CN103571301B - 一种用于钛合金表面绝缘保护层的高结合强度绝缘涂料 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于钛合金表面绝缘保护层的高结合强度绝缘涂料，属涂料领域，本发明由高结合强度绝缘涂料和涂料固化剂两组份组成，该涂料固化剂选用聚酰胺类固化剂，所述高结合强度绝缘涂料，由成膜树脂、增韧改性剂、附力促进剂、消泡剂、流平剂、有机土、气相二氧化硅、常规着色颜填料和常规有机溶剂组成，该增韧改性剂是丁腈橡胶、环氧树脂混合物与三苯基磷的反应产物；按配比将高结合强度绝缘涂料与涂料固化剂混合均匀，采用喷涂、刷涂或滚涂等方式，施涂于钛合金表面，室温干燥固化7天，即在钛合金表面获得高结合强度绝缘保护涂膜，涂膜厚度50μm时，膜层与钛合金基材的结合强度≥13MPa，绝缘电阻≥10¹¹Ω，能有效实现钛合金的绝缘保护。

Description

一种用于钛合金表面绝缘保护层的高结合强度绝缘涂料

技术领域

本发明一种用于钛合金表面绝缘保护层的高结合强度绝缘涂料，属涂料领域，具体涉及改性环氧涂料。

背景技术

钛合金具有密度小、比强度高、无磁性、无毒、耐腐蚀性强等优点，在航空、航天、化工、石油、轻工、冶金、发电等众多领域中获得日益广泛的应用，是具有发展前景的新型结构材料。在实际使用中，出于性能、成本等因素的考虑，钛合金或多或少都要与其它的异种金属接触使用，但钛合金属于高电位金属，在与其它低电位金属接触使用中，如铝、钢材等，极易引起低电位金属的电偶腐蚀。因此在许多实际情况下，需对钛合金进行绝缘保护，相比钛合金的阳极氧化和微弧氧化，涂覆绝缘性有机涂料是一种比较简单有效的方法。

由于钛金属活性大，暴露在含氧介质中钛金属会很快被氧化，迅速形成一层致密的氧化钛惰性膜，这层氧化钛惰性膜的表面能极低，并且坚硬光滑，常规机械打磨的涂装前处理方式难于清除，因此在使用简单的机械打磨方式处理的钛合金表面，涂覆常规的有机涂层时，有机涂层的附着力很差，极易脱落。因此，制备与钛合金具有高结合强度的绝缘涂料具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钛合金表面绝缘保护层的高结合强度绝缘涂料，克服现有绝缘涂料在钛合金表面附着力差的难题，使在钛合金表面获得高结合强度绝缘涂层，有效解决钛合金表面的绝缘保护问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一、本发明一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料，由高结合强度绝缘涂料和涂料固化剂两组份组成，按质量计，其高结合强度绝缘涂料为100份，固化剂为30～50份，按所述配比，将高结合强度绝缘涂料与涂料固化剂混合均匀，采用喷涂、刷涂或滚涂等方式，施涂于钛合金表面，即在钛合金表面获得高结合强度绝缘保护涂层，所述涂料固化剂选用聚酰胺类固化剂，所述高结合强度绝缘涂料，其按质量计组分配方如下：

成膜树脂：

双酚A型环氧树脂70～90份；

增韧改性剂：

丁腈橡胶、环氧树脂混合物与

三苯基磷的反应产物20～40份；

附着力促进剂：

氨基硅烷偶联剂或环氧基团硅烷偶联剂3～8份；

消泡剂：

改性聚硅氧烷、聚醚、或高级醇类消泡剂0.3～0.8份；

流平剂：

丙烯酸酯共聚物、有机硅或氟碳化合物类0.5～1份；

有机土：3～8份；

气相二氧化硅：2～6份；

常规着色颜填料：50～70份；

常规有机溶剂：10～40份。

所述增韧改性剂，按质量计，其丁腈橡胶、环氧树脂混合物之丁腈橡胶与环氧树脂的比为30～50︰50～60；丁腈橡胶、环氧树脂混合物与三苯基磷之比为80～110︰0.2～0.6。

二、本发明一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料的制备方法是：

（1）按配比将成膜树脂、常规有机溶剂和增韧改性剂加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀；

（2）将步骤（1）的混合物和附着力促进剂、消泡剂、流平剂、有机土、气相二氧化硅、常规着色颜填料、加入到磨漆罐中，高速搅拌研磨至细度小于等于45μm，制得钛合金表面用高结合强度绝缘涂料；

