ЭЛЕКТРООСАЖДАЕМЫЕ ВОДНЫЕ СМОЛОСОДЕРЖАЩИЕ ДИСПЕРСИИ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
ELECTRODEPOSITED AQUEOUS RESIN-CONTAINING DISPERSIONS AND METHOD OF PREPARING SAID DISPERSIONS

Область техники
Настоящее изобретение относится к электроосаждаемым водным смолосодержащим дисперсиям, а также к способам их получения. Дисперсии содержат полимерный диспергатор, содержащий, по меньшей мере, частично нейтрализованный высокомолекулярный катионный акриловый полимер, и акриловый полимер, который отличается от полимерного диспергатора.
Уровень техники
Электроосаждаемые водные дисперсии акриловых полимеров иногда используют в композициях электроосаждаемых покрытий на водной основе. В некоторых случаях данные дисперсии получают в результате полимеризации акриловых мономеров по методикам проведения свободнорадикальной полимеризации в водной среде в присутствии поверхностно-активного вещества. Поверхностно-активные вещества зачастую используют для стабилизации дисперсии, и зачастую они состоят из относительно низкомолекулярных ионных или неионных материалов, которые имеют как гидрофильные, так и гидрофобные группы. Однако присутствие поверхностно-активного вещества может представлять собой проблему при последующих нанесениях покрытий вследствие его сохранения в пленке покрытия, где оно может негативным образом воздействовать на свойства покрытия, такие как адгезия и влагостойкость.
Как следствие, было бы желательно получить водные дисперсии акриловых полимеров, подходящие для использования в электроосаждаемых композициях, где дисперсия может быть стабильной даже без включения поверхностно-активного вещества.
Сущность изобретения
В определенных аспектах настоящее изобретение относится к электроосаждаемым водным смолосодержащим дисперсиям, содержащим: (а) полимерный диспергатор, содержащий, по меньшей мере, частично нейтрализованный высокомолекулярный катионный акриловый полимер и (b) катионный акриловый полимер, который отличается от полимерного диспергатора.
В других аспектах настоящее изобретение относится к электроосаждаемым композициям, содержащим дисперсию настоящего изобретения, электропроводящим подложкам, по меньшей мере, с частично нанесенным покрытием из таких композиций и способам нанесения на электропроводящую подложку покрытия из таких композиций.
Настоящее изобретение также относится к способам получения электроосаждаемых водных смолосодержащих дисперсий. Данные способы включают: (а) диспергирование композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и свободнорадикального инициатора в водной среде в присутствии, по меньшей мере, частично нейтрализованного высокомолекулярного катионного акрилового полимерного диспергатора и (b) воздействие на дисперсию условий проведения эмульсионной полимеризации.
Сущность изобретения
Для целей следующего далее подробного описания необходимо понимать, что изобретение может предполагать наличие различных альтернативных вариантов и последовательностей стадий за исключением тех случаев, в которых непосредственно указано обратное. Также необходимо понимать и то, что конкретные устройства, описанные в следующем далее описании изобретения, в случае наличия таковых, представляют собой просто примеры вариантов реализации изобретения. Таким образом, любые конкретные размеры или другие физические характеристики, относящиеся к вариантам реализации, описанным в настоящем документе, не должны рассматриваться в качестве ограничения. Кроме того, в отличие от любых рабочих примеров или тех случаев, в которых указано другое, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, использованные в описании изобретения и формуле изобретения, должны восприниматься во всех случаях как модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано обратного, численные параметры, приведенные в последующем описании изобретения и приложенной формуле изобретения, являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получаемых в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и без попытки ограничения доктрины эквивалентов в отношении к объему формулы изобретения каждый численный параметр должен, по меньшей мере, восприниматься в свете количества приведенных значащих численных разрядов и в рамках использования обычных методик округления.
Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, приведенные в конкретных примерах, представлены с максимально возможной точностью. Однако любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности в результате стандартного отклонения, обнаруживаемого в соответствующих результатах его измерений при проведении испытаний.
Кроме того, необходимо понимать и то, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, входящих в него. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов, находящихся в пределах от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения 10, то есть имеющих минимальное значение, равное или большее 1, и максимальное значение, равное или меньшее 10.
Также необходимо понимать и то, что в данной заявке использование единственного числа включает множественное число, если только конкретно не будет указано другого.
В определенных вариантах реализации настоящее изобретение относится к электроосаждаемым водным смолосодержащим дисперсиям. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия» обозначает водную дисперсию, которая является подходящей для использования в композиции электроосаждаемого покрытия, то есть в композиции покрытия, которую можно осаждать на проводящую подложку под действием приложенного электрического потенциала. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «дисперсия» обозначает двухфазную прозрачную, полупрозрачную или непрозрачную смолосодержащую систему, в которой полимер находится в дисперсной фазе, а дисперсионная среда, которая включает воду, находится в непрерывной фазе. В определенных вариантах реализации дисперсии настоящего изобретения являются стабильными дисперсиями. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «стабильная дисперсия» обозначает дисперсию, которая не подвергается желатинизации, флоккулированию или осаждению при температуре 25°С в течение, по меньшей мере, 60 дней, или, если какое-либо осаждение и происходит, то осадок можно будет повторно диспергировать при перемешивании.
Определенными вариантами реализации настоящего изобретения являются стабильные дисперсии, которые для сохранения своей стабильности не требуют наличия какого-либо добавленного извне диспергатора, хотя при желании такие диспергаторы можно и добавлять. Поэтому определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к дисперсиям, которые по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такие поверхностно-активные вещества. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «по существу не содержит» обозначает то, что материал в композиции присутствует, если присутствует вообще, в виде случайной примеси. Другими словами, материал по существу не оказывает влияния на свойства композиции.
Как было указано, определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к электроосаждаемым водным дисперсиям, содержащим полимерный диспергатор, содержащий, по меньшей мере, частично нейтрализованный высокомолекулярный катионный акриловый полимер. Полимерный диспергатор, используемый в водных дисперсиях настоящего изобретения, является диспергируемым, то есть адаптированным к солюбилизации, диспергированию или эмульгированию в воде. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полимер» относится к олигомерам и как к гомополимерам, так и к сополимерам. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «катионный полимер» относится к полимерам, которые имеют катионные функциональные группы, которые придают положительный заряд. Функциональные группы, которые могут сделать катионный полимер диспергируемым в воде и которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, выключают сульфониевые группы и аминовые группы.
В определенных вариантах реализации полимерный диспергатор содержит катионный полимер, который имеет функциональные группы, содержащие активный водород. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «функциональные группы, содержащие активный водород» относится к тем группам, которые могут вступать в реакцию с изоцианатами, как это определяют в испытании Церевитинова, которое описывается в работе JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, Vol.49, page 3181 (1927). В определенных вариантах реализации функциональные группы, содержащие активный водород, являются производными гидроксильных групп, первичных аминовых групп и/или вторичных аминовых групп.
В определенных вариантах реализации катионный акриловый полимерный диспергатор получают при использовании традиционных методик проведения полимеризации, инициируемой свободными радикалами, таких как методики проведения растворной полимеризации, где композицию полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, содержащую, например, один или несколько винильных мономеров, подвергают воздействию условий проведения инициируемой свободными радикалами полимеризации по механизму реакции присоединения, например, в результате нагревания в присутствии свободно-радикального инициатора. В определенных вариантах реализации катионный акриловый полимерный диспергатор получают из композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, которая по существу не содержит или в некоторых случаях совершенно не содержит диеновых мономеров.
Полимерный диспергатор можно получать в органическом растворе по методикам, хорошо известным на современном уровне техники. Например, полимерный диспергатор можно получать по обычно использующимся методикам проведения растворной полимеризации, инициируемой свободными радикалами, в которых полимеризуемые мономеры растворяют в растворителе или в смеси растворителей и полимеризуют в присутствии свободнорадикального инициатора. Примеры подходящих для использования растворителей, которые можно использовать для проведения полимеризации в органическом растворе, включают спирты, такие как этанол, третичный бутанол и третичный амиловый спирт; кетоны, такие как ацетон, метилэтилкетон; и простые эфиры, такие как диметиловый эфир этиленгликоля. Примеры подходящих для использования свободнорадикальных инициаторов включают те, которые растворимы в смеси мономеров, такие как азобисизобутиронитрил, азобис(альфа, гамма-диметилвалеронитрил), (третичный бутил)пербензоат, (третичный бутил)перацетат, бензоилпероксид и ди(третичный бутил)пероксид.
В определенных вариантах реализации для получения полимерного диспергатора растворитель сначала нагревают до кипения с обратным холодильником и к кипящему растворителю медленно добавляют смесь полимеризуемых мономеров, содержащую свободнорадикальный инициатор. Реакционную смесь выдерживают при температурах полимеризации для того, чтобы уменьшить уровень содержания свободных мономеров до величины, меньшей, чем 1,0 процент, например меньше, чем 0,5 процента. Подходящие для использования конкретные условия получения таких полимеров включают те, что приведены в примерах.
1
18
1
18
Примеры подходящих для использования винильных мономеров, которые можно использовать в вышеупомянутой композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, без ограничения включают моноолефиновые и диолефиновые углеводороды, такие как C-C алкил(мет)акрилаты. Конкретные примеры без ограничения включают метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, гексил(мет)акрилат, октил(мет)акрилат, изодецил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, изоборнил(мет)акрилат и трет-бутил(мет)акрилат. В определенных вариантах реализации C-C алкилакрилаты и метакрилаты используют в количестве, доходящем вплоть до 90 массовых процентов, например в диапазоне от 10 до 50 массовых процентов, при расчете на совокупную массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностыо этиленового типа.
Помимо вышеупомянутых алкиловых сложных эфиров акриловой и метакриловой кислоты также могут быть использованы и замещенные алкиловые сложные эфиры, например гидроксиалкиловые сложные эфиры, такие как гидроксиэтил-, гидроксипропил-и/или гидроксибутил(мет)акрилат. В определенных вариантах реализации такие мономеры используют в количествах, доходящих вплоть до 40 массовых процентов, например в диапазоне от 5 до 25 массовых процентов, при расчете на совокупную массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
Неограничивающими примерами других винильных мономеров, подходящих для использования в качестве части вышеупомянутых композиций полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, являются сложные эфиры органических кислот, такие как винилацетат и изопропенилацетат; аллильные соединения, такие как аллилхлорид и аллилцианид; галогенированные мономеры, такие как винилхлорид, винилиденхлорид и винилиденфторид; амиды акриловой кислоты и метакриловой кислоты, такие как акриламид и метакриламид и их N-алкоксиметильные производные, такие как N-этоксиметил- и N-бутоксиметилакриламид и -метакриламид. Кроме того, могут быть использованы винилароматические соединения, такие как стирол, альфа-метилстирол, альфа-хлорметилстирол и винилтолуол, а также органические нитрилы, такие как акрилонитрил и метакрилонитрил. Также могут быть использованы и смеси таких винильных мономеров. В определенных вариантах реализации данные винильные мономеры используют в количествах до 70 массовых процентов, например в диапазоне от 10 до 50 массовых процентов, при расчете на совокупную массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
Функциональные группы, содержащие активный водород, можно ввести в акриловый полимер в результате использования функциональных мономеров, таких как гидроксиалкилакрилаты и -метакрилаты (как упоминалось ранее) или аминоалкилакрилаты и -метакрилаты. В результате использования функциональных мономеров, таких как глицидилакрилат и -метакрилат, 3, 4-эпоксициклогексилметил(мет)акрилат, 2-(3, 4-эпоксициклогексил)этил(мет)акрилат или аллилглицидиловый эфир, в акриловый полимер можно ввести эпоксидные функциональные группы (для превращения в катионные солевые группы в результате прохождения реакции с амином). В альтернативном варианте эпоксидные функциональные группы в акриловый полимер можно ввести в результате проведения реакции между карбоксильными группами акрилового полимера и эпигалогенгидрином или дигалогенгидрином, такими как эпихлоргидрин или дихлоргидрин.
