专利名称：用于铝基材上的包含镧系元素的电沉积涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电沉积在铝基材上提供涂层，其中该涂层具有改进的外观。
背景技术：
铝是用于飞机部件的最主要的金属，飞机的结构连接被粘接在一起。然而，很多粘合剂不能很好的粘合在铝基材上。为提高在连接处的粘合强度，已知将电沉积涂料施涂于铝基材上。在这方面，一种优选的涂料源自于一种磷酸化的环氧树脂，该磷酸化的环氧树脂通过将环氧树脂(例如多酚与磷酸的多缩水甘油醚)反应来制备。该涂料通过阴离子电沉积而施涂，并且非常好地粘附于铝基材及之后施涂的粘合剂上。该电沉积涂料的一个问题是，在涂层内形成针孔，导致具有差的外观的粗糙涂层。并且，针孔可成为涂层内的失效点。发明内容
本发明通过使用一种磷酸化的环氧树脂克服了上述问题，该磷酸化的环氧树脂通过将一种或多种环氧树脂与磷酸以及一种有机膦酸和/或有机次膦酸反应并与一种或多种镧系元素组合来制备，所述所述一种或多种镧系元素具有共同的+3和+4价两种氧化态，在下文中称为+3/+4价氧化态。
更具体地，本发明提供一种通过使电流在作为阳极的基材和与电沉积浴电接触的阴极之间流过而在铝基材上提供涂层的方法，该电沉积浴包含碱中和的未胶凝的磷酸化环氧树脂和具有+3/+4氧化态的镧系元素的水性分散体。
在示例性实施方式中还提供一种碱中和的未胶凝的磷酸化环氧树脂和具有+3/+4氧化态的镧系元素的水性分散体。
具体实施方式
在此有用的磷酸化环氧树脂是未胶凝的并且通常按如下制备。使包含环氧树脂的材料、例如聚环氧化物与含磷的酸例如磷酸或者其等价物反应。在此有用的聚环氧化物是一种具有超过1.0个环氧基/分子的化合物或者化合物的混合物。几种聚环氧化物是本领域公知的。聚环氧化物的例子可在Handbook of Epoxy Resins, Lee andNeville, 1967, McGraw-Hill Book Company 里找到。
优选类别的聚环氧化物是多酚 的聚缩水甘油醚，例如双酚A。这些是在碱存在的情况下通过使多酚与表氯醇的醚化来产生。酚类化合物可以是1，1-双(4-羟苯基)乙烷、2，2-双(4-羟苯基)丙烷、1，1-双(4-羟苯基)异丁烷、2，2-双(4-羟基叔丁基苯基)丙烷、双(2-羟萘基)甲烷、1，5-二羟基萘、以及1，1-双(4-羟基3-烯丙基苯基)乙烷。另一类别有用的聚环氧化物类似地由酚类树脂产生。
除如上所述的聚环氧化物之外，也能使用包含侧环氧基的加聚聚合物。这些聚合物通过使多种可聚合烯属不饱和单体共聚合来产生，其中至少一种单体为含有环氧基的单体，例如丙烯酸缩水甘油酯或者甲基丙烯酸缩水甘油酯。
不包含可与环氧基反应的基团的合适的烯属不饱合单体作为共聚单体在此可以被使用。优选单体包括α、β-烯属不饱合单体，例如，包含I到大约8个碳原子的饱和醇的不饱和羧酸酯，以及诸如苯乙烯和甲基甲苯的单乙烯基芳香族单体。
优选的聚环氧化物有大约172-5000、优选300-1000的环氧基当量。
除聚环氧化物之外，反应混合物还可包含单体型单环氧化物，例如醇类和酚类的单缩水甘油醚，例如苯基缩水甘油醚，以及诸如新癸酸缩水甘油酯的单羧酸的缩水甘油酯。
与包含环氧基的材料起反应的磷酸可以是100%的正磷酸或者磷酸水溶液。磷酸的其他形式例如过磷酸、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，使用含有大约70-90重量％、优选大约85重量％磷酸的磷酸水溶液。
