CN103122211A - 一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，涂料的组成包括环氧改性有机硅树脂、增韧弹性树脂、热反射颜料、金属氧化物、碳化硅、金属铝粒、固化剂和溶剂。该涂料适用底材范围广，在各种底材上都有优良的附着力，特别适于铁、铝合金、热喷金属以及陶瓷表面；该涂料的柔韧性、防滑耐磨性、耐盐雾及紫外线性能、防火耐高温、耐各种化学溶剂和油类性能优异，同时具备热反射降温、吸收雷达波、低缆强磨损等重要性能；该涂料可直接辊涂，具备单道涂层施工，修补简捷的特点，耐高低温性好，施工方便且对施工环境要求较低。

Description

一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料。

背景技术

防滑涂料最成功的应用是在航空母舰和舰船甲板上，涂料增大了甲板的摩擦系数，在航母航行时涂料可防止飞机和车辆在甲板上滑动。正是由于上述特殊的用途，防滑涂料技术研究方向日趋精细，由一般的民用范围到专门为航母的防滑研究，已成立了专门的防滑涂料生产、研究中心。防滑涂料品种繁多、用途广泛，专用性和通用性防滑涂料应运而生。例如，美国AST中心生产的EPOXO300C环氧聚酰胺防滑涂料是早期的甲板防滑涂料，被用于美国海军全部航空母舰飞行甲板和90%以上大型舰船甲板，是安全保障最高的防滑涂料，这种涂料摩擦力大、耐久性长，已经历近20年的实际应用。之后改进的防滑涂料之一采用具有金刚石级硬度的氧化铝型耐磨粒料，在水、油状态下摩擦系数几乎不变，耐热喷气能力和耐化学品能力强，且附着力好。八十年代初期，美国研制了改性环氧型甲板涂料。此外，美国Advanced Material System,Inc.生产的商品名Amcoat DC4667的厚涂双组分环氧型防滑漆也用于载机船只的耐候甲板、飞行甲板和机库甲板。美国PRC公司为美国海军航空母舰外甲板生产的P－3系列聚氨酯涂料。还有德国Bayer公司以Desmophen650及651和HMDI缩二脲配合制成的聚氨酯涂料，据悉也已用于包括航空母舰在内的舰船甲板。英国也已将聚氨酯做成厚度达数毫米富有弹性的防滑涂料层。

我国早期的防滑涂料一般采用黄砂、水泥作为防滑耐磨材料。黄砂用清水洗净后晒干、过筛，取738～246μm（20～60目）的砂料与400#水泥按指定的比例，调至不见夹心为止。施工一般采用橡皮刮刀，刮1至3层，其厚度为1～2mm。但这种防滑涂料使用寿命较短，易磨平，在北方严寒的冬季里容易冻裂，耐钢板的热胀冷缩性能较差。后来，有许多厂家加以改进，采用了环氧聚酰胺或聚氨酯型作为防滑涂料，加入耐磨的碳化硅、金刚砂等。但涂料的总体性能一般，尤其是踩踏舒适性、摩擦系数等数据与实际要求仍有一定的差距。而且，目前的甲板漆具有施工繁琐，周期长，对施工环境要求苛刻，防滑料以及涂层体系粘接强度低，耐候性差等弊病。

在技术调研中发现：目前使用的传统撒砂工艺的甲板涂层对船上缆绳及战士鞋的磨损非常严重，造成了一定的安全隐患。同时在日常维护过程中比较难清扫，修补时因为多道涂层的施工使工期变长，造成了很多不便。涂层中的防滑砂很容易从漆膜中脱落出来，对船上精密电子仪器及人员安全存在潜在的隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其柔韧性、防滑耐磨性、耐盐雾及紫外线性能、防火耐高温、耐各种化学溶剂和油类性能优异，同时具备热反射降温、吸收雷达波、低缆强磨损等重要性能，可直接辊涂，施工方便且对施工环境要求较低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述涂料的组成包括：

其中，所述环氧改性有机硅树脂为在硅氧键主链上接枝有反应性极性基团的接枝共聚物。

其中，所述增韧弹性树脂为长链线性分子结构中含有羟基官能团的聚醚化合物。

其中，所述的金属氧化物是由CaO、MgO和ZrO₂组成的混合物，所述的CaO和MgO在金属氧化物中的质量百分比分别为10%～30%。

其中，所述碳化硅由粒径分别为15～20目和30～40目的碳化硅颗粒混合而成，所述碳化硅防滑颗粒中粒径15～20目的碳化硅颗粒质量百分比为50%～70%。

其中，所述金属铝粒的粒径为30～40目。

其中，所述涂料中还包括分散剂和/或触变剂。

其中，所述分散剂为高分子分散剂，所述触变剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅和有机膨润土中的至少一种。

其中，所述固化剂为聚酰胺固化剂和脂环胺固化剂的组合物，所述固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为50%～60%。