（3）按质量计，根据步骤（2）制备的高结合强度绝缘涂料的总量，按高结合强度绝缘涂料︰涂料固化剂为100：30～50份的比例，准备聚酰胺类固化剂。

所述的增韧改性剂制作步骤为：

（1）按质量计，将丁腈橡胶︰环氧树脂为30～50︰50～60的丁腈橡胶、环氧树脂混合物，加热至80℃，搅拌均匀，得到增韧改性剂混合物；

（2）按质量计，在步骤（1）得到的增韧改性剂混合物中，按丁腈橡胶、环氧树脂混合物︰三苯基磷为80～110︰0.2～0.6的比例，逐步三苯基磷，加热至120℃，反应4h，冷却，得到的反应产物即为增韧改性剂。

三、本发明一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料的使用方法是：

根据质量计配比，将高结合强度绝缘涂料与涂料固化剂混合均匀，采用喷涂、刷涂和滚涂等方式，施涂于钛合金表面，室温干燥固化7天后即在钛合金表面获得高结合强度绝缘保护涂层。

本发明一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料,采用具有高结合强度和介电常数的环氧树脂为主体成膜树脂，通过丁腈橡胶中的羧基与环氧树脂中的环氧基发生酯化反应制得反应型的丁腈-环氧增韧改性剂，反应型的增韧剂在涂料固化过程中，进一步与成膜环氧树脂和固化剂反应交联，提高树脂体系的韧性和强度，弥补环氧树脂因脆性而出现的易于开裂、耐冲击性能差和断裂韧性差的问题，同时大幅增强界面结合力，提高涂料在基材在的附着力。另外，本发明在涂料配方中加入含氨基的硅烷偶联剂或含环氧基团的硅烷偶联剂，其化学结构中所含的活性官能团氨基或环氧基团，与涂料中的环氧基团或固化剂中的氨基反应，形成化学键合，在成膜过程中，偶联剂中的硅烷氧基与空气中的水反应，水解缩聚，未缩聚的硅羟基与钛合金基材表面的氧化皮形成氢键结合，从而大幅增强涂膜在钛合金表面的附着力，克服钛合金表面形成的低表面能氧化膜引起涂膜附着强度差的问题。涂料配方中加入比表面积较大的气相二氧化硅，大幅提高涂膜与钛合金基材的结合强度，以及涂膜的抗拉强度、耐水性和耐磨性。本发明所述的钛合金表面用高结合强度绝缘涂料使用具有优异介电性能的改性环氧树脂为主要成膜树脂，涂料配方中使用的填料也具有较高的介电常数，而使涂料成膜物具有优异的绝缘电阻。

本发明所述的钛合金表面用高结合强度绝缘涂料成膜后，涂膜厚度为50μm时，其与钛合金基材的结合强度≥13MPa，绝缘电阻≥10¹¹Ω，能有效实现钛合金的绝缘保护。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

1）、制备增韧改性剂：

将质量组成丁腈橡胶CTBN30份、环氧树脂E5140份混合，加热至80℃，搅拌均匀；在搅拌均匀的混合物中，加入0.2份三苯基磷，加热至120℃，反应4h，冷却，得到增韧改性剂。

2）、制备钛合金表面用高结合强度绝缘涂料：

按比例将双酚A环氧树脂6101成膜树脂60份，上述增韧改性剂20份，环氧基团硅烷偶联剂KH-560附着力促进剂3份，改性聚硅氧烷Defom5500消泡剂0.3份，丙烯酸酯共聚物Levelol495流平剂0.5份，有机土3份，气相二氧化硅2份，氧化铁红颜料50份，溶剂是由二甲苯与丁醇以6︰4体积比混合的混合物10份，混合均匀制成钛合金表面用高结合强度绝缘涂料；

使用时，按质量计组成,在100份钛合金表面用高结合强度绝缘涂料中加入20份聚酰胺固化剂651涂料固化剂，混合均匀后，采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。

涂膜固化干燥后，与钛合金基材的结合强度可达13.24MPa，绝缘电阻可达1.9×10¹¹Ω，能有效实现钛合金的绝缘保护

实施例2：

1）、制备增韧改性剂：

将质量组成丁腈橡胶CTBN50份、环氧树脂E5160份混合，加热至80℃，搅拌均匀；在搅拌均匀的混合物中加入0.6份三苯基磷，加热至120℃，反应4h，冷却，得到增韧改性剂。

