CN102533076A

CN102533076A - 高性能水性航空防护涂料及其制备方法

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Publication number: CN102533076A
Application number: CN2011103821730A
Authority: CN
Inventors: 刘福春; 韩恩厚; 柯伟
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及涂料技术，具体为一种高性能水性航空防护涂料及其制备方法。该涂料由组分一和组分二构成，按重量份数计，组分一包括以下组分和含量：水性树脂20～88；助剂0.5～5；着色颜料2～30；有机缓蚀剂0.02～5；防锈颜料2～40；填料0.5～20；水5～35；按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：固化剂50～100；水0～50；组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)。所述的有机缓蚀剂是硝基化合物，所述的防锈颜料是钼酸盐。将组分二加入组分一中，常温或加热固化形成高性能水性航空防护涂层。本发明高性能水性航空防护涂料的耐水性和防腐性能优异，并且贮存稳定性好。

Description

高性能水性航空防护涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术，具体为一种高性能水性航空防护涂料及其制备方法。

背景技术

据统计，全世界每年向大气释放碳氢化合物约为2000万吨，其中有机溶剂为1000万吨，大部分是涂料行业释放的。涂料制造时排放到大气中的有机溶剂为涂料产量的2％，涂料施工过程中挥发到大气中的有机溶剂为涂料量的50％-80％。这些排放到大气中的有机挥发物能够使人中毒导致呼吸系统疾病，严重时甚至导致癌症。从人类长远的科学发展来讲，开发和使用低毒、无毒、对环境和资源不继续带来恶劣影响和消耗、破坏的涂料产品是未来涂料发展的趋势。

水性涂料是未来环保涂料发展的重要方向，欧洲水性涂料的使用每年在以9％的速度递增，日本和美国已经开发出水性汽车涂料和水性船舶涂料，用于飞机防腐涂装的水性涂料研究项目在欧美、日本、德国等发达国家尚处于研制初期和试用阶段。

发明内容

本发明克服了已有技术中存在的耐水性和耐腐蚀性差的两大缺点，而提供了一种可在常温条件下固化得到的高性能水性航空防护涂料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种高性能水性航空防护涂料，其特征在于所述的高性能水性航空防护涂料由以下两组分构成：组分一包括以下组分和含量(重量份)：

水性树脂 20～88(优选为：15～70)；

助剂 0.5～5(优选为：1～4)；

着色颜料 2～30(优选为：4～20)；

有机缓蚀剂 0.02～5(优选为：0.05～4)；

防锈颜料 2～40(优选为：5～30)；

填料 0.5～20(优选为：2～10)；

水 5～35(优选为：7～20)；

组分二包括以下组分和含量(重量份)为：

固化剂 50～100(优选为：60～95)；

水 0～50(优选为：0～40)；

组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)，优选配比为(100∶20)～(100∶60)。

本发明所述的有机缓蚀剂是硝基化合物，具体是一种含硝基的羧酸盐，如：间硝基月桂酸钠(钾)、对硝基月桂酸钠(钾)、间硝基软脂酸钠(钾)、对硝基软脂酸钠(钾)、间硝基硬脂酸钠(钾)、对硝基硬脂酸钠(钾)等。有机缓蚀剂可以抵制由于涂料施工时的闪锈发生，与防锈颜料一起使用有协同防腐蚀作用。

本发明所述的防锈颜料是钼酸盐，包括钼酸锌、钼酸钙、钼酸铁、钼酸锶、钼酸钡、钼酸钛、磷钼酸锌、磷钼酸锌钙之一种或一种以上的混合物。本发明中，防锈颜料在水中溶出后在涂层与金属界面会形成磷化膜，起到防腐蚀作用。

本发明所述的水性树脂为脂肪族聚氨酯分散体。如：

A 2427、A2457、AXP 2469、A2470、AXP 2770、A2542、A2546、A2601、AXP 2645、A2646、A2651、AXP 2695、A2058、A2139/2、A2227/1、A2290、U 241、U355、UXP2698、UXP2750、UXP2755、UXP2757、UXP2766或U2841XP。

本发明所述的固化剂为亲水性聚异氰酸酯，亲水性聚异氰酸酯如：

3100、Bayhydur XP 2451/1、Bayhydur 401-70、Bayhydur 304、Bayhydur 305、Bayhydur XP 2700、Bayhydur XP 2487/1、Bayhydur XP 2547、Bayhydur XP 2655或Bayhydur XP2759。

所用助剂是水性涂料常用助剂，如润湿剂、分散剂、消泡剂、防沉剂、防霉剂、流平剂、成膜助剂等。

所用着色颜料是水性涂料常用的着色颜料，如钛白粉、氧化锌、锌钡白、酞菁绿、甲苯胺红或氧化铁红等；填料是水性涂料常用的填料，如重晶石粉、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、滑石粉或石英砂等。

本发明还提供了上述高性能水性航空防护涂料的制备方法，其过程如下：

1)在容器中加入水性树脂、水、助剂，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，再加入着色颜料、有机缓蚀剂、防锈颜料和填料，经500-1000rpm分散20-30分钟；

2)把上述物料进行砂磨，砂磨时间为1-4小时，测试细度≤40μm后，出料，过滤，包装，制备成组分一；

3)把固化剂加入到搅拌釜中，根据需要可以加入去离子水稀释，也可以不用稀释，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二；