其中，所述溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液，所述混合溶液中二甲苯的质量百分比为50%～80%。

本发明的优点和有益效果在于：

该涂料适用底材范围广，在各种底材上都有优良的附着力，特别适于铁、铝合金、热喷金属以及陶瓷表面；

该涂料的柔韧性、防滑耐磨性、耐盐雾及紫外线性能、防火耐高温、耐各种化学溶剂和油类性能优异，同时具备热反射降温、吸收雷达波、低缆强磨损等重要性能；

该涂料可直接辊涂，具备单道涂层施工，修补简捷的特点，耐高低温性好，施工方便且对施工环境要求较低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

按比例将环氧改性有机硅树脂15kg，增韧弹性树脂10kg，溶剂8kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料10kg，金属氧化物3kg，触变剂2kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅15kg和金属铝粒25kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

金属氧化物是由CaO、MgO和ZrO₂组成的混合物，混合物中各组分的质量百分比为：30%CaO、30%MgO和40%ZrO₂。

碳化硅由粒径分别为15～20目和30～40目的碳化硅颗粒混合而成，碳化硅防滑颗粒中粒径15～20目的碳化硅颗粒质量百分比为50%；

金属铝粒的粒径为30～40目；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、50%的气相二氧化硅；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为60%。

实施例2

按比例将环氧改性有机硅树脂25kg，增韧弹性树脂5kg，溶剂3kg混合搅拌10min，然后添加分散剂1kg，热反射颜料5kg，金属氧化物1kg，触变剂5kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅30kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、50%的气相二氧化硅；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为55%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例3

按比例将环氧改性有机硅树脂20kg，增韧弹性树脂7kg，溶剂4kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料12kg，金属氧化物2kg，触变剂1kg高速搅拌40min，再添加固化剂15kg，碳化硅22kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、50%的气相二氧化硅；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为50%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例4

按比例将环氧改性有机硅树脂15kg，增韧弹性树脂10kg，溶剂8kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料10kg，金属氧化物3kg，触变剂2kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅15kg和金属铝粒25kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：30%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和30%的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为60%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例5

按比例将环氧改性有机硅树脂25kg，增韧弹性树脂5kg，溶剂3kg混合搅拌10min，然后添加分散剂1kg，热反射颜料5kg，金属氧化物1kg，触变剂5kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅30kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：30%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和30%的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为55%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例6

按比例将环氧改性有机硅树脂20kg，增韧弹性树脂7kg，溶剂4kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料12kg，金属氧化物2kg，触变剂1kg高速搅拌40min，再添加固化剂15kg，碳化硅22kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：30%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和30%的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为50%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例7

按比例将环氧改性有机硅树脂15kg，增韧弹性树脂10kg，溶剂8kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料10kg，金属氧化物3kg，触变剂2kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅15kg和金属铝粒25kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和10的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为60%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例8

按比例将环氧改性有机硅树脂25kg，增韧弹性树脂5kg，溶剂3kg混合搅拌10min，然后添加分散剂1kg，热反射颜料5kg，金属氧化物1kg，触变剂5kg高速搅拌40min，再添加固化剂10kg，碳化硅30kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和10的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为55%；

其余组分组成与实施例1相同。

实施例9

按比例将环氧改性有机硅树脂20kg，增韧弹性树脂7kg，溶剂4kg混合搅拌10min，然后添加分散剂2kg，热反射颜料12kg，金属氧化物2kg，触变剂1kg高速搅拌40min，再添加固化剂15kg，碳化硅22kg和金属铝粒15kg，搅拌5min即制得辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料；

触变剂的组分为：50%的聚酰胺蜡、40%的气相二氧化硅和10的有机膨润土；

固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为50%；

其余组分组成与实施例1相同。

涂料的试样涂装：

将配制好的涂料涂装于处理清洁的钢板（75×150×3mm），室温干燥7天。

涂装试样的耐候性检测：

将干燥7天后的涂装试样进行耐盐雾和耐紫外线性能测试：经2000小时QUV测试和5000小时的中性盐雾测试，涂层完好，未出现起泡、开裂、脱落等现象。

涂料的现场涂装和防滑性检测：

将配制好的涂料呈长条形倒在甲板上，宽度约为10cm，然后使用光身辊筒顺着长条延伸的方向用力压辊即可。将本发明涂料涂装于南方某舰船甲板上，使用1年后涂层的花纹保持完好，防滑性能没有明显下降，对舰上缆绳的磨损较少。

