專利名稱：用于鋁基材上的包含鑭系元素的電沉積涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用電沉積在鋁基材上提供涂層，其中該涂層具有改進(jìn)的外觀。
背景技術(shù)：
鋁是用于飛機(jī)部件的最主要的金屬，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)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(qiáng)度，已知將電沉積涂料施涂于鋁基材上。在這方面，一種優(yōu)選的涂料源自于一種磷酸化的環(huán)氧樹脂，該磷酸化的環(huán)氧樹脂通過將環(huán)氧樹脂(例如多酚與磷酸的多縮水甘油醚)反應(yīng)來制備。該涂料通過陰離子電沉積而施涂，并且非常好地粘附于鋁基材及之后施涂的粘合劑上。該電沉積涂料的一個(gè)問題是，在涂層內(nèi)形成針孔，導(dǎo)致具有差的外觀的粗糙涂層。并且，針孔可成為涂層內(nèi)的失效點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過使用一種磷酸化的環(huán)氧樹脂克服了上述問題，該磷酸化的環(huán)氧樹脂通過將一種或多種環(huán)氧樹脂與磷酸以及一種有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸反應(yīng)并與一種或多種鑭系元素組合來制備，所述所述一種或多種鑭系元素具有共同的+3和+4價(jià)兩種氧化態(tài)，在下文中稱為+3/+4價(jià)氧化態(tài)。
更具體地，本發(fā)明提供一種通過使電流在作為陽(yáng)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涂層的方法，該電沉積浴包含堿中和的未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂和具有+3/+4氧化態(tài)的鑭系元素的水性分散體。
在示例性實(shí)施方式中還提供一種堿中和的未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂和具有+3/+4氧化態(tài)的鑭系元素的水性分散體。
具體實(shí)施方式
在此有用的磷酸化環(huán)氧樹脂是未膠凝的并且通常按如下制備。使包含環(huán)氧樹脂的材料、例如聚環(huán)氧化物與含磷的酸例如磷酸或者其等價(jià)物反應(yīng)。在此有用的聚環(huán)氧化物是一種具有超過1.0個(gè)環(huán)氧基/分子的化合物或者化合物的混合物。幾種聚環(huán)氧化物是本領(lǐng)域公知的。聚環(huán)氧化物的例子可在Handbook of Epoxy Resins, Lee andNeville, 1967, McGraw-Hill Book Company 里找到。
優(yōu)選類別的聚環(huán)氧化物是多酚 的聚縮水甘油醚，例如雙酚A。這些是在堿存在的情況下通過使多酚與表氯醇的醚化來產(chǎn)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(huán)氧化物類似地由酚類樹脂產(chǎn)生。
除如上所述的聚環(huán)氧化物之外，也能使用包含側(cè)環(huán)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(chǎn)生，其中至少一種單體為含有環(huán)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(huán)氧基反應(yīng)的基團(tuán)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(yōu)選單體包括α、β-烯屬不飽合單體，例如，包含I到大約8個(gè)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(yōu)選的聚環(huán)氧化物有大約172-5000、優(yōu)選300-1000的環(huán)氧基當(dāng)量。
除聚環(huán)氧化物之外，反應(yīng)混合物還可包含單體型單環(huán)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(huán)氧基的材料起反應(yīng)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(yōu)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(huán)氧基的材料起反應(yīng)。膦酸的例子是具有如下結(jié)構(gòu)的有機(jī)膦酸:
權(quán)利要求
1.一種在鋁基材上提供涂層的方法，包括使電流在作為陽(yáng)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)堿中和的未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化態(tài)的鑭系元素。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述環(huán)氧樹脂選自多酚的聚縮水甘油基醚和環(huán)氧基官能的丙烯酸類樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述分散體還包含單體型單環(huán)氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述磷酸化環(huán)氧樹脂具有以樹脂固體計(jì)15-50的酸值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述磷酸化環(huán)氧樹脂包含:對(duì)一當(dāng)量環(huán)氧基來說0.1-0.8摩爾磷酸，以及每當(dāng)量環(huán)氧基0.01-0.4摩爾膦酸和/或有機(jī)次膦酸。
8.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述固化劑包括氨基塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中(a)磷酸化環(huán)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，所述百分比基于(a)和(b)的總固體重量計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述有機(jī)膦酸為苯基膦酸。
12.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求12的方 法，其中所述唑包括苯并三唑、3-巰基-1，2，4-三唑、2-巰基苯并噻唑、2，5- 二巰基-1，3，4-噻二唑、1-甲基苯并三唑、或者其組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述唑以0.001-1.0重量％的量存在于組合物中，基于在所述水性樹脂分散體中的總固體重量計(jì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鑭系元素以0.015-3.2重量％的量存在于組合物，基于在所述水性樹脂分散體中的總固體重量計(jì)。
16.一種用于涂覆基材的方法，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(zhuǎn)化涂料組合物；和 (b)在該轉(zhuǎn)化涂料的至少一部分上電沉積涂料組合物，其中該涂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)堿中和的未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂；和 ( )具有+3和/或+4氧化態(tài)的鑭系元素。
17.據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述磷酸化環(huán)氧樹脂包含一種或多種聚合物型環(huán)氧化合物與磷酸以及與有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸的反應(yīng)產(chǎn)物的混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16涂覆的基材。
19.根據(jù)權(quán)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)堿中和的未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化態(tài)的鑭系元素。
全文摘要
一種通過電沉積涂料的陰離子的或者陽(yáng)離子的電沉積將涂料施加于鋁基材的處理方法，電沉積涂料包含具有+3/+4價(jià)氧化態(tài)的鑭系元素和磷酸鹽化環(huán)氧樹脂的水性分散體，磷酸鹽化環(huán)氧樹脂通過采用磷酸和一種有機(jī)膦酸和/或一種有機(jī)次膦酸磷酸鹽化聚環(huán)氧化物而得到。該涂料具有降低的形成針孔的趨勢(shì)。
文檔編號(hào)C08G59/30GK103180489SQ201180049885
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者R·M·派弗爾, E·F·拉克維茲 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司