В определенных вариантах реализации катионный полимерный диспергатор характеризуется уровнем содержания катионных солевых групп, достаточным для стабилизации протекания последующей полимеризации композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа (описанной далее) и для получения композиции стабильного электроосаждаемого покрытия. Кроме того, в определенных вариантах реализации катионный полимер характеризуется достаточным уровнем содержания катионных солевых групп, таким чтобы в случае использования в композиции электроосаждаемого покрытия совместно с любыми другими пленкообразующими смолами композиция, подвергшись воздействию условий проведения электроосаждения, стала бы осаждаться на подложке в виде покрытия. В определенных вариантах реализации полимерный диспергатор будет иметь катионные солевые группы в количестве в диапазоне от 0,1 до 5,0, таком как от 0,3 до 1,1, миллиэквивалентов катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
В определенных вариантах реализации при синтезе полимерного диспергатора можно использовать регулятор степени полимеризации, такой как те, что растворимы в смеси мономеров. Подходящие для использования неограничивающие примеры таких регуляторов степени полимеризации включают алкилмеркалтаны, например (третичный додецил)меркаптан; кетоны, такие как метилэтилкетон; и хлоруглеводороды, такие как хлороформ.
Как было указано, полимерный диспергатор содержит высокомолекулярный акриловый полимер. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «высокомолекулярный» относится к смолам, которые характеризуются Z-средней молекулярной массой (Mz), полученной по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в соответствии с принятой на современном уровне техники методикой в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов, которая, по меньшей мере, равна 200000, или в некоторых случаях величина Mz находится в диапазоне от 200000 до 2000000, таком как от 450000 до 2000000. Не связывая себя какой-либо теорией, можно сказать, что, как представляется, относительно высокая молекулярная масса полимерного диспергатора делает возможным получение дисперсий, содержащих полимерные частицы с относительно небольшими размерами частиц, что более подробно описывается далее.
В определенных вариантах реализации полимерный диспергатор (и/или любые другие полимеры, которые могут присутствовать) до или во время диспергирования в дисперсионной среде подвергают, по меньшей мере, частичной нейтрализации, например, в результате нагревания вместе с кислотой до получения диспергируемого в воде высокомолекулярного акрилового полимера. Неограничивающими примерами подходящих для использования кислот, помимо прочего, являются неорганические кислоты, такие как фосфорная кислота и сульфаминовая кислота, а также органические кислоты, такие как уксусная кислота и молочная кислота. Помимо кислот могут быть использованы и соли, такие как дигидрофосфат диметилгидроксиэтиламмония и дигидрофосфат аммония. В определенных вариантах реализации полимерный диспергатор подвергают нейтрализации в степени, равной, по меньшей мере, 30 процентам или в некоторых случаях, по меньшей мере, 50 процентам от эквивалента полной теоретической нейтрализации. Стадию диспергирования можно проводить в результате объединения нейтрализованного или частично нейтрализованного полимерного диспергатора с водой дисперсионной фазы. Нейтрализацию и диспергирование можно проводить в одну стадию в результате объединения полимерного диспергатора и воды. Можно полимерный диспергатор (или его соль) добавлять к среде дисперсионной фазы, или можно дисперсионную фазу добавлять к полимерному диспергатору (или его соли). В определенных вариантах реализации величина рН дисперсии находится в диапазоне от 5 до 9.
В определенных вариантах реализации электроосаждаемые водные смолосодержащие дисперсии настоящего изобретения также содержат катионный акриловый полимер, который отличается от полимерного диспергатора, описанного ранее. В определенных вариантах реализации такой акриловый полимер получают в результате (а) диспергирования композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и свободно-радикального инициатора в водной среде в присутствии описанного ранее, по меньшей мере, частично нейтрализованного высокомолекулярного катионного акрилового полимерного диспергатора и (b) воздействия на дисперсию условий проведения эмульсионной полимеризации для получения водной акриловой полимерной дисперсии.
В определенных вариантах реализации катионный акриловый полимер, который отличается от описанного ранее полимерного диспергатора, включает акриловый полимер, содержащий активный водород.
В определенных вариантах реализации для получения акрилового полимера, который отличается от полимерного диспергатора, композицию полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, содержащую, например, один или несколько винильных мономеров, диспергируют в дисперсионной среде в присутствии ранее описанного полимерного диспергатора и подвергают воздействию условий проведения инициируемой свободными радикалами полимеризации по механизму реакции присоединения, например, в результате нагревания в присутствии свободно-радикального инициатора. В определенных вариантах реализации акриловый полимер, который отличается от ранее описанного полимерного диспергатора, получают из композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, которая по существу не содержит или в некоторых случаях совершенно не содержит диеновых мономеров.
Примеры подходящих для использования винильных мономеров, которые можно использовать в композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, используемой для получения акрилового полимера, который отличается от полимерного диспергатора, без ограничений включают описанные ранее моноолефиновые и диолефиновые углеводороды, сложные эфиры органических кислот, аллильные соединения, галогенированные мономеры, амиды акриловой кислоты и метакриловой кислоты, винилароматические соединения и органические нитрилы.
Функциональные группы, содержащие активный водород, такие как гидроксильные, первичные аминовые и/или вторичные аминовые группы и/или сульфониевые группы, можно вводить в акриловый полимер в результате использования мономеров, описанных ранее в связи с полимерным диспергатором.
Другими подходящими для использования мономерами могут быть те, которые могут вступать в реакцию с высокомолекулярным ионным акриловым полимерным диспергатором и в результате прохождения реакции между данным полимером и полимеризующимися мономерами с ненасыщенностью этиленового типа приводят к получению прививки. Неограничивающие примеры таких мономеров включают глицидилакрилат и метакрилат. В определенных вариантах реализации прививающиеся мономеры используют в количествах, доходящих до 20 массовых процентов при расчете на совокупную массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
Как ранее было указано, в определенных вариантах реализации настоящего изобретения акриловый полимер, который отличается от полимерного диспергатора, получают в результате проведения полимеризации композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в дисперсионной фазе, содержащей воду и описанный ранее полимерный диспергатор. В определенных вариантах реализации композицию мономеров диспергируют в воде в присутствии полимерного диспергатора и подвергают воздействию условий проведения полимеризации по механизму реакции присоединения в результате нагревания в присутствии свободно-радикального инициатора. Время и температура полимеризации будут зависеть друг от друга, от выбранных ингредиентов и в некоторых случаях от масштаба проведения реакции. В определенных вариантах реализации полимеризацию проводят при температуре в диапазоне от 40°С до 100°С в течение периода времени продолжительностью от 2 до 20 часов.
Свободнорадикальный инициатор, используемый при проведении полимеризации, можно выбирать из любых из тех, что используют в методиках проведения водной латексной полимеризации, в том числе из инициаторов, образующих окислительно-восстановительные пары, пероксидов, гидропероксидов, пероксидикарбонатов, азо-соединений и тому подобного. Подходящие для использования азо-инициаторы включают, например, азо-инициаторы, имеющие катионную солевую группу, такие как 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид, 2,2'-азобис(N,N'-диметиленизобутирамидин)дигидрохлорид, кислые соли, такие как лактат, ацетат или смешанные соли 2,2'-азобис(2-амидинопропана), 2,2'-азобис(N,N'-диметиленизобутирамидина). Другие подходящие для использования катионные свободно-радикальные инициаторы включают 2,2'-азобис(2-метил-N-фенилпропионамидин)дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-хлорфенил)-2-метилпропионамидин]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(4-гидроксифенил)-2-метилпропионамидин]дигидрохлорид, 2,2'-азобис [2-метил-N-(фенилметил)пропионамидин]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-метил-N-(2-пропенил)пропионамидин]дигидрохлорид, 2,2'-азобис(2-метилпропионамидин)дигидрохлорид, 2,2'-азобис[N-(2-гидроксиэтил)-2-метилпропионамидин]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(4, 5, 6, 7-тетрагидро-1Н-1,3-диазепин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, 2,2'-азобис [2-(3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, 2,2'-азобис [2-(5-гидрокси-3,4,5,6-тетрагидропиримидин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-[1-(2-гидроксиэтил)-2-имидазолин-2-ил]пропанол]дигидрохлорид и 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан].
Неограничивающие примеры подходящих для использования неионных азо-инициаторов включают 2,2'-азобис(2,4-диметилвалеронитрил), 2,2'-азобис(изобутиронитрил), 2,2'-азобис(метилбутиронитрил) и 1,1'-азобис(цианоциклогексан), 2,2'-азобис[2-метил-N-[1,1-бис(гидроксиметил)-2-гидроксиэтил]пропионамид] и 2,2'-азобис[2-метил-N-(2-гидроксиэтил)пропионамид].
Неограничивающие примеры подходящих для использования инициаторов, образующих окислительно-восстановительные пары, включают системы (третичный бутил)гидропероксид (ТБГП)/изоаскорбиновая кислота; ТБГП/гидроксиламин; ТБГП/формальдегидсульфоксилат натрия.
В определенных вариантах реализации свободно-радикальный инициатор присутствует в количестве в диапазоне от 0,01 массового процента до 5 массовых процентов, таком как от 0,05 массового процента до 2,0 массовых процентов, или в некоторых случаях от 0,1 массового процента до приблизительно 1,5 массовых процентов, при расчете на массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
В определенных вариантах реализации при полимеризации композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа используют регулятор степени полимеризации, который растворим в композиции мономеров, такой как алкилмеркаптаны, например (третичный додецил)меркаптан, 2-меркаптоэтанол, изооктилмеркаптопропионат, н-октилмеркаптан или 3-меркаптоуксусная кислота. Могут быть использованы и другие регуляторы степени полимеризации, такие как кетоны, например метилэтилкетон, и хлоруглероды, такие как хлороформ. В определенных вариантах реализации количество регулятора степени полимеризации, в случае присутствия такового, находится в диапазоне от 0,1 до 6,0 массовых процентов при расчете на массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
В определенных вариантах реализации регулятор степени полимеризации полностью или частично можно заменить на относительно высокомолекулярные полифункциональные меркаптаны. Молекулярные массы данных молекул, например, могут находиться в диапазоне от приблизительно 94 до 1000 и более. Функциональность может находиться в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 4. Количества данных полифункциональных меркаптанов, в случае использования таковых, в определенных вариантах реализации могут находиться в диапазоне от 0,1 до 6,0 массовых процентов при расчете на массу композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
В определенных вариантах реализации дисперсии настоящего изобретения получают при использовании в реакции полимеризации полимерного диспергатора в количестве в диапазоне от 2 до 50 массовых процентов, таком как от 20 до 35 массовых процентов, и дисперсной фазы композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в количестве в диапазоне от 50 до 98 массовых процентов, таком как от 65 до 80 массовых процентов. При этом массовое процентное содержание базируется на совокупной массе диспергатора и композиции полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа.
В определенных вариантах реализации в случае полимеризации с образованием акрилового полимера в присутствии диспергатора вода присутствует в количествах в диапазоне от 40 до 90, таком как от 50 до 75 массовых процентов, при расчете на совокупную массу диспергатора, дисперсной фазы и воды.