该涂料的保护机理是：

1、环氧改性有机硅树脂结构中大分子链上含有环氧基、醚键、羟基等极性结构，因而对各种底材具有很好的粘接性。有机硅树脂改性环氧树脂结合了环氧树脂和有机硅树脂的优点，既保留了硅树脂优异的耐高低温性能和弹性，同时又克服了硅树脂需高温固化和强度差的缺点，具有优异的附着力耐高低温性、耐候性、附着力和耐溶剂性。树脂中含有的硅烷具有可反应的官能团(如氨基、环氧基、巯基)和可水解的基团(如甲氧基、乙氧基)，水解后生成Si-OH结构，可与金属及其氧化物的表面产生化学及物理的结合，而另一个可反应的官能团少部分则可与高分子材料形成化学键，使涂层在铁、铝合金、热喷金属以及陶瓷表面上均具备良好的附着力。环氧改性有机硅树脂同增韧弹性树脂和固化剂一起可以一次形成厚达5mm的有韧性的涂层，且VOC含量低于一般的高固体份涂料的水平。

2、涂料中的金属氧化物在损伤的涂膜位置发生初期腐蚀时，金属表面产生局部的阳极和阴极，使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解，释放出质子，再与之反应，最终生成不溶性盐在金属底材表面发生钝化，生成复杂、致密而又具有牢固附着性的钝化膜。它们还能与成膜基料中的羧基和羟基以及腐蚀环境中的某些离子发生反应，生成络合物，而这种络合物能与腐蚀产物发生反应，在底材表面上形成紧密附着的保护膜，从而起到长期防锈的目的。

3、选用的特定粒径的碳化硅和金属铝颗粒来配合条纹涂层，达到增大摩擦系数，增强耐磨性能的作用，同时施工时将防滑粒料和成膜物质充分搅拌使得每个防滑粒料都有一层成膜材料进行包覆，不会产生尖锐的棱角和突起，保护了舰上人员和设备的安全，降低了缆绳的磨损。

4、F1赛车止动时，轮胎与地面之间的摩擦系数，该系数值达到了2.83。车轮胎的表面形状，即使肉眼看上去也是凹凸不平的，因此使车静止下来的力量不仅是只有摩擦力，还有凹凸形状所引起的纯阻力。同时涂层表面形成很多细小肉眼可见或不可见的凹痕，在地面遇水或油时，这些地方会被液体注满，当鞋底通过该地面时，液体受压会被从凹痕中挤出使凹痕内呈真空状态，从而与脚底接触能形成物理吸盘的作用，从而起到防滑的作用。

漆膜表面不同形状的花纹是通过使用无毛辊筒配合假塑非牛顿流体状态的油漆在施工过程中形成的，因为涂料中触变剂使涂料形成三维结构，使涂料具有结构黏度，受剪切力时三维结构破坏，黏度下降，使涂料恢复良好的流动性；当剪切力消除后，三维结构自行恢复，黏度增大，能保证垂直立面上的厚湿膜不会流挂或凸起的花纹不会流平。而这些胎状条纹和粗糙的凸起使摩擦系数变得很大。

本发明涂料涂层的具体检测指标如下：

5、太阳光中主要能量来源与可见光和近红外光区，所以涂层对其吸收越少，反射越多对降低物体表面或介质内部温度越有利。涂料中的热反射颜料包括近黑色、蓝色和黄色颜料，其中近黑色颜料对波长为380-780nm的可见光具有不到15%的反射率，同时对780-2526nm的近红外光具有85%以上的反射率，也可以是对380-2526nm的太阳热辐射光线具有94%以上反射率的包膜处理过的二氧化钛。根据颜色的不同也可以选择美国SHEPHERD颜料公司、德国HEUBACH公司的酷冷产品，主要包括太阳热反射率约为30%的蓝色无机颜料，和太阳热反射率约为66%的黄色无机颜料。而目前船舶涂料装备多采用灰色系列，更能体现出该类颜料的优异性能，其热反射性能近似于白色系。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述涂料的组成包括：

环氧改性有机硅树脂      15%～25%

增韧弹性树脂            5%～10%

热反射颜料              3%～20%

金属氧化物              1%～3%

碳化硅                  15%～40%

金属铝粒                15%～40%

固化剂                  10%～15%

溶剂                    3%～8%。

2.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述环氧改性有机硅树脂为在硅氧键主链上接枝有反应性极性基团的接枝共聚物。

3.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述增韧弹性树脂为长链线性分子结构中含有羟基官能团的聚醚化合物。

4.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述的金属氧化物是由CaO、MgO和ZrO₂组成的混合物，所述的CaO和MgO在金属氧化物中的质量百分比分别为10%～30%。

5.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述碳化硅由粒径分别为15～20目和30～40目的碳化硅颗粒混合而成，所述碳化硅防滑颗粒中粒径15～20目的碳化硅颗粒质量百分比为50%～70%。

6.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述金属铝粒的粒径为30～40目。

7.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述涂料中还包括分散剂和/或触变剂。

8.根据权利要求7所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述分散剂为高分子分散剂，所述触变剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅和有机膨润土中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺固化剂和脂环胺固化剂的组合物，所述固化剂中聚酰胺固化剂的质量百分比为50%～60%。

10.根据权利要求1所述的辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液，所述混合溶液中二甲苯的质量百分比为50%～80%。