述基于环氧胺的树脂或粘合剂被用酸中和以形成乳液。
[0015]弱的边缘保护是经电泳涂覆的表面的腐蚀的主要来源。已经观察到，常常在经电泳涂覆的基底的尖锐边缘处形成气泡或破裂缺陷。在电泳涂覆过程期间，在尖锐边缘处出现极高的电流密度。因此，电引发的表面缺陷可能发展并损害边缘保护。通常，改善边缘保护的努力集中在改善的流变学控制(例如，微凝胶或P/B比)以及避免边缘逸出机制和膜收缩上。
[0016]然而，本文描述了通过改变沉积动力学来改善边缘保护的组合物和方法。具体地，本文描述的组合物方法控制在尖锐边缘上的沉积过程。认为，用于中和用于形成电泳涂覆乳液的树脂的强酸例如氨基磺酸、硝酸或甲磺酸(MSA)导致在尖锐边缘处的快速沉积和缺陷。这些强酸用于油漆成分如催化剂(例如，铋催化剂)的泳透力和溶解性的目的。认为，使用较弱酸代替强酸由于较低的电力传输而使得在尖锐边缘上的沉积较慢。有利地，在某些实施方案中，可交联树脂相对现有树脂未发生改变，并且对于乳液的形成所做的唯一改变是在中和剂中用弱酸代替强酸。在一个示例性实施方案中，在1:1的摩尔基础上进行这样的用弱酸代替强酸，使得每分子强酸被一分子弱酸代替。
[0017]如本文所述，组合物和方法使用具有比中和剂中常规使用的强酸更高的pKa的酸，即弱酸。这样的较弱酸可以包括甲酸、DMPA、乳酸和乙酸。众所周知，pKa值用于表示酸的强度。pKa是酸解离常数或Ka值的负对数。较小的pKa值表示较强的酸。即，值越小，酸在水中完全解离的越多。在目前使用的强酸中，氨基磺酸的pKa值为
‑
1.05，硝酸的pKa为
‑
1.4，MSA的pKa为
‑
1.9。本文公开的实施方案的弱酸包括pKa为3.75的甲酸、pKa为4的DMPA、pKa为3.85的乳酸和pKa为4.76的乙酸。
[0018]认为，这些标识出的弱酸在具有高电流密度的区域上，例如在尖锐边缘处提供了较慢且缺陷较少的沉积，并且提供了铋催化剂的改善的稳定化。
[0019]如进一步描述的，本文描述的组合物和方法还与较弱酸结合使用分离的增量剂或
颜料。已经发现使用较弱酸和分离的增量剂或颜料的组合效果对基底隔离和构建湿膜抗性产生积极的贡献，以便实现改善的成膜分布和泳透力。
[0020]如本文所使用的，除非另有说明，否则“一个”、“一种”或“该”意指一个/种或更多个/种。术语“或”可以为结合性的或分隔性的。诸如“包含”、“包括”、“含有”、“包含有”等的开放式术语意指“包含/包括”。如在整个说明书和权利要求书中结合数值使用的术语“约”表示本领域技术人员熟悉且可接受的精度区间。通常，这样的精度区间为
±
百分之十。因此，“约十”意指九至十一。除非另有明确说明，否则本说明书中表示数量、材料的比率、材料的物理特性和/或用途的所有数字应理解为由词语“约”修饰。如本文所使用的，除非另有说明，否则本公开内容中描述的“％”是指重量百分比。
[0021]在某些实施方案中，中和剂的pKa值大于约0.5。例如，示例性中和剂的pKa值大于约1，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有改善的边缘保护的水性阴极电泳涂覆组合物，所述组合物包含：水；可交联树脂，所述可交联树脂包含：粘合剂，和交联剂；用于中和所述粘合剂的中和剂，其中所述中和剂的pKa值大于0；以及颜料糊料。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂的pKa值大于3。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂的pKa值大于3.7。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂基本上不含pKa值小于0的酸。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂基本上不含pKa值小于3的酸。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂选自甲酸、二羟甲基丙酸(DMPA)、乳酸和乙酸。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂由甲酸组成。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂由二羟甲基丙酸(DMPA)组成。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂由乳酸组成。10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述中和剂由乙酸组成。11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颜料糊料包含二氧化硅。12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颜料糊料包含硫酸钡。13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颜料糊料包含二氧化硅和硫酸钡。14.根据权利要求1所述的组合物，其中：所述中和剂选自甲酸、二羟甲基丙酸(DMPA)、乳酸和乙酸；以及所述颜料糊料包含二氧化硅和硫酸钡。15.一种用于制备具有改善的边缘保护的阴极电泳涂覆组合物的方法，所述方法包括：1)制备环氧树脂的环氧胺加合物；2)制备用于所述环氧胺加合物的交联剂；3)将所述环氧胺加合物与所述交联剂共混；4)用pKa值大于0的中和剂中和所述环氧胺加合物以形成乳液；以及5)形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：艾仕得涂料系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：