除磷酸之外，膦酸或者次膦酸也与包含环氧基的材料起反应。膦酸的例子是具有如下结构的有机膦酸:
权利要求
1.一种在铝基材上提供涂层的方法，包括使电流在作为阳极的基材和与电沉积浴电接触的阴极之间通过， 其中该电沉积浴包含水性树脂分散体，该水性树脂分散体包含: (a)碱中和的未胶凝的磷酸化环氧树脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化态的镧系元素。
2.根据权利要求1的方法，其中所述镧系元素包括铈、镨或者铽。
3.根据权利要求1的方法，其中所述镧系元素包括铈、镨或者铽中的至少两种。
4.根据权利要求1的方法，其中所述环氧树脂选自多酚的聚缩水甘油基醚和环氧基官能的丙烯酸类树脂。
5.根据权利要求1的方法，其中所述分散体还包含单体型单环氧化物。
6.根据权利要求1的方法，其中所述磷酸化环氧树脂具有以树脂固体计15-50的酸值。
7.根据权利要求1的方法，其中所述磷酸化环氧树脂包含:对一当量环氧基来说0.1-0.8摩尔磷酸，以及每当量环氧基0.01-0.4摩尔膦酸和/或有机次膦酸。
8.根据权利要求1的方法,其中所述水性分散体还包含固化剂。
9.根据权利要求8的方法，其中所述固化剂包括氨基塑料。
10.根据权利要求8的方法，其中(a)磷酸化环氧树脂以50-90重量％的量存在，和(b)固化剂以10-50重量％的量存在，所述百分比基于(a)和(b)的总固体重量计。
11.根据权利要求7的方法，其中所述有机膦酸为苯基膦酸。
12.根据权利要求1的方法,其中所述水性树脂分散体还包含唑。
13.根据权利要求12的方 法，其中所述唑包括苯并三唑、3-巯基-1，2，4-三唑、2-巯基苯并噻唑、2，5- 二巯基-1，3，4-噻二唑、1-甲基苯并三唑、或者其组合。
14.根据权利要求12的方法，其中所述唑以0.001-1.0重量％的量存在于组合物中，基于在所述水性树脂分散体中的总固体重量计。
15.根据权利要求1的方法，其中所述镧系元素以0.015-3.2重量％的量存在于组合物，基于在所述水性树脂分散体中的总固体重量计。
16.一种用于涂覆基材的方法，包括: (a)在基材的至少一部分上沉积包含IIIB族或者IVB族金属化合物的转化涂料组合物；和 (b)在该转化涂料的至少一部分上电沉积涂料组合物，其中该涂料组合物包含水性树脂分散体，该含水性树脂分散体包含: (i)碱中和的未胶凝的磷酸化环氧树脂；和 ( )具有+3和/或+4氧化态的镧系元素。
17.据权利要求16的方法，其中所述磷酸化环氧树脂包含一种或多种聚合物型环氧化合物与磷酸以及与有机膦酸和/或有机次膦酸的反应产物的混合物。
18.根据权利要求16涂覆的基材。
19.根据权利要求17的基材，其中所述基材为铝。
20.一种水性树脂分散体，其包含: (a)碱中和的未胶凝的磷酸化环氧树脂；和 (b)具有+3和/或+4氧化态的镧系元素。
全文摘要
一种通过电沉积涂料的阴离子的或者阳离子的电沉积将涂料施加于铝基材的处理方法，电沉积涂料包含具有+3/+4价氧化态的镧系元素和磷酸盐化环氧树脂的水性分散体，磷酸盐化环氧树脂通过采用磷酸和一种有机膦酸和/或一种有机次膦酸磷酸盐化聚环氧化物而得到。该涂料具有降低的形成针孔的趋势。
文档编号C08G59/30GK103180489SQ201180049885
公开日2013年6月26日 申请日期2011年9月1日 优先权日2010年9月7日
发明者R·M·派弗尔, E·F·拉克维兹 申请人:Ppg工业俄亥俄公司