Помимо воды дисперсионная среда в определенных вариантах реализации может содержать и некоторые органические совместные растворители. В определенных вариантах реализации органические совместные растворители, по меньшей мере, частично растворимы в воде. Примеры таких растворителей включают кислородсодержащие органические растворители, такие как моноалкиловые эфиры этиленгликоля, диэтиленгликоля, пропиленгликоля и дипропиленгликоля, которые содержат от 1 до 10 атомов углерода в алкильной группе, такие как моноэтиловые и монобутиловые эфиры данных гликолей. Примеры других, по меньшей мере, частично смешиваемых с водой растворителей включают спирты, такие как этанол, изопропанол, бутанол и диацетоновый спирт. Органические совместные растворители, в случае их использования в определенных вариантах реализации, используют в количествах, меньших, чем 10 массовых процентов, меньше, чем 5 массовых процентов, при расчете на совокупную массу дисперсионной фазы.
Как ранее было указано, дисперсии настоящего изобретения могут содержать акриловые полимеры, которые имеют функциональные группы, содержащие активный водород, такие как гидроксильные, первичные и/или вторичные аминовые и/или сульфониевые группы, которые делают их способными при повышенных температурах вступать в реакцию с отвердителем. Поэтому в определенных вариантах реализации дисперсии настоящего изобретения также содержат отвердитель, такой, который будет стабилен в дисперсии при комнатной температуре, но будет способен вступать в реакцию с активными водородами при повышенной температуре, то есть при температуре в диапазоне от приблизительно 90°С до 260°С, до получения сшитого продукта. Примеры подходящих для использования отвердителей описываются далее.
При желании в дисперсии также могут присутствовать и другие полимеры. Например, рецептуры дисперсий можно составлять при использовании добавочного ионного пленкообразующего полимера, такого как пленкообразующий полимер, имеющий катионные солевые группы, который является электроосаждаемым на катоде и который отличается от описанных выше акриловых полимеров, образующих композиции электроосаждаемых покрытий в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения.
Подходящие для использования катионные электроосаждаемые полимеры могут включать, например, те, которые по существу не содержат полимерного материала, полученного из диена. Например, такие смолы включают характеризующиеся высокой кроющей способностью смолы, имеющие группы солей аминов, которые представляют собой солюбилизируемые в кислоте продукты реакции между полиэпоксидами и первичными и вторичными аминами, такие как те, что описываются в патенте US №4031050 от колонки 3, строка 27 до колонки 5, строка 8, при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ. В некоторых случаях данные смолы, имеющие группы солей аминов, используют в комбинации с отвердителем на основе блокированного изоцианата, таким как те, что более полно обсуждаются далее. В дополнение к этому, композиции электроосаждаемых покрытий настоящего изобретения могут включать и смолы, характеризующиеся низкой кроющей способностью, такие как катионные акриловые смолы, такие как те, что описываются в патентах US 3455806 от колонки 2, строка 18 до колонки 3, строка 61 и US 3928157 от колонки 2, строка 29 до колонки 3, строка 21, при этом данные части обоих данных документов посредством ссылки включаются в настоящий документ.
Помимо смол, имеющих группы солей аминов, также могут быть использованы и смолы, имеющие группы четвертичных аммониевых солей. Примерами данных смол являются те, которые получают в результате проведения реакции между органическим полиэпоксидом и кислой солью третичного амина. Такие смолы описываются в патентах US №3962165 от колонки 2, строка 3 до колонки 11, строка 7; US №3975346 от колонки 1, строка 62 до колонки 17, строка 25 и US №4001156 от колонки 1, строка 37 до колонки 16, строка 7, при этом данные части данных документов посредством ссылки включаются в настоящий документ. Примеры других подходящих для использования катионных смол включают смолы, имеющие группы третичных сульфониевых солей, такие как те, что описываются в патенте US №3793278 от колонки 1, строка 32 до колонки 5, строка 20, при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ. Кроме того, также могут быть использованы и катионные смолы, которые отверждаются по механизму переэтерификации, такие как те, что описываются в заявке ЕР №12463 В1 от страницы 2, строка 1 до страницы 6, строка 25, при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ.
Также подходящими для использования являются и полимеры, которые можно использовать для получения композиций электроосаждаемых покрытий, обнаруживающих стойкость к фоторазложению. Такие полимеры включают полимеры, имеющие катионные группы солей аминов, которые получают из боковых и/или концевых аминовых групп, которые описываются в публикации патентной заявки US 2003/0054193 А1 от абзаца [0064] до абзаца [0088], при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ. Также подходящими для использования являются смолы, имеющие катионные солевые группы, содержащие активный водород, полученные из полиглицидилового простого эфира многоатомного фенола, который по существу не содержит алифатических атомов углерода, с которыми была бы связана более чем одна ароматическая группа, которые описываются в US 2003/0054193 А1 от абзаца [0096] до абзаца [0123], при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ.
Один признак дисперсий настоящего изобретения заключается в том, что полимерный компонент, содержащийся в дисперсии, может иметь относительно небольшой размер частиц, что в результате может привести к получению стабильной дисперсии без использования каких-либо низкомолекулярных поверхностно-активных веществ. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения средний диаметр частиц дисперсной фазы составляет не более чем 0,1 микрона, а в некоторых случаях не более чем 0,06 микрона. Размеры частиц, приведенные в данном случае и в примерах, можно измерить по методу фотонно-корреляционной спектроскопии, который описывается в документе International Standard ISO 13321, при использовании прибора Malvem Zetasizer 3000HSa в соответствии со следующей далее методикой. В чистую пробирку объемом 20 мл добавляли, а после этого перемешивали приблизительно 10 мл подвергнутой ультрафильтрации деионизованной воды и 1 каплю гомогенного образца для испытаний. Кювету очищали и приблизительно до половины заполняли подвергнутой ультрафильтрации деионизованной водой, куда добавляли приблизительно 3-6 капель разбавленного раствора. Как только пузырьки воздуха были удалены, кювету размещали в приборе Zetasizer 3000HSa для определения правильности концентрации образца при использовании окна Correlator Control в программном обеспечении Zetasizer Software (от 100 до 400 тысяч единиц счета/с). После этого проводили измерения размеров частиц при помощи прибора Zetasizer 3000HSa.
Уровень содержания твердого вещества смолы в дисперсиях настоящего изобретения зависит от конкретного конечного варианта использования дисперсии и зачастую не является критичным параметром. Обычными являются дисперсии, содержащие твердое вещество смолы в количестве, равном, по меньшей мере, 1 массовому проценту, например, в диапазоне от 5 до 40 массовых процентов. В случае применения при электроосаждении зачастую используют уровни содержания твердого вещества смолы в диапазоне от 5 до 20 массовых процентов. Под твердым веществом смолы понимают уровень содержания в дисперсии нелетучей органики, то есть органических материалов, которые не будут улетучиваться при нагревании до 110°С в течение 15 минут и исключают органические растворители.
Как ранее было указано, определенные варианты реализации дисперсий настоящего изобретения также могут включать отвердитель, вступающий в реакцию с реакционно-способными группами смолы (смол), такими как группы, содержащие активный водород. Неограничивающими примерами подходящих для использования отвердителей являются, по меньшей мере, частично блокированные полиизоцианаты, аминопласты и фенольные смолы, такие как фенолоформальдегидные конденсаты, в том числе и их производные на основе аллилового простого эфира.
Подходящие для использования, по меньшей мере, частично блокированные полиизоцианаты включают алифатические полиизоцианаты, ароматические полиизоцианаты и их смеси. В определенных вариантах реализации отвердитель содержит, по меньшей мере, частично блокированный алифатический полиизоцианат. Подходящие для использования, по меньшей мере, частично блокированные алифатические полиизоцианаты включают, например, полностью блокированные алифатические полиизоцианаты, такие как те, что описываются в патенте №3984299 от колонки 1, строки 57 до колонки 3, строки 15, при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ, или частично блокированные алифатические полиизоцианаты, которые вступают в реакцию с основной цепью полимера, такие как те, что описываются в патенте US №3947338 от колонки 2, строки 65 до колонки 4, строки 30, при этом данная часть данного документа также посредством ссылки включается в настоящий документ. Под термином «блокированный» подразумевается то, что изоцианатные группы были введены в реакцию с соединением таким образом, чтобы получающаяся в результате блокированная изоцианатная группа была бы стабильной по отношению к активным водородам при температуре окружающей среды, но была бы способна вступать в реакцию с активными водородами в пленкообразующем полимере при повышенных температурах, обычно находящихся в диапазоне от 90°С до 200°С. В определенных вариантах реализации полиизоцианатным отвердителем является полностью блокированный полиизоцианат, по существу не содержащий свободных изоцианатных групп.
В определенных вариантах реализации отвердитель содержит диизопианат, хотя в других вариантах реализации вместо диизопианатов или в комбинации с ними используют высшие полиизоцианаты. Примеры алифатических полиизоцианатов, подходящих для использования в качестве отвердителей, включают циклоалифатические и аралифатические полиизоцианаты, такие как 1,6-гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, бис(изоцианатоциклогексил)метан, полимерный 1,6-гексаметилендиизоцианат, тримеризованный изофорондиизоцианат, норборнандиизоцианат и их смеси. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения отвердитель содержит полностью блокированный полиизоцианат, выбираемый из полимерного 1,6-гексаметилендиизоцианата, изофорондиизоцианата и их смесей. В других вариантах реализации настоящего изобретения полиизоцианатный отвердитель содержит полностью блокированный тример гексаметилендиизоцианата, доступный под наименованием Desmodur N3300 в компании Bayer Corporation.
В определенных вариантах реализации полиизоцианатный отвердитель, по меньшей мере, частично блокируют при помощи, по меньшей мере, одного блокирующего агента, выбираемого из 1,2-алкандиола, например 1,2-пропандиола; 1,3-алкандиола, например 1,3-бутандиола; бензильного спирта, например бензилового спирта; аллильного спирта, например аллилового спирта; капролактама; диалкиламина, например дибутиламина; и их смесей. В определенных вариантах реализации полиизоцианатный отвердитель, по меньшей мере, частично блокируют при помощи, по меньшей мере, одного 1,2-алкандиола, содержащего три и более атомов углерода, например 1,2-бутандиола.
В определенных вариантах реализации блокирующий агент включает хорошо известные блокирующие агенты, такие как алифатические, циклоалифатические или ароматические алкильные моноспирты или фенольные соединения, в том числе, например, низшие алифатические спирты, такие как метанол, этанол и н-бутанол; циклоалифатические спирты, такие как пиклогексанол; ароматические алкиловые спирты, такие как фенилкарбинол и метилфенилкарбинол; и фенольные соединения, такие как сам фенол и замещенные фенолы, в которых заместители не оказывают влияния на проведение операций по нанесению покрытия, такие как крезол и нитрофенол. В качестве блокирующих агентов также можно использовать и простые гликолевые эфиры и гликольамины. Подходящие для использования простые гликолевые эфиры включают этиленгликольбутиловый эфир, диэтиленгликольбутиловый эфир, этиленгликольметиловый эфир и пропиленгликольметиловый эфир. Другие подходящие для использования блокирующие агенты включают оксимы, такие как метилэтилкетоксим, оксим ацетона и оксим циклогексанона.
Примеры подходящих для использования аминопластов включают те, что описываются в патенте US №3937679 от колонки 16, строки 3 до колонки 17, строки 47, при этом данная часть данного документа посредством ссылки включается в настоящий документ. Как описывалось в вышеупомянутой части патента '679, аминопласт можно использовать в комбинации с метилолфенольными простыми эфирами.
