用于鋁基材之上的電沉積涂層制造技術(shù)

一種通過(guò)陰離子電沉積磷酸化環(huán)氧樹脂而在鋁基材上施加涂層的方法，所述磷酸化環(huán)氧樹脂通過(guò)用磷酸與有機(jī)膦酸和／或有機(jī)次膦酸使得聚合型環(huán)氧化物磷酸化而制得。所述涂層具有降低的形成針孔的傾向。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及利用電沉積在鋁基材上提供涂層，其中所述涂層具有改善的外觀。
技術(shù)介紹
鋁是在航空器裝配中最主要使用的金屬。航空器的結(jié)構(gòu)接合處是通過(guò)粘合劑粘合 在一起的。然而，許多粘合劑不能良好地粘附至鋁基材。為了改善接合區(qū)域內(nèi)的粘合強(qiáng)度， 已知將電沉積涂層施加至鋁基材。在這方面一種優(yōu)選涂層源自磷酸化環(huán)氧樹脂，其通過(guò)使 環(huán)氧樹脂例如多酚的多縮水甘油醚與磷酸反應(yīng)而制備。通過(guò)陰離子電沉積施加所述涂層， 并且該涂層很好地粘附至鋁基材和粘附至隨后施加的粘合劑。電沉積涂層的一個(gè)問(wèn)題是在 涂層中形成針孔，這會(huì)產(chǎn)生具有不良外觀的粗糙涂層。此外，所述針孔可能是涂層中的破損 點(diǎn)(pointof failure)。 專利技術(shù)概述 本專利技術(shù)通過(guò)使用磷酸化環(huán)氧樹脂克服了上述問(wèn)題，其中通過(guò)使一種或多種環(huán)氧樹脂與磷酸和與有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸反應(yīng)而得到磷酸化環(huán)氧樹脂。更具體地說(shuō)，本專利技術(shù)提供了一種在鋁基材上提供涂層的方法，其通過(guò)在充當(dāng)陽(yáng)極的基材和與電沉積浴電接觸的陰極之間通過(guò)電流，所述電沉積浴包含堿中和的樹脂組合物的水性分散體，該堿中和的樹脂組合物含有未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂，所述磷酸化環(huán)氧樹脂包含一種或多種聚合型環(huán)氧化合物與磷酸和與有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸的反應(yīng)產(chǎn)物的混合物。 專利技術(shù)詳述 本文可用的磷酸化環(huán)氧樹脂是未膠凝的，并且典型地如下制備。將含環(huán)氧基的物 質(zhì)例如多環(huán)氧化物與含磷的酸(phosphorus acid)例如磷酸(phosphoricacid)或其等效 物反應(yīng)。本文可用的多環(huán)氧化物可以是每分子具有超過(guò)1. O個(gè)環(huán)氧基的化合物或化合物的 混合物。本領(lǐng)域已知若干多環(huán)氧化物。可以在Handbook of Epoxy Resins，Lee和Neville, 1967， McGraw-Hill Book Company中找到多環(huán)氧化物的實(shí)例。 —類優(yōu)選的多環(huán)氧化物是多酚例如雙酚A的多縮水甘油醚。這些通過(guò)在堿存在下 用表氯醇醚化多酚而制得。所述酚類化合物可以是l，l-雙(4-羥基苯基)乙烷；2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷；l，l-雙(4-羥基苯基)異丁烷；2，2-雙(4-羥基叔丁基苯基)丙烷； 雙(2-羥基萘基)甲烷；l，5-二羥基萘；和l，l-雙(4-羥基-3-烯丙基苯基)乙烷。類似地由聚酚樹脂(polyphenol resin)制得另一類可用的多環(huán)氧化物。 除了如上所述多環(huán)氧化物，還可以使用包含側(cè)掛環(huán)氧基的加成聚合物。通過(guò)使多 種可聚合的烯屬不飽和單體共聚而生產(chǎn)這些聚合物，這些單體中的至少一種是含環(huán)氧基的 單體，例如丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯。 本文中可以使用不含對(duì)環(huán)氧基呈反應(yīng)性的基團(tuán)的合適的烯屬不飽和單體作為共聚單體。優(yōu)選的單體包括a ， P -烯屬不飽和單體，例如含有1至約8個(gè)碳原子的飽和醇的不飽和羧酸酯，和單乙烯基芳族單體例如苯乙烯和乙烯基甲苯。優(yōu)選的多環(huán)氧化物具有約172至5000、優(yōu)選300至1000的環(huán)氧當(dāng)量。 除了多環(huán)氧化物，反應(yīng)混合物可以包含單體型單環(huán)氧化物例如醇和酚的單縮水甘油醚，例如苯基縮水甘油醚，以及單羧酸的縮水甘油酯例如新癸酸縮水甘油酯。 與所述含環(huán)氧基的物質(zhì)反應(yīng)的磷酸可以是100%正磷酸或磷酸水溶液例如被稱為85%磷酸的。本文可以使用其它形式的磷酸例如過(guò)磷酸、焦磷酸和三磷酸。此外，可以使用磷酸的聚合型酸酐或部分酸酐(partial anhydride)。典型地，使用具有約70至90% 、優(yōu)選約85%磷酸的含水磷酸。 除了所述磷酸，還將膦酸或次膦酸與含環(huán)氧基的物質(zhì)反應(yīng)。膦酸的實(shí)例是以下結(jié)構(gòu)的有機(jī)膦酸 RHO-P(O) OH 其中R是有機(jī)基團(tuán)，例如具有共計(jì)1-30個(gè)碳、例如6-18個(gè)碳的那些。