CN104371541B - 一种地铁车轮用高温底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地铁车轮用高温底漆及其制备方法。该地铁车轮用高温底漆是由环氧改性有机硅树脂为粘结基料、防腐颜填料、