В некоторых случаях в дисперсии настоящего изобретения включают композицию пигментов и при желании различные добавки, такие как наполнители, пластификаторы, антиоксиданты, поглотители УФ-излучения, пеногасители, фунгициды, регуляторы текучести, поверхностно-активные вещества или смачиватели. Композиция пигментов может относиться к обычно использующимся типам, содержащим, например, оксиды железа, оксиды свинца, хромат стронция, сажу, угольную пыль, диоксид титана, тальк, сульфат бария, а также цветные пигменты, такие как желтый кадмиевый, красный кадмиевый, желтый хромовый и тому подобное. Уровень содержания пигмента в дисперсии обычно выражают в виде массового соотношения между пигментом и смолой. В случае использования пигмента в практике настоящего изобретения массовое соотношение между пигментом и смолой иногда находится в диапазоне от 0,03 до 0,35. Другие вышеупомянутые добавки обычно присутствуют в дисперсии в количествах в диапазоне от 0,01 до 3 массовых процентов при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы.
В определенных вариантах реализации дисперсии настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат каких-либо полимеров, полученных из диенов.
В определенных вариантах реализации при применении для электроосаждения дисперсию настоящего изобретения размещают в контакте с электропроводящим анодом и электропроводящим катодом, где поверхностью, на которую наносят покрытие, является катод. После приведения в контакт с дисперсией на катоде происходит осаждение прилипающей пленки композиции покрытия, и к электродам прикладывают достаточное напряжение. Условия, при которых проводят электроосаждение, в общем случае подобны тем, что используются при электроосаждении других типов покрытий. Приложенное напряжение можно варьировать, и оно может находиться в диапазоне, например, от всего лишь одного вольта до даже нескольких тысяч вольт, но зачастую от 50 до 500 вольт. Плотность тока зачастую находится в диапазоне от 0,5 ампера до 15 ампер на один квадратный фут и имеет тенденцию к уменьшению во время электроосаждения, что свидетельствует об образовании изолирующей пленки.
В способе катионного электроосаждения металлическую подложку, на которую наносят покрытие, и которая исполняет функцию катода, и электропроводящий анод размещают в контакте с катионной электроосаждаемой композицией. При пропускании электрического тока между катодом и анодом при одновременном их нахождении в контакте с электроосаждаемой композицией на электропроводящей подложке по существу непрерывно будет происходить осаждение прилипающей пленки электроосаждаемой композиции.
В определенных вариантах реализации настоящее изобретение относится к способам получения на электропроводящей подложке многослойного покрытия, включающим (а) осаждение на подложке композиций электроосаждаемых покрытий, содержащих дисперсию настоящего изобретения, до получения электроосажденного покрытия, по меньшей мере, на части подложки, при этом данная подложка исполняет функцию катода в электрической цепи, включающей катод и анод, причем катод и анод погружены в композицию электроосаждаемого покрытия, где между катодом и анодом пропускают электрический ток, что приводит к электроосаждению покрытия, по меньшей мере, на части подложки; (b) нагревание подложки с нанесенным покрытием до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения электроосажденного покрытия на подложке; (с) нанесение непосредственно на отвержденное электроосажденное покрытие одной или нескольких композиций покрытий, содержащих пигмент, и/или одной или нескольких композиций покрытий, не содержащих пигмента, до получения покровного покрытия, по меньшей мере, на части отвержденного электроосажденного покрытия; и (d) нагревание подложки с нанесенным покрытием со стадии (с) до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения покровного покрытия. В данных способах в цепь включают анод, изготовленный не из черных металлов, например аноды, состоящие из стержней из оксида рутения или углерода.
Как только композиция электроосаждаемого покрытия по способу электроосаждения будет нанесена, по меньшей мере, на часть электропроводящей подложки, подложку с нанесенным покрытием нагревают до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения электроосажденного покрытия на подложке. В определенных вариантах реализации подложку с нанесенным покрытием нагревают до температуры в диапазоне от 250°F до 450°F (от 121,1°С до 232,2°С), таком как от 275°F до 400°F (от 135°С до 204,4°С), или в некоторых случаях от 300°F до 360°F (от 149°С до 180°С). Время отверждения может зависеть от температуры отверждения, а также от других переменных, например от толщины пленки электроосажденного покрытия, уровня содержания и типа катализатора, присутствующего в композиции, и тому подобного. Для целей настоящего изобретения все, что необходимо - это время, которое должно быть достаточно для прохождения отверждения электроосажденного покрытия на подложке. Например, время отверждения может находиться в диапазоне от 10 минут до 60 минут, а обычно от 20 до 40 минут.
В определенных вариантах реализации подложку с нанесенным покрытием нагревают до температуры, равной 360°F (180°С) и менее, в течение периода времени, достаточного для прохождения отверждения электроосажденного покрытия на подложке. Толщина получающегося в результате отвержденного электроосажденного покрытия зачастую находится в диапазоне от 15 до 50 микронов.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «отверждение», используемый в связи с композицией, например «отвержденная композиция», должен обозначать то, что любые сшиваемые компоненты композиции являются, по меньшей мере, частично сшитыми. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения плотность сшивок для сшиваемых компонентов, то есть степень сшивания, находится в диапазоне от 5% до 100% от полного сшивания. В других вариантах реализации плотность сшивок находится в диапазоне от 35% до 85% или в некоторых случаях от 50% до 85% от полного сшивания. Специалист в соответствующей области техники должен понимать то, что наличие и степень сшивания, то есть плотность сшивок, можно определять различными методами, такими как динамический механический термический анализ (ДМТА), при проведении эксперимента с использованием анализатора для ДМТА ТА Instruments DMA 2980 в атмосфере азота. В данном методе определяют температуру стеклования и плотность сшивок для свободных пленок покрытий или полимеров. Данные физические свойства отвержденного материала относятся к структуре сшитой сетки. Для целей настоящего изобретения отвержденная композиция при воздействии на нее двойными фрикционными движениями (вперед-назад) при помощи ткани, пропитанной ацетоном, будет выдерживать, по меньшей мере, 100 двойных фрикционных движений без удаления покрытия.
Водные дисперсии настоящего изобретения также можно использовать и при неэлектрофоретическом нанесении покрытия, таком как нанесение покрытия по способу обливания, погружения, распыления и нанесения валиком. При нанесении покрытия по способу электроосаждения и неэлектрофоретическом нанесении покрытия композиции покрытий настоящего изобретения можно наносить на широкий ассортимент электропроводящих подложек, в особенности изготовленных из металла, такого как сталь, алюминий, медь, магний и тому подобное, но в том числе также и из металлизированной пластмассы и проводящих материалов с углеродным покрытием. При неэлектрофоретическом нанесении покрытия композиции можно наносить на неметаллические подложки, такие как стекло, древесина и пластмасса.
Поэтому в определенных вариантах реализации настоящее изобретение также относится и к способам нанесения покрытия на электропроводящую подложку. В определенных вариантах реализации такие способы включают (а) электрофоретическое осаждение на подложку композиции электроосаждаемого покрытия, такой как композиция, содержащая дисперсию настоящего изобретения, до получения электроосажденного покрытия, по меньшей мере, на части подложки и (b) нагревание подложки с нанесенным покрытием до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения электроосажденного покрытия на подложке. В определенных вариантах реализации такие способы включают (а) электрофоретическое осаждение на подложке композиции электроосаждаемого покрытия, содержащей дисперсию настоящего изобретения, до получения электроосажденного покрытия, по меньшей мере, на части подложки, (b) нагревание подложки с нанесенным покрытием до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения электроосажденного покрытия на подложке, (с) нанесение непосредственно на отвержденное электроосажденное покрытие одной или нескольких композиций покрытий, содержащих пигмент, и/или одной или нескольких композиций покрытий, не содержащих пигмента, до получения покровного покрытия, по меньшей мере, на части отвержденного электроосажденного покрытия и (d) нагревание подложки с нанесенным покрытием со стадии (с) до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения покровного покрытия.
В данных способах настоящего изобретения композицию электроосаждаемого покрытия по способу электрофоретического осаждения можно наносить, по меньшей мере, на часть любого материала из широкого ассортимента электропроводящих подложек, таких как те, что были описаны ранее. Например, подходящие для использования металлические подложки могут включать черные металлы и цветные металлы. Подходящие для использования черные металлы включают железо, сталь и их сплавы. Неограничивающие примеры подходящих для использования материалов сталей включают холоднокатаную сталь, оцинкованную сталь (то есть с нанесенным покрытием из цинка), сталь, обработанную по способу электролитического цинкования в расплаве, нержавеющую сталь, декапированную сталь, цинкалюминиевые сплавы GALVANNEAL, GALVALUME(и GALVAN, нанесенные на сталь в виде покрытия, и их комбинации. Подходящие для использования цветные металлы включают проводящие материалы с углеродным покрытием, алюминий, медь, цинк, магний и их сплавы. Холоднокатаная сталь также является подходящей для использования будучи подвергнутой предварительной обработке раствором, таким как раствор фосфата металла, водный раствор, содержащий, по меньшей мере, один металл из группы IIIB или группы IVB, органофосфатный раствор, органофосфонатный раствор и их комбинации, что обсуждается далее. Также могут быть использованы и комбинации или композиты из черных и цветных металлов.
В данных способах настоящего изобретения композиции электроосаждаемых покрытий можно наносить либо на чистый металл, либо на металл, подвергнутый предварительной обработке. Под термином «чистый металл» понимается подложка из металла в исходном состоянии, которую не подвергали обработке при помощи композиции предварительной обработки, такой как обычно использующиеся фосфатирующие растворы, промывочные растворы для тяжелых металлов и тому подлобное. В дополнение к этому, для целей настоящего изобретения подложки из чистого металла могут включать обрезанную кромку подложки, которую в других аспектах подвергают обработке и/или нанесению покрытия на некраевых поверхностях подложки.
Перед проведением какой-либо обработки или нанесением какой-либо композиции покрытия подложке можно придать форму продукта производства. Для получения такого продукта производства можно скомпоновать воедино комбинацию из более чем одной металлической подложки.
Кроме того, необходимо понимать то, что в соответствии с использованием в настоящем документе электроосаждаемые композиция или покрытие, полученные, по меньшей мере, «на» части «подложки», обозначают композицию, полученную непосредственно, по меньшей мере, на части поверхности подложки, а также композицию или покрытие, полученные на любых покрытии или материале предварительной обработки, которые ранее нанесли, по меньшей мере, на часть подложки.
То есть «подложка», на которую композицию покрытия наносят по способу электроосаждения, может включать любую из описанных выше электропроводящих подложек, на которые ранее нанесли одно или несколько покрытий предварительной обработки и/или грунтовки. Например, «подложка» может включать металлическую подложку и покрытие из свариваемой грунтовки, по меньшей мере, на части поверхности подложки. После этого описанную выше композицию электроосаждаемого покрытия по способу электроосаждения наносят, по меньшей мере, на ее часть и отверждают. Затем, по меньшей мере, на часть отвержденного электроосажденного покрытия можно нанести одну или несколько композиций покровного покрытия, что подробно описывается далее.
Например, подложка может включать любую из вышеупомянутых электропроводящих подложек и композицию предварительной обработки, нанесенную, по меньшей мере, на часть подложки, при этом композиция предварительной обработки содержит раствор, который содержит одно или несколько соединений, содержащих элемент из группы IIIB или группы IVB, или их смеси, солюбилизированные или диспергированные в среде носителя, обычно в водной среде. Элементы из группы IIIB и группы IVB определяют по Периодической таблице элементов CAS, продемонстрированной, например, в работе Handbook of Chemistry and Physics (60th Ed. 1980). Соединениями переходных металлов и соединениями редкоземельных металлов обычно являются соединения циркония, титана, гафния, иттрия и церия и их смеси. Обычные соединения циркония можно выбирать из гексафторциркониевой кислоты, ее солей щелочных металлов и аммония, карбоната аммония-циркония, нитрата цирконила, карбоксилатов циркония и гидроксикарбоксилатов циркония, таких как гидрофторциркониевая кислота, ацетат циркония, оксалат циркония, гликолят аммония-циркония, лактат аммония-циркония, цитрат аммония-циркония и их смеси.