R可以是脂 族、芳族或混合的脂族/芳族的，并可以是未取代的烴或取代的烴。 次膦酸的實(shí)例是以下結(jié)構(gòu)的有機(jī)次膦酸 R, R-P(O) OH 其中優(yōu)選地，R和R'各自獨(dú)立地是氫或有機(jī)基團(tuán)。所述基團(tuán)的實(shí)例是具有共計(jì) 1-30個(gè)碳、例如6-18個(gè)碳的那些。次膦酸的有機(jī)組分(R， R')可以是脂族、芳族或混合的 脂族/芳族的。R和R'可以是未取代的烴或取代的烴。 有機(jī)膦酸的代表如下3-氨基丙基膦酸、4_甲氧苯基膦酸、芐基膦酸、丁基膦酸、 羧乙基膦酸、二苯基次膦酸、十二烷基膦酸、亞乙基二膦酸、十七烷基膦酸、甲基芐基次膦 酸、萘基甲基次膦酸、十八烷基膦酸、辛基膦酸、戊基膦酸、甲基苯基次膦酸、苯基膦酸、苯乙 烯膦酸、十二烷基雙-1， 12-膦酸、聚(乙二醇)膦酸。 典型地在有機(jī)溶劑中，通過(guò)混合多環(huán)氧化物與磷酸(phosphorus acid)和有機(jī)膦 酸和/或有機(jī)次膦酸的混合物和任選地在催化劑例如鎗鹽的存在下于升高的溫度下加熱 達(dá)30至90分鐘以完成反應(yīng)，進(jìn)行多環(huán)氧化物與含磷的酸的反應(yīng)。彼此反應(yīng)的多環(huán)氧化物 和含磷的酸的相對(duì)量如下對(duì)于每一當(dāng)量環(huán)氧基，存在O. 1至0.8摩爾的磷酸和0.01至 0. 4摩爾的有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸，其中磷酸與有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦酸的摩爾比為 1 : 0.01至0.5。環(huán)氧-含磷的酸反應(yīng)產(chǎn)物基于樹脂固體典型地具有10至60、優(yōu)選15至 50的酸值。 除了將含環(huán)氧基的物質(zhì)與磷酸(phosphoric acid)和有機(jī)膦酸和/或有機(jī)次膦 酸的混合物反應(yīng)，可以使多環(huán)氧化物分別與磷酸和與有機(jī)膦酸和有機(jī)次膦酸之一或兩者反 應(yīng)。然后可以合并各種反應(yīng)產(chǎn)物。 典型地將磷酸化環(huán)氧樹脂與固化劑例如氨基塑料或酚醛塑料樹脂一起使用。本發(fā) 明可用的氨基塑料樹脂是醛例如甲醛、乙醛、巴豆醛和苯甲醛與含氨基或酰胺基的物質(zhì)例 如脲、三聚氰胺和苯基胍胺的縮合產(chǎn)物。由醇和甲醛與三聚氰胺、脲和苯基胍胺反應(yīng)得到的 產(chǎn)物是本文中優(yōu)選的。 可用的氨基塑料樹脂的說(shuō)明性非限定實(shí)例是可從Cytec Industries以商標(biāo) CYMEL獲得的那些和可從Solutia Inc以商標(biāo)RESMENE獲得的那些。具體實(shí)例是CYMEL 1130和1156以及RES頂ENE 750和753。 (a)磷酸化環(huán)氧樹脂和(b)固化劑的相對(duì)量為50至90、優(yōu)選60至75wt^磷酸化 環(huán)氧樹脂，以及10至50、優(yōu)選25至40wt^固化劑，基于(a)和(b)的固體重量。 在制備本專利技術(shù)的可低溫固化的組合物中，可以在水中以任何方便的方式混合上述 成分。本文可以使用典型的涂料添加劑例如顏料、填料、防腐劑、抗氧化劑、流動(dòng)控制劑、表 面活性劑等。優(yōu)選的防腐劑為唑類，即雜環(huán)中包含兩個(gè)雙鍵、一個(gè)或多個(gè)碳原子和任選地硫 原子的5元N-雜環(huán)化合物。優(yōu)選的唑類為苯并三唑。其它唑類的實(shí)例為5-甲基苯并三唑 和2-氨基噻唑。典型地，水性分散體中唑類以基于水性分散體的總重量低至O. 001wt^、例 如0. 001至lwt^的量存在。 在將樹脂組合物配制為水基和電泳(electrophoretic)組合物中，使用堿將其中和。本文可用的堿可以為有機(jī)或無(wú)機(jī)的。堿的說(shuō)明性實(shí)例為氨、單烷基胺、二烷基胺或三烷基胺例如乙胺、丙胺、二甲胺、二丁胺和環(huán)己胺；單烷醇胺、二烷醇胺或三烷醇胺例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、二甲基乙醇胺和二乙基乙醇胺；嗎啉、例如，N-甲基嗎啉或N-乙基嗎啉。中和百分比為使樹脂共混物為水分散性和電泳的。典型地，樹脂共混物被至少部分中和本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在鋁基材上提供涂層的方法，其通過(guò)在充當(dāng)陽(yáng)極的基材和與電沉積浴電接觸的陰極之間通過(guò)電流，所述電沉積浴包含堿中和的樹脂組合物的水性分散體，所述堿中和的樹脂組合物含有未膠凝的磷酸化環(huán)氧樹脂，其中所述磷酸化環(huán)氧樹脂包含一種或多種聚合型環(huán)氧化合物與磷酸和與有機(jī)膦酸和／或有機(jī)次膦酸的反應(yīng)產(chǎn)物的混合物。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：JT沃克，RM派弗爾，CA威爾遜，AJ開(kāi)羅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：PPG工業(yè)俄亥俄公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]