2）、制备钛合金表面用高结合强度绝缘涂料漆料：

按比例将双酚A环氧树脂6101成膜树脂90份，按上述制备的增韧改性剂40份，氨基硅烷偶联剂KH-550附着力促进剂8份，改性聚硅氧烷Defom5500消泡剂0.8份，丙烯酸酯共聚物Levelol495流平剂，1份，有机土8份，气相二氧化硅6份，氧化铁红颜料70份，溶剂是由二甲苯与丁醇以6︰4体积比混合的混合溶剂40份，混合均匀制成钛合金表面用高结合强度绝缘涂料。

使用时，按质量计组成，在100份钛合金表面用高结合强度绝缘涂料中加入40份聚酰胺固化剂651涂料固化剂，混合均匀后，采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。

漆膜固化干燥后，与钛合金基材的结合强度可达15.11MPa，绝缘电阻可达2.6×10¹¹Ω，能有效实现钛合金的绝缘保护。

实施例3：

1）、制备增韧改性剂：

将质量组成丁腈橡胶CTBN40份、环氧树脂E5155份混合，加热至80℃，搅拌均匀；在搅拌均匀的混合物中加入0.5份三苯基磷，加热至120℃，反应4h，冷却，得到增韧改性剂。

2）、制备钛合金表面用高结合强度绝缘涂料漆料的：

按比例将双酚A环氧树脂6101成膜树脂70份，上述增韧改性剂30份，氨基硅烷偶联剂KH-550附着力促进剂5份，改性聚硅氧烷Defom5500消泡剂0.6份，丙烯酸酯共聚物Levelol495流平剂0.7份，有机土6份，气相二氧化硅4份，氧化铁红颜料60份，溶剂是由二甲苯与丁醇以6︰4体积比混合的混合溶剂20份，混合均匀制成用于钛合金表面高结合强度绝缘涂料。

使用时，按质量计组成，在100份钛合金表面用高结合强度绝缘涂料中，加入50份聚酰胺固化剂651涂料固化剂，混合均匀后，采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。

漆膜固化干燥后，与钛合金基材的结合强度可达14.12MPa，绝缘电阻可达1.5×10¹¹Ω，能有效实现钛合金的绝缘保护。

Claims (4)

1.一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料，由高结合强度绝缘组分和涂料固化剂两组份组成，按质量计，其高结合强度绝缘组分为100份，固化剂为30～50份，按所述配比，将高结合强度绝缘组分与涂料固化剂混合均匀，采用喷涂、刷涂或滚涂方式，施涂于钛合金表面，即在钛合金表面获得高结合强度绝缘保护涂层；所述涂料固化剂选用聚酰胺类固化剂；所述高结合强度绝缘组分，其按质量计组分配方如下：

成膜树脂：

双酚A型环氧树脂70～90份；

增韧改性剂：

丁腈橡胶、环氧树脂混合物与

三苯基磷的反应产物20～40份；

附着力促进剂：

氨基硅烷偶联剂或环氧基团硅烷偶联剂3～8份；

消泡剂：

改性聚硅氧烷、聚醚、或高级醇类消泡剂0.3～0.8份；

流平剂：

2.根据权利要求1所述的一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料，其特征在于，增韧改性剂，按质量计，其丁腈橡胶、环氧树脂混合物之丁腈橡胶与环氧树脂的比为30～50︰50～60；丁腈橡胶、环氧树脂混合物与三苯基磷之比为80～110︰0.2～0.6。

3.根据权利要求1所述的一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

(1)按配比将成膜树脂、常规有机溶剂和增韧改性剂加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀；

(2)将步骤(1)的混合物和附着力促进剂、消泡剂、流平剂、有机土、气相二氧化硅、常规着色颜填料加入到磨漆罐中，高速搅拌研磨至细度小于等于45μm，制得钛合金表面用高结合强度绝缘组分；

(3)按质量计，根据步骤(2)制备的高结合强度绝缘涂料的总量，按高结合强度绝缘组分：涂料固化剂为100：30～50份的比例，准备聚酰胺类固化剂。

4.根据权利要求1所述的一种用于钛合金表面绝缘保护的高结合强度绝缘涂料，其特征在于，增韧改性剂制作步骤为：

(1)按质量计，将丁腈橡胶︰环氧树脂为30～50︰50～60的丁腈橡胶、环氧树脂混合物，加热至80℃，搅拌均匀，得到增韧改性剂混合物；

(2)按质量计，在步骤(1)得到的增韧改性剂混合物中，按丁腈橡胶、环氧树脂混合物︰三苯基磷为80～110︰0.2～0.6的比例，逐步加入三苯基磷，加热至120℃，反应4h，冷却，得到反应产物。