Носитель композиции предварительной обработки также может содержать пленкообразующую смолу, например, продукты реакции между одним или несколькими алканоламинами и эпоксифункциональным материалом, имеющим, по меньшей мере, две эпоксигруппы, такие как те, что описываются в патенте US №5653823. Другие подходящие для использования смолы включают растворимые в воде и диспергируемые в воде полиакриловые кислоты, такие как те, что описываются в патентах US 3912548 и 5328525; фенолоформальдегидные смолы, описанные в патенте US №5662746; растворимые в воде полиамиды, такие как те, что описываются в документе WO 95/33869; сополимеры малеиновой или акриловой кислоты и аллилового простого эфира, описанные в патентной заявке СА 2087352; и растворимые и диспергируемые в воде смолы, включающие эпоксидные смолы, аминопласты, фенолоформальдегидные смолы, таннины и поливинилфенолы, обсуждавшиеся в патенте US №5449415.
Кроме того, подложки из цветных или черных металлов можно подвергать предварительной обработке, используя неизолирующий слой органофосфатов или органофосфонатов, таких как те, что описываются в патентах US №№5294265 и 5306526. Такие органофосфатные или органофосфонатные композиции предварительной обработки коммерчески доступны в компании PPG Industries, Inc. под торговым наименованием NUPAL. За нанесением на подложку непроводящего покрытия, такого как NUPAL, и до коалесценции покрытия обычно проводят стадию промывания подложки при помощи деионизованной воды. Это обеспечивает достаточную тонкость слоя непроводящего покрытия для того, чтобы слой был бы неизолирующим. Композиция покрытия предварительной обработки, кроме того, может содержать поверхностно-активные вещества, которые выполняют функцию содействия улучшению смачивания подложки. В общем случае материалы поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве, меньшем, чем приблизительно 2 массовых процента, при расчете на совокупную массу композиции покрытия предварительной обработки. Другие необязательные материалы в среде носителя включают пеногасители и смачиватели подложки.
3
Вследствие экологических проблем композиция покрытия предварительной обработки может не содержать хромсодержащих материалов, то есть композиция будет содержать менее чем приблизительно 2 массовых процента хромсодержащих материалов (в пересчете на CrO), обычно менее чем приблизительно 0,05 массового процента хромсодержащих материалов.
В обычном способе предварительной обработки перед осаждением композиции предварительной обработки на поверхность металлической подложки обычной практикой является удаление инородных веществ с поверхности металла в результате тщательного проведения очистки и обезжиривания поверхности. Поверхность металлической подложки можно очистить при помощи физических или химических способов, таких как механическое истирание поверхности или очистка/обезжиривание под действием коммерчески доступных щелочных или кислотных очистителей, таких как метасиликат натрия и гидроксид натрия, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники. Неограничивающим примером подходящего для использования очистителя является продукт CHEMKLEEN 163 - очиститель на щелочной основе, коммерчески доступный в компании PPG Pretreatment and Specialty Products из Троя, Мичиган. Также могут быть использованы и кислотные очистители. По завершении стадии очистки металлическую подложку обычно промывают водой для того, чтобы удалить любые остатки. Металлическую подложку можно высушивать воздухом при использовании воздушного шабера, в результате создания условий для мгновенного испарения воды при кратковременном воздействии на подложку высокой температуры или в результате перепускания подложки между резиновыми валиками. Композицию покрытия предварительной обработки можно осаждать, по меньшей мере, на части внешней поверхности металлической подложки. Предпочтительно композицией предварительной обработки обрабатывают всю внешнюю поверхность металлической подложки. Толщину пленки композиции предварительной обработки можно варьировать, но в общем случае она соответствует величине, меньшей, чем 1 микрометр, такой как находящаяся в диапазоне от 1 до 500 нанометров или в некоторых случаях от 10 до 300 нанометров.
Композицию покрытия предварительной обработки можно наносить на поверхность металлической подложки по любой обычно использующейся методике нанесения, такой как в результате распыления, погружения или нанесения валиком, по периодическому или непрерывному способам. Температура композиции покрытия предварительной обработки при нанесении зачастую находится в диапазоне от 10°С до 85°С, таком как от 15°С до 60°С. Величина рН композиции покрытия предварительной обработки при нанесении зачастую находится в диапазоне от 2,0 до 5,5, таком как от 3,5 до 5,5. Величину рН среды можно регулировать при использовании минеральных кислот, таких как фтористоводородная кислота, фтороборная кислота, фосфорная кислота и тому подобное, в том числе их смеси; органических кислот, таких как молочная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, сульфаминовая кислота или их смеси, и растворимых в воде или диспергируемых в воде оснований, таких как гидроксид натрия, гидроксид аммония, аммиак или амины, такие как триэтиламин, метилэтиламин или их смеси.
Непрерывные способы зачастую используют в промышленности нанесения покрытий для полосового металла, а также при проведении нанесения на прокатном стане. Композицию покрытия предварительной обработки можно наносить по любому из данных обычно использующихся способов. Например, в промышленности нанесения покрытий для полосового металла подложку обычно очищают и промывают, а после этого вводят в контакт с композицией покрытия предварительной обработки при нанесении покрытия валиком при помощи устройства для нанесения химических покрытий. После этого обработанную полосу подвергают высушиванию при нагревании, окрашиванию и горячему отверждению по обычно использующимся способам нанесения покрытий для полосового металлла.
Нанесение композиции предварительной обработки на прокатном стане можно осуществить при нанесении покрытия на свежеизготовленную металлическую полосу по способам погружения, распыления или нанесения валиком. Избыточную композицию предварительной обработки зачастую удаляют при помощи отжимных валиков. После нанесения на поверхность металла композиции предварительной обработки металл можно промыть деионизованной водой и высушить при комнатной температуре или при повышенных температурах для удаления с подвергнутой обработке поверхности подложки избыточной влаги и отверждения любых отверждаемых компонентов покрытия до получения покрытия предварительной обработки. В альтернативном варианте подвергнутую обработке подложку можно нагревать, например, до температуры в диапазоне от 65°С до 125°С в течение периода времени продолжительностью от 2 до 30 секунд до получения подложки с нанесенным покрытием, имеющей нанесенный на нее высушенный остаток композиции покрытия предварительной обработки. Если подложка уже будет нагрета при проведении производственного процесса с нанесением термоплавкого состава, то для облегчения высушивания никакого нагревания после нанесения состава на подвергнутую обработке подложку не потребуется. Температура и время высушивания покрытия будут зависеть от таких переменных, как процентное содержание твердого вещества в покрытии, компоненты композиции покрытия и тип подложки.
2
2
Степень покрытия пленкой остатка композиции предварительной обработки в общем случае находится в диапазоне от 1 до 10000 миллиграммов на один квадратный метр (мг/м), таком как от 10 до 400 мг/м.
На подложку также можно нанести слой свариваемой грунтовки вне зависимости от того, была подложка подвергнута предварительной обработке или нет. Обычной свариваемой грунтовкой является обогащенная цинком наносимая на прокатном стане органическая пленкообразующая композиция BONAZINC, которая коммерчески доступна в компании PPG Industries, Inc., Питтсбург, Пенсильвания. Композицию BONAZINC зачастую наносят до толщины, равной, по меньшей мере, 1 микрометру, такой как толщина в диапазоне от 3 до 4 микрометров. Коммерчески доступны и другие свариваемые грунтовки, такие как грунтовки, обогащенные фосфидом железа.
Как только электроосажденное покрытие на подложке будет отверждено в соответствии с определенными способами настоящего изобретения, непосредственно на отвержденное электроосажденное покрытие наносят одну или несколько композиций покрытий, содержащих пигмент, и/или одну или несколько композиций покрытий, не содержащих пигмента. В случае, если желательным является однослойное покрытие, нанесение покровного покрытия является излишним.
Неограничивающие примеры подходящих для использования композиций покрытий основы включают водные покрытия основы, такие как те, что описываются в патентах US №№4403003; 4147679; и 5071904. Подходящие для использования композиции прозрачных покрытий включают, например, те, что описываются в патентах US №№4650718; 5814410; 5891981 и в документе WO 98/14379.
Композиции покровных покрытий можно наносить обычно использующимися способами, включающими нанесение кистью, нанесение в результате погружения, обливания, распыления и тому подобное, но наиболее часто их наносят по способу распыления. Могут быть использованы обычные методики распыления и оборудование для проведения распыления под действием сжатого воздуха и распыления в электростатическом поле по способам либо ручного, либо автоматического нанесения. После нанесения на подложку каждого покровного покрытия на поверхности подложки получают пленку в результате отгонки из пленки органического растворителя и/или воды под действием нагревания или по истечении периода высушивания на воздухе.
Обычно толщина пигментированного покрытия основы находится в диапазоне от 0,1 до 5 милов (от 2,5 до 127 микронов), таком как от 0,4 до 1,5 милов (от 10,2 до 38,1 микронов). Толщина прозрачного покрытия зачастую находится в диапазоне от 0,5 до 5 милов (от 12,7 до 127 микронов), таком как от 1,0 до 3 милов (от 25,4 до 76,2 микрона).
В некоторых случаях нагревание обычно будут проводить только в течение короткого периода времени, и он будет достаточным для обеспечения возможности нанесения любого наносимого впоследствии покровного покрытия без возникновения какого-либо растворения на границах раздела между покрытиями. Подходящие для использования условия высушивания будут зависеть от конкретной композиции покровного покрытия и от влажности окружающей среды (если композиция покровного покрытия является водной), но в некоторых случаях время высушивания имеет продолжительность от 1 до 5 минут при температуре от 80°F до 250°F (от 20°С до 121°С). Между нанесениями покрытий ранее нанесенное покрытие можно подвергать воздействию условий мгновенного испарения, то есть воздействию условий окружающей среды в течение периода времени продолжительностью от 1 до 20 минут.
После нанесения композиции (композиций) покровного покрытия подложку с нанесенным покрытием можно нагревать до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения слоя (слоев) покрытия. При проведении операции отверждения происходит отгонка растворителей, а каждый из пленкообразующих материалов покровных покрытий сшивается. Операцию нагревания или отверждения зачастую проводят при температуре в диапазоне от 160°F до 350°F (от 71°С до 177°С), но при необходимости для активации механизмов сшивания по мере надобности можно использовать и более низкие или более высокие температуры. Отверждение определяют так же, как и ранее.
Изобретение иллюстрируют следующие далее примеры, которые, однако, не должны рассматриваться в качестве ограничения изобретения своими деталями. Если только не будет указано другого, то все части и процентные соотношения в следующих далее примерах, а также во всем описании изобретения, являются массовыми.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Получение композиции полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 1. Количества приведены в граммах.
Таблица 1
Компонент
Материал
Количество
А
метилизобутилкетон
174,4
В
этилакрилат
384,1
стирол
294,0
гидроксиизопропилметакрилат
94,9
метилметакрилат
33,2
глицидилметакрилат
142,3
трет-додецилмеркаитан
4,7
Vazo 67<sup>1</sup>
16,6
Dowanol PNB<sup>2</sup>
30,4
Dowanol PM<sup>3</sup>
15,2
метилизобутилкетон
12,3
С
Vazo 67
1,1
Dowanol PNB
2,0
Dowanol PM
1,0
метилизобутилкетон
0,8
D
Lupersol 7M50<sup>4</sup>
18,8
Dowanol PNB
15,0
метилизобутилкетон
7,5
Е
диэтаноламин
85,4
F
дикетимин DETA<sup>5</sup>
71,5
<sup>1 </sup>2,2'-азобис(2-метилбутиронитрил), доступный в компании Du Font Specialty Chemicals.