4)将组分二加入组分一中，搅拌均匀后喷涂、刷涂或浸涂在基材表面，常温或加热(50-120℃)固化形成高性能水性航空防护涂层。

本发明的优点如下：

1、本发明高性能水性航空防护涂料由水性树脂、钼酸盐防锈颜料等组成，所用防锈颜料无毒；

2、本发明高性能水性航空防护涂料成膜物质使用水性树脂，有利于环保；

3、本发明高性能水性航空防护涂料具有贮存稳定性好，不易沉底等特点；

4、本发明常温或加热固化形成高性能水性航空防护涂层，其耐水性和防腐性能显著提高。

具体实施方式

本发明中除非特别指明外，所涉及的比例均为重量百分比或重量比。

比较例1

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉280kg、800目滑石粉180kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

比较例2

在搅拌釜中加入A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉180kg、800目滑石粉280kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

比较例3

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉50kg、800目滑石粉410kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

实施例1

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入280kg钛白粉、间硝基月桂酸钠10kg、钼酸锶80kg、800目滑石粉90kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温(25℃)干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例2

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入180kg钛白粉、对硝基软脂酸钠2kg、钼酸锶250kg、800目滑石粉28kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

实施例3

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入50kg钛白粉、对硝基硬脂酸钠0.5kg、钼酸锶400kg、800目滑石粉9.5kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

实施例4

在搅拌釜中加入A XP 2695水性脂肪族聚氨酯分散体380kg，再加入190kg去离子水、5040分散剂3kg、BYK-028消泡剂2kg、BYK-331流平剂3kg、BENTONE EW防沉剂2kg，用高速分散机在450rpm分散8分钟，再加入50kg锌钡白、间硝基月桂酸钠10kg、钼酸锌280kg、800目重晶石粉80kg，经1000rpm分散20分钟，用砂磨机砂磨1小时，测试细度为28微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把3100固化剂800kg加入到搅拌釜中，加入去离子水200kg，用高速分散机在300rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶40与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例5

在搅拌釜中加入

A XP 2695水性脂肪族聚氨酯分散体700kg，再加入95kg去离子水、5040分散剂5kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂5kg、BENTONE EW防沉剂5kg，用高速分散机在500rpm分散5分钟，再加入50kg锌钡白、对硝基软脂酸钠10kg、磷钼酸锌钙100kg、800目重晶石粉25kg，经500rpm分散30分钟，用砂磨机砂磨4小时，测试细度为22微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur 305固化剂700kg加入到搅拌釜中，加入去离子水300kg，用高速分散机在500rpm分散5分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶60与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

聚氨酯涂层的性能评价：涂层试样的中性盐雾试验采用日本须贺试验机株式会社的ST-ISO-3盐雾试验机。NaCl溶液浓度为3.5wt％，试验温度为40±2℃，连续喷雾168小时，中性盐雾试验执行标准GB1771-79。在干燥后的涂层试板表面进行交叉划痕，盐雾试验后根据划痕处锈蚀蔓延的宽度评价涂层的防腐蚀性能。

盐雾试验的结果见表1。由表1可以看出，实施例1～5用防锈颜料制备的涂层试样的耐盐雾性能明显优于比较例1～3的没有防锈颜料的涂层试样。

表1涂层试样的盐雾试验结果

	锈蚀蔓延的宽度，mm
		实施例1	1.7
实施例2	1.5
		实施例3	1.3
比较例1	4.0
		比较例2	3.5
比较例3	3.0
		实施例4	1.0
实施例5	1.2

Claims

1.一种高性能水性航空防护涂料，其特征在于，由以下两组分构成：

按重量份数计，组分一包括以下组分和含量：

水性树脂 20～88；

助剂 0.5～5；

着色颜料 2～30；

有机缓蚀剂 0.02～5；

防锈颜料 2～40；

填料 0.5～20；

水 5～35；

按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：

固化剂 50～100；

水 0～50；

组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)；

所述的有机缓蚀剂是硝基化合物，所述的防锈颜料是钼酸盐。

2.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，水性树脂优选范围为15～70，防锈颜料优选范围为5～30，有机缓蚀剂优选范围为0.05～4。

3.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，组分一与组分二的优选配比为(100∶20)～(100∶60)。

4.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，钼酸盐为钼酸锌、钼酸钙、钼酸铁、钼酸锶、钼酸钡、钼酸钛、磷钼酸锌、磷钼酸锌钙之一种或一种以上的混合物。

5.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，有机缓蚀剂是间硝基月桂酸钠、间硝基月桂酸钾、对硝基月桂酸钠、对硝基月桂酸钾、间硝基软脂酸钠、间硝基软脂酸钾、对硝基软脂酸钠、对硝基软脂酸钾、间硝基硬脂酸钠、间硝基硬脂酸钾、对硝基硬脂酸钠或对硝基硬脂酸钾。

6.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，水性树脂是脂肪族聚氨酯分散体。

7.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，水性树脂为氧化干燥型聚酯聚氨酯分散体、脂肪族聚氨酯分散体之一。

8.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料，其特征在于，固化剂为亲水性聚异氰酸酯。

9.按照权利要求1所述的高性能水性航空防护涂料的制备方法，其特征在于，该方法过程如下：

3)把固化剂加入到搅拌釜中，根据需要加入去离子水稀释，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二；

4)将组分二加入组分一中，搅拌均匀后喷涂、刷涂或浸涂在基材表面，常温或加热固化形成高性能水性航空防护涂层。