<sup>2</sup> Растворитель N-бутоксипропанол, доступный в компании Dow Chemical Co..
<sup>3 </sup>Растворитель пропиленгликольмонометиловый эфир, доступный в компании Dow Chemical Co.
<sup>4</sup> 50%-ный трет-бутилпероксиацетат в уайт-спиритах, доступный в компании Arkema Inc.
<sup>5</sup> Дикетимин, полученный из диэтилентриамина и метилизобутилкетона, (72,69% твердого вещества в метилизобутилкетоне).
Для получения полимерного диспергатора температуру компонента А в 3-литровой колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором Дина и Старка, увеличивали до температуры кипения с обратным холодильником. В ходе проведения всего процесса температуру регулировали для сохранения кипения с обратным холодильником, если только не будет указано другого. В течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В, сразу после чего следовало добавление материалов компонента С в течение 10 минут. По истечении еще 10 минут в течение 10 минут проводили добавление материалов компонента D. Спустя 90 минут добавляли компонент Е, после чего 90 минут спустя добавляли компонент F. По истечении 60 минут источник тепла убирали.
Получающаяся в результате композиция полимерного диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 68,4 массового процента, среднемассовой молекулярной массой 359280 и Z-средней молекулярной массой 1710388, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 2: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 2. Количества приведены в граммах.
Таблица 2
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 1
79,71
Purac HS 50<sup>1</sup>
5,63
деионизованная вода
249,12
В
диспергатор из примера 1
9,32
Purac HS 50
0,63
бутилакрилат
127,71
4-гидроксибутилакрилат
14,19
аллилметакрилат
4,39
С
деионизованная вода
106,49
водный раствор перекиси водорода (35%)
2,22
D
изоаскорбиновая кислота
0,41
деионизованная вода
100,18
<sup>1 </sup>50%-ная водная молочная кислота, доступная в компании Purac America Inc.
В колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, перемешивали материалы компонента А. Добавляли 50 г воды и при пониженном давлении удаляли 50 г дистиллята. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот.
В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение одного часа по завершении добавления выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 28,5 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 740062 и Z-средней молекулярной массой 1050307, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 520 Å.
Пример 3: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 3. Количества приведены в граммах.
Таблица 3
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 1
79,01
Purac HS50
5,58
деионизованная вода
246,92
m-TMI<sup>1</sup>
1,85
В
диспергатор из примера 1
9,24
Purac HS 50
0,62
бутилакрилат
126,58
4-гидроксибутилакрилат
14,19
аллилметакрилат
4,35
С
деионизованная вода
105,55
водный раствор перекиси водорода (35%)
2,20
D
изоаскорбиновая кислота
0,41
деионизованная вода
103,62
<sup>1 </sup>3-изопропенил-α, (-диметилбензилизоцианат, доступный в компании Cytec Industries.
В колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, перемешивали материалы компонента А. Добавляли 50 г воды и при пониженном давлении удаляли 50 г дистиллята. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот.
В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение одного часа по завершении добавления выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 28,5 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 835588 и Z-средней молекулярной массой 1138915, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 361 Å.
Пример 4: Получение полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 4. Количества приведены в граммах.
Таблица 4
Компонент
Материалы
Количество
А
метилизобутилкетон
97,79
В
этилакрилат
215,40
стирол
164,87
гидроксиизопропилметакрилат
53,19
метилметакрилат
18,61
глипидилметакрилат
79,79
трет-додецилмеркаптан
2,65
Vazo 67
9,30
Dowanol PNB
17,02
Dowanol PM
8,51
метилизобутилкетон
6,90
С
Vazo 67
0,62
Dowanol PNB
1,13
Dowanol PM
0,57
метилизобутилкетон
0,46
D
Lupersol 7M50
10,55
Dowanol PNB
8,42
метилизобутилкетон
4,21
Е
диэтаноламин
47,87
F
дикетимин DETA
40,10
G
бутилцеллозольв<sup>1</sup>
128,30
Н
Purac HS 50
58,27
деионизованная вода
1489,86
<sup>1 </sup>этиленгликольмонобутиловый эфир, доступный в компании Dow Chlemical.
Температуру компонента А в 3-литровой колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором Дина и Старка, увеличивали до температуры кипения с обратным холодильником. В ходе проведения всего процесса температуру регулировали для сохранения кипения с обратным холодильником, если только не будет указано другого. В течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В, сразу после чего следовало добавление материалов компонента С в течение 10 минут. По истечении еще 10 минут в течение 10 минут проводили добавление материалов компонента D. Спустя 90 минут добавляли компонент Е, после чего 90 минут спустя добавляли компонент F. По истечении 60 минут добавляли компонент G и температуре давали уменьшиться до 105°С.
Тем временем в отдельной емкости материалы компонента Н нагревали до 50°С. В компонент Н при быстром перемешивании выливали 824,7 г реакционной смеси. К получающейся в результате дисперсии добавляли 300 г деионизованной воды и в результате перегонки при пониженном давлении при 60°С удаляли 300 г дистиллята.
Получающаяся в результате композиция диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 18,5 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 835588 и Z-средней молекулярной массой 1138915, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 5: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 5. Количества приведены в граммах.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли компонент А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 21,7 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 211159 и Z-средней молекулярной массой 563064, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 206 Å. Дисперсия содержала 0,107 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 6: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 6. Количества приведены в граммах.
Таблица 6
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 1
293,93
деионизованная вода
45,59
В
диспергатор из примера 1
32,65
бутилакрилат
129,64
4-гидроксибутилакрилат
14,40
гександиолдиакрилат
4,46
С
деионизованная вода
85,55
водный раствор перекиси водорода (35%)
2,25
D
изоаскорбиновая кислота
0,42
деионизованная вода
84,44
E
деионизованная вода
3,27
водный раствор перекиси водорода (35%)
0,07
F
изоаскорбиновая кислота
0,07
деионизованная вода
3,27
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 29,1 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 477212 и Z-средней молекулярной массой 1170418, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 427 Å. Дисперсия содержала 0,102 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 7: Получение полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 7. Количества приведены в граммах.
Таблица 7
Компонент
Материал
Количество
А
метилизобутилкетон
97,79
В
бутилакрилат
398,88
гидроксиизопропилметакрилат
53,19
глицидилметакрилат
79,79
трет-додецилмеркаптан
2,65
Vazo 67
9,30
Dowanol PNB
17,02
Dowanol PM
8,51
метилизобутилкетон
6,90
С
Vazo 67
0,62
Dowanol PNB
1,13
Dowanol PM
0,57
метилизобутилкетон
0,46
D
Lupersol 7M50
10,55
Dowanol PNB
8,42
метилизобутилкетон
4,21
Е
диэтаноламин
47,87
F
дикетимин DETA
40,10
G
бутилцеллозольв
128,30
Н
Purac HS 50
58,27
деионизованная вода
1489,86
Температуру компонента А в 3-литровой колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором Дина и Старка, увеличивали до температуры кипения с обратным холодильником. В ходе проведения всего процесса температуру регулировали для сохранения кипения с обратным холодильником, если только не будет указано другого. В течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В, сразу после чего следовало добавление материалов компонента С в течение 10 минут. По истечении еще 10 минут в течение 10 минут проводили добавление материалов компонента D. Спустя 90 минут добавляли компонент Е, после чего 90 минут спустя добавляли компонент F. По истечении 60 минут добавляли компонент G и температуре давали уменьшиться до 105°С.
Тем временем в отдельной емкости материалы компонента Н нагревали до 50°С. В компонент Н при быстром перемешивании выливали 824,7 г реакционной смеси. К получающейся в результате дисперсии добавляли 300 г деионизованной воды и в результате перегонки при пониженном давлении при 60°С удаляли 300 г дистиллята.
Получающаяся в результате композиция диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 17,9 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 48051 и Z-средней молекулярной массой 212317, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 8: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 8. Количества приведены в граммах.
Таблица 8
Компонент
Материал
Масса (/г)
А
диспергатор из примера 7
911,35
В
диспергатор из примера 7
107,43
бутилакрилат
192,64
С
деионизованная вода
238,44
водный раствор перекиси водорода (35%)
3,32
D
изоаскорбиновая кислота
0,61
деионизованная вода
26,56
Е
деионизованная вода
9,63
водный раствор перекиси водорода (35%)
0,19
F
изоаскорбиновая кислота
0,19
деионизованная вода
9,63
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли компонент А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 24,7 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 101922 и Z-средней молекулярной массой 398315, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 1089 Å. Дисперсия содержала 0,141 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 9: Получение полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 9. Количества приведены в граммах.
Таблица 9
Компонент
Материал
Количество
А
метилизобутилкетон
174,39
В
этилакрилат
384,11
стирол
294,00
гидроксиизопропилметакрилат
94,85
метилметакрилат
33,19
глицидилметакрилат
142,28
трет-додецилмеркаптан
4,73
Vazo 67
16,59
Dowanol PNB
30,36
Dowanol PM
15,17
метилизобутилкетон
12,30
С
Vazo 67
1,11
Dowanol PNB
2,02
Dowanol PM
1,01
метилизобутилкетон
0,82
D
Lupersol 7M50
18,82
Dowanol PNB
15,02
метилизобутилкетон
7,51
Е
диэтаноламин
85,37
F
дикетимин DETA
71,52
G
бутилцеллозольв
228,79
Н
Purac HS 50
103,91
деионизованная вода
4656,78
Температуру компонента А в 3-литровой колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором Дина и Старка, увеличивали до температуры кипения с обратным холодильником. В ходе проведения всего процесса температуру регулировали для сохранения кипения с обратным холодильником, если только не будет указано другого. В течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В, сразу после чего следовало добавление материалов компонента С в течение 10 минут. По истечении еще 10 минут в течение 10 минут проводили добавление материалов компонента D. Спустя 90 минут добавляли компонент Е, после чего 90 минут спустя добавляли компонент F. По истечении 60 минут добавляли компонент G и температуре давали уменьшиться до 105°С.
Тем временем в отдельной емкости материалы компонента Н нагревали до 50°С. В компонент Н при быстром перемешивании выливали 1470,6 г реакционной смеси. К получающейся в результате дисперсии добавляли 500 г деионизованной воды и в результате перегонки при пониженном давлении при 60°С удаляли 500 г дистиллята.
Получающаяся в результате композиция диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 18,8 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 145931 и Z-средней молекулярной массой 486340, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 10: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 10. Количества приведены в граммах.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 26,3 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 281518 и Z-средней молекулярной массой 685289, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 418 Å. Дисперсия содержала 0,104 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 11: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 11. Количества приведены в граммах.
Таблица 11
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 9
293,92
деионизованная вода
45,59
В
диспергатор из примера 9
32,65
стирол
66,83
этилакрилат
62,37
4-гидроксибутилакрилат
14,85
SR-351H<sup>1</sup>
4,46
С
деионизованная вода
85,54
водный раствор перекиси водорода (35%)
2,25
D
изоаскорбиновая кислота
0,42
деионизованная вода
84,46
Е
деионизованная вода
3,27
водный раствор перекиси водорода (35%)
0,07
F
изоаскорбиновая кислота
0,07
деионизованная вода
3,27
<sup>1 </sup>триметилолпропантриакрилат, доступный в компании Sartomer.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 26,5 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 617390 и Z-средней молекулярной массой 1116802, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 423 Å. Дисперсия содержала 0,106 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 12: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 12. Количества приведены в граммах.
Таблица 12
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 9
869,79
изоаскорбиновая кислота
0,95
В
стирол
152,75
этилакрилат
152,75
4-гидроксибутилакрилат
33,95
С
деионизованная вода
368,84
водный раствор перекиси водорода (35%)
5,14
D
трет-бутилгидропероксид 70Х<sup>1</sup>
0,75
деионизованная вода
7,47
Е
деионизованная вода
7,47
изоаскорбиновая кислота
0,15
<sup>1</sup> 70% (мас.) трет-бутилгидропероксида в воде, доступные в компании Arkema Inc.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. Материалы компонента В перемешивали и добавляли в капельную воронку. Материалы компонента С перемешивали и добавляли в другую капельную воронку. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. В колбу добавляли материалы компонента Е, а после этого в течение 30 минут добавляли материалы компонента D. Температуру 50°С выдерживали еще в течение 60 минут. В результате перегонки при пониженном давлении при 50°С метилизобутилкетон удаляли, а после этого добавляли деионизованную воду для доведения уровня содержания твердого вещества до приблизительно 30%.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 30,6 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 629219 и Z-средней молекулярной массой 1630143, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 275 Å. Дисперсия содержала 0,102 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 13: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 13. Количества приведены в граммах.
Таблица 13
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 9
869,79
изоаскорбиновая кислота
0,95
В
стирол
67,89
метилметакрилат
237,61
4-гидроксибутилакрилат
33,95
С
деионизованная вода
368,84
водный раствор перекиси водорода (35%)
5,14
D
трет-бутилгидропероксид 70Х<sup>1</sup>
0,75
деионизованная вода
7,47
Е
деионизованная вода
7,47
изоаскорбиновая кислота
0,15
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. Материалы компонента В перемешивали и добавляли в капельную воронку. Материалы компонента С перемешивали и добавляли в другую капельную воронку. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. В колбу добавляли материалы компонента Е, а после этого в течение 30 минут добавляли материалы компонента D. Температуру 50°С выдерживали еще в течение 60 минут. В результате перегонки при пониженном давлении при 50°С метилизобутилкетон удаляли, а после этого добавляли деионизованную воду для доведения уровня содержания твердого вещества до приблизительно 30%.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 30,4 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 587747 и Z-средней молекулярной массой 1689019, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 356 Å. Дисперсия содержала 0,099 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 14: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 14. Количества приведены в граммах.
Таблица 14
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 9
869,79
изоаскорбиновая кислота
0,95
В
стирол
67,89
метилметакрилат
227,42
4-гидроксибутилакрилат
33,95
SR-351H<sup>1</sup>
10,18
С
деионизованная вода
368,84
водный раствор перекиси водорода (35%)
5,14
D
трет-бутилгидропероксид 70Х<sup>1</sup>
0,75
деионизованная вода
7,47
Е
деионизованная вода
7,47
изоаскорбиновая кислота
0,15
<sup>1 </sup>триметилолпропантриакрилат, доступный в компании Sartomer.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. Материалы компонента В перемешивали и добавляли в капельную воронку. Материалы компонента С перемешивали и добавляли в другую капельную воронку. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. В колбу добавляли материалы компонента Е, а после этого в течение 30 минут добавляли материалы компонента D. Температуру 50°С выдерживали еще в течение 60 минут. В результате перегонки при пониженном давлении при 50°С метилизобутилкетон удаляли, а после этого добавляли деионизованную воду для доведения уровня содержания твердого вещества до приблизительно 30%.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 29,0 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 831516 и Z-средней молекулярной массой 1149709, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 164 Å. Дисперсия содержала 0,096 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 15: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 15. Количества приведены в граммах.
Таблица 15
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 9
1739,61
изоаскорбиновая кислота
1,90
В
стирол
305,50
этилакрилат
285,11
4-гидроксибутилакрилат
67,90
SR-351H
20,37
С
деионизованная вода
737,65
водный раствор перекиси водорода (35%)
10,29
D
трет-бутилгидропероксид 70Х
1,49
деионизованная вода
14,94
Е
деионизованная вода
14.94
изоаскорбиновая кислота
0,30
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. Материалы компонента В перемешивали и добавляли в капельную воронку. Материалы компонента С перемешивали и добавляли в другую капельную воронку. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. В колбу добавляли материалы компонента Е, а после этого в течение 30 минут добавляли материалы компонента D. Температуру 50°С выдерживали еще в течение 60 минут. В результате перегонки при пониженном давлении при 50°С метилизобутилкетон удаляли, а после этого добавляли деионизованную воду для доведения уровня содержания твердого вещества до приблизительно 30%.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 29,9 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 929982 и Z-средней молекулярной массой 1280259, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 624 Å. Дисперсия содержала 0,099 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 16: Получение полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 16. Количества приведены в граммах.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А и температуру увеличивали до 130°С. Добавляли компонент В, и тепловыделение приводило к увеличению температуры до 155°С. Температуре давали возможность уменьшиться до 143°С в течение приблизительно 30 минут и после этого добавляли компонент С. После выдерживания при температуре 143°С в течение 30 минут добавляли материалы компонента D, а температуру доводили до 123°С. По истечении одного часа добавляли компонент Е и в течение 90 минут реакционную смесь охлаждали до 99°С. В течение 15 минут по каплям добавляли компонент F, спустя 15 минут добавляли компонент G и в течение двух часов выдерживали температуру 96-99°С. Добавляли компонент Н, а перемешивание продолжали до тех пор, пока смесь не становилась гомогенной.
При 60°С в условиях быстрого перемешивания в материалы компонента I выливали 1821,6 г реакционной смеси. В течение приблизительного одного часа добавляли компонент J, в результате перегонки при пониженном давлении при 60°С удаляли метилизобутилкетон, а после этого добавляли деионизованную воду для доведения уровня содержания твердого вещества до приблизительно 20%.
Получающаяся в результате композиция диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 19,3 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 55987 и Z-средней молекулярной массой 311833, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 17: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 17. Количества приведены в граммах.
Таблица 17
Компонент
Материал
Количество
А
диспергатор из примера 16
671,82
деионизованная вода
105,20
Purac HS 50
11,21
В
диспергатор из примера 16
74,63
стирол
152,75
этилакрилат
142,55
гександиолдиакрилат
10,20
гидроксипропилметакрилат
33,95
С
деионизованная вода
195,52
водный раствор перекиси водорода (35%)
5,14
D
изоаскорбиновая кислота
0,95
деионизованная вода
193,05
Е
деионизованная вода
7,47
водный раствор перекиси водорода (35%)
0,15
F
изоаскорбиновая кислота
0,15
деионизованная вода
7,47
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора.
Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 27,4 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 491793 и Z-средней молекулярной массой 807885, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 341 Å. Дисперсия содержала 0,089 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 18: Получение полимерного диспергатора
Композицию, содержащую полимерный диспергатор, получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 18. Количества приведены в граммах.
Таблица 18
Компонент
Материал
Количество
А
Dowanol PNB
65,46
Dowanol PM
84,15
бутилцеллозольв
200,00
деионизованная вода
14,00
сложный полиэфир
130,12
В
этилакрилат
353,40
гидроксипропилметакрилат
139,51
метилметакрилат
260,40
стирол
62,10
глицидилметакрилат
93,00
аллилметакрилат
18,60
трет-додецилмеркаптан
9,30
Vazo 67
23,26
Dowanol PM
14,88
Dowanol PNB
29,76
метилпропилкетон
11,90
С
Lupersol 7M50
18,60
Dowanol PNB
14,88
Dowanol PM
7,43
D
бутилцеллозольв
80,94
Е
тиодиэтанол
151,40
Purac HS 88<sup>l</sup>
44,40
рицинолевая кислота
18,60
деионизованная вода
33,48
F
деионизованная вода
2901,11
J
деионизованная вода
1195,90
<sup>1 </sup>88%-ная водная молочная кислота, доступная в компании Purac America Inc.
В колбу, снабженную впускным отверстием для азота, перемешивающим устройством, конденсатором и термопарой, загружали материалы компонента А. Температуру увеличивали до 100°С. После этого в течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В. В течение всего данного периода и в течение еще 30 минут выдерживали температуру в диапазоне от 100 до 110°С. Затем температуру увеличивали до 120°С и в течение приблизительно 15 минут добавляли материалы компонента С. Добавляли компонент D и раствор смолы охлаждали до 90°С. Добавляли материалы компонента Е, а температуру доводили до 85°С и выдерживали в течение шести часов.
В отдельной емкости компонент F нагревали до 40°С. После этого при быстром перемешивании добавляли раствор смолы и сшивателя. По истечении одного часа добавляли компонент G. Перед прекращением перемешивания дисперсии смолы давали возможность охладиться до менее чем 30°С.
Получающаяся в результате композиция диспергатора характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 17,8 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 152159 и Z-средней молекулярной массой 602961, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 19: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 19. Количества приведены в граммах.
В колбу, снабженную перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором, добавляли материалы компонента А. Температуру доводили до 50°С и через смесь в течение 30 минут барботировали азот. В отдельной емкости перемешивали материалы компонента В, добавляли материалы компонента С и смесь диспергировали с использованием высокосдвигового гомогенизатора. Дисперсию добавляли в капельную воронку, а в другую капельную воронку добавляли материалы компонента D. Содержимое воронок добавляли в колбу с равномерной скоростью в течение трех часов. В течение всего данного периода и в течение 30 минут по завершении добавления выдерживали температуру 50°С. После этого добавляли материалы компонентов Е и F и еще в течение 30 минут выдерживали температуру 50°С.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 19,8 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 670464 и Z-средней молекулярной массой 905788, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов. Полимерные частицы имели средний размер частиц 40 Å. Дисперсия содержала 0,014 миллиэквивалента катионных солевых групп на один грамм твердого вещества полимера.
Пример 20: Получение электроосаждаемой водной смолосодержащей дисперсии
Электроосаждаемую водную смолосодержащую дисперсию получали при использовании материалов и количеств, представленных в таблице 20. Количества приведены в граммах.
Таблица 20
Компоненты
Материал
Количество
А
метилизобутилкетон
147,11
Tinuvin 1130<sup>1</sup>
14,91
В
этилакрилат
340,02
стирол
160,01
гидроксипропилметакрилат
64,01
метилметакрилат
116,00
глицидилметакрилат
120,02
трет-додецилмеркаптан
3,99
Vazo 67<sup>2</sup>
13,999
Dowanol PNB<sup>3</sup>
25,61
Dowanol PM <sup>4</sup>
12,80
метилизобутилкетон
10,38
С
Vazo 67
0,93
Dowanol PNB
1,71
Dowanol PM
0,85
метилизобутилкетон
0,69
D
Luperox 7M50<sup>5</sup>
16,03
Dowanol PNB
12,80
метилизобутилкетон
6,40
Е
диэтаноламин
72,01
F
дикетимин DETA <sup>6</sup>
60,33
G
сшиватель<sup>7</sup>
656,63
H
сульфаминовая кислота
50,65
деионизованная вода
4098,13
<sup>1 </sup>светостабилизатор, доступный в компании Ciba Geigy Corporation.
<sup>2 </sup>2,2'-азобис(2-метилбутиронитрил), доступный в компании Du Font Specialty Chemicals.
<sup>3 </sup>растворитель N-бутоксипропанол, доступный в компании Dow Chemical Co.
<sup>4 </sup>растворитель пропиленгликольмонометиловый эфир, доступный в компании Dow Chemical Co.
<sup>5 </sup>50%-ный трет-бутилпероксиацетат в уайт-спиритах, доступный в компании Arkema Inc.
<sup>6 </sup>дикетимин, полученный из диэтилентриамина и метилизобутилкетона (72,69% твердого вещества в метилизобутилкетоне).
<sup>7 </sup>отвердитель на основе блокированного изоцианата, 79,5% твердого вещества в метилизобутилкетоне. Получен в результате проведения реакции между 10 эквивалентами изофорондиизоцианата и 1 эквивалентом триметилолпропана, 3 эквивалентами полиола на основе бисфенола А-этиленоксида (полученного при молярном соотношении между бисфенолом А и этиленоксидом 1:6) и 6 эквивалентами первичного гидрокси от 1,2-бутандиола.
Температуру материалов компонента А в 3-литровой колбе, снабженной перемешивающим устройством, термопарой, впускным отверстием для азота и конденсатором Дина и Старка, увеличивали до температуры кипения с обратным холодильником. В ходе проведения всего процесса температуру регулировали для сохранения кипения с обратным холодильником, если только не будет указано другого. В течение 150 минут с равномерной скоростью добавляли материалы компонента В, сразу после чего следовало добавление материалов компонента С в течение 10 минут. По истечении еще 10 минут в течение 10 минут проводили добавление материалов компонента D. Спустя 90 минут добавляли компонент Е, после чего 90 минут спустя добавляли компонент F. По истечении 60 минут добавляли компонент G и температуре давали уменьшиться до 105°С в течение 60 минут.
Тем временем в отдельной емкости материалы компонента Н нагревали до 50°С. В материалы компонента Н при быстром перемешивании выливали 1764 г реакционной смеси. В результате перегонки при пониженном давлении из получающейся в результате дисперсии удаляли растворитель.
Получающаяся в результате электроосаждаемая водная смолосодержащая дисперсия характеризовалась уровнем содержания твердого вещества, равным 31,8 массового процента. Полимерные компоненты дисперсии характеризовались среднемассовой молекулярной массой 68614 и Z-средней молекулярной массой 438571, где молекулярные массы получают по методу гельпроникающей хроматографии при проведении эксперимента в диметилформамиде (ДМФА) с использованием полистирольных стандартов.
Пример 21: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали так, как описывается далее, из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 21.
Таблица 21
Компонент
Материал
Количество (массовые части)
1
Дисперсия из примера 20
741,3
2
Дисперсия из примера 10
82,9
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
468,5
4
Пластификатор<sup>2</sup>
10,0
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
62,3
6
Паста ДБТДО (дибензотиофен-5,5-диоксида)<sup>4</sup>
42
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
150,0
8
Деионизованная вода
880,9
<sup>1 </sup>получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2 </sup>продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US №4891111.
<sup>3 </sup>продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US №4423166.
<sup>4</sup> получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5</sup> пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Компонент 1 при перемешивании смешивали с компонентом 2. Компоненты 3 и 4 добавляли непосредственно к разбавленной катионной смоле. Компонент 5 разбавляли при помощи 100 г деионизованной воды, а после этого при перемешивании добавляли к смеси смол. Затем к смеси смол добавляли компоненты 6 и 7. После этого к смеси смол при перемешивании добавляли компонент 8. Уровень содержания твердого вещества в конечной ванне составлял приблизительно 22% при соотношении между количествами пигмента и смолы 0,15:1,0. После перемешивания ванны в течение двух часов двадцать пять процентов от совокупной ванны удаляли в результате проведения ультрафильтрации и заменяли на деионизованную воду. До проведения электроосаждения краске давали возможность перемешиваться еще в течение шестнадцати часов.
Пример 22: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 22, при использовании той же самой методики, что и описанная в примере 21.
Таблица 22
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
741,3
2
Дисперсия из примера 11
82,2
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
468,5
4
Пластификатор <sup>2</sup>
10,0
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
62,3
6
Паста ДБТДО<sup>4</sup>
4,2
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
150,0
8
Деионизованная вода
881,5
<sup>1 </sup>получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2 </sup>продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891111.
<sup>3 </sup>продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4 </sup>получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5 </sup>пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Пример 23: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 23, при использовании той же самой методики, что и описанная в примере 21.
Таблица 23
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
1146,7
2
Дисперсия из примера 12
67,6
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
784,5
4
Пластификатор<sup>2</sup>
15,9
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
98,6
6
Паста ДБТДО<sup>4</sup>
6,6
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
237,5
8
Деионизованная вода
1442,6
<sup>1</sup> получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2 </sup>продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891111.
<sup>3 </sup>продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4 </sup>получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5 </sup>пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Пример 24: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 24, при использовании той же самой методики, что и описанная в примере 21.
Таблица 24
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
1146,7
2
Дисперсия из примера 13
68,1
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
784,5
4
Пластификатор<sup>2</sup>
15,9
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
98,6
6
Паста ДБТДО<sup>4</sup>
6,6
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
237,5
8
Деионизованная вода
1442,2
<sup>1 </sup>получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2</sup>продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891111.
<sup>3</sup> продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4</sup> получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5</sup> пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Пример 25: Получение композиции элекгроосаждаемого покрытия
Композицию элекгроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 25, при использовании той же самой методики, что и описанная в примере 21.
Таблица 25
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
1171,8
2
Дисперсия из примера 15
46,2
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
784,5
4
Пластификатор <sup>2</sup>
15,9
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
98,6
6
Паста ДБТДО <sup>4</sup>
6,6
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
237,5
8
Деионизованная вода
1439,0
<sup>1</sup> получена так, как описывается примере Н публикации заявки US 2003/0054193.
<sup>2</sup> продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891 111.
<sup>3</sup> продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4</sup> получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5</sup> пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Пример 26: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 26, при использовании той же самой методики, что и описанная в примере 21.
Таблица 26
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
1171,8
2
Дисперсия из примера 14
47,6
3
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
784,5
4
Пластификатор<sup>2</sup>
15,9
5
Флексибилизатор<sup>3</sup>
98,6
6
Паста ДБТДО<sup>4</sup>
6,6
7
Пигментная паста<sup>5</sup>
237,5
8
Деионизованная вода
1437,6
<sup>1</sup> получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2</sup> продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891111.
<sup>3 </sup>продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4</sup> получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5</sup> пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Пример 27: Получение композиции электроосаждаемого покрытия
Композицию электроосаждаемого покрытия в форме ванны для электроосаждения получали из смеси ингредиентов, приведенных в таблице 27.
Таблица 27
Компонент
Ингредиенты
Массовые части
1
Дисперсия из примера 20
1240,0
2
Катионная эпоксидная смола<sup>1</sup>
784,5
3
Пластификатор<sup>2</sup>
15,9
4
Флексибилизатор<sup>3</sup>
98,6
5
Паста ДБТДО<sup>4</sup>
6,6
6
Пигментная паста<sup>5</sup>
237,5
7
Деионизованная вода
1417,0
<sup>1 </sup>получена так, как описывается примере Н заявки US 2003/0054193.
<sup>2</sup> продукт реакции между 2 молями диэтиленгликольбутилового эфира и 1 молем формальдегида, полученный так, как описывается в патенте US 4891111.
<sup>3</sup> продукт реакции между продуктом Jeffamine D400 (полиоксипропилендиамин, доступный в компании Huntsman Corporation) и продуктом DER-732 (алифатический
эпоксид, коммерчески доступный в компании Dow Chemical Co.), полученный так, как описывается в патенте US 4423166.
<sup>4</sup> получена так, как описывается в примере 1 заявки US 2003/0054193.
<sup>5</sup> пигментная паста, коммерчески доступная под наименованием Е6251 в компании PPG Industries, Inc.
Компонент 1 при перемешивании смешивали с компонентами 2 и 3. Компонент 4 разбавляли при помощи 100 г деионизованной воды, а после этого при перемешивании добавляли к смеси смол. Затем к смеси смол добавляли компоненты 5 и 6. После этого к смеси смол при перемешивании добавляли компонент 7. Уровень содержания твердого вещества в конечной ванне составлял приблизительно 22% при соотношении между количествами пигмента и смолы 0,15:1,0. После перемешивания ванны в течение двух часов двадцать пять процентов от совокупной ванны удаляли в результате проведения ультрафильтрации и заменяли на деионизованную воду. До проведения электроосаждения краске давали возможность перемешиваться еще в течение шестнадцати часов.
Испытание для подложек
Каждую из композиций в форме ванн для электроосаждения из приведенных выше примеров от 21 до 27 путем электроосаждения наносили на одну или обе подложки из числа двух различных подложек, приведенных в таблице 28. Одна представляет собой подложку из холоднокатаной стали, которую подвергали предварительной обработке композицией предварительной обработки на основе фосфата цинка с последующим промыванием деионизованной водой; вторая представляет собой подложку, обработанную по способу электролитического цинкования в расплаве, которую подвергали предварительной обработке композицией предварительной обработки на основе фосфата цинка с последующим промыванием деионизованной водой (коммерчески доступны под наименованиями CRS C700DI и Е60 EZG C700DI в компании ACT Laboratories, соответственно). Условия проведения катионного электроосаждения для каждой из подложек представляли собой следующее: 2 минуты при 90°F при 225-250 вольт до получения толщины отвержденной пленки в диапазоне от 1,0 до 1,1 мила. После промывания деионизованной водой панели с покрытиями, нанесенными путем электроосаждения, подвергали отверждению в электрической печи при 360°F (182,2°C) в течение 30 минут.
Для пленок отвержденного электроосажденного покрытия проводили оценку гладкости пленки и ее стойкости к воздействию масляного пятна. Толщину пленки измеряли при использовании прибора Fisher Permascope. Гладкость пленки измеряли при использовании прибора Gould Surfanalyzer 150. Зарегистрированные толщина и гладкость пленки в каждом случае базировались на средней величине для трех измерений. Результаты по гладкости пленки представлены в следующей далее таблице 28.
В испытании на стойкость к воздействию загрязнения масляным пятном оценивают способность электроосажденного покрытия при отверждении противостоять образованию лунок, обусловленному воздействием загрязнителей, вносимых в ванну вместе с подложкой. Испытание на стойкость к воздействию масляного пятна для панелей проводили при нанесении на верхнюю половину панели для испытаний CRS C700DI пятна масла средней плотности TRIBOL-ICO, а на нижнюю половину панели пятна масла LUBECON ATS. Данные масла являются представителями тех масел, которые обычно используют для смазки цепей на предприятиях по сборке автомобилей. После этого на панели для испытаний с нанесенными пятнами масла наносили покрытия путем электроосаждения и отверждали так, как описывалось выше, до получения толщины отвержденной пленки в диапазоне 1,0-1,1 мила. Показатели стойкости к воздействию загрязнения масляным пятном приведены в следующей таблице 28.
Таблица 28
Пример
Гладкость для CRSC700DI (микродюймы)
Гладкость для E60EZGC700DI (микродюймы)
Показатель стойкости к воздействию масла *
21
9,95
7
22
16,85
8
23
8,53
6
24
8,03
7
25
8,89
6
26
8,80
7
27
9,61
12,98
3
<sup>*</sup> 10=лучше всего; 0=хуже всего.
Специалисты в соответствующей области техники должны легко понимать, что без отклонения от концепций, раскрытых в приведенном выше описании, могут быть реализованы модификации изобретения. Такие модификации должны рассматриваться как включенные в следующую далее формулу изобретения, если только в пунктах формулы изобретения при помощи их формулировок не будет однозначно утверждаться другого. В соответствии с этим конкретные варианты реализации, подробно описанные в настоящем документе, представляют собой только иллюстрации, а не ограничения объема изобретения, которому должна быть придана полная широта содержания прилагаемой формулы изобретения и всех без исключения ее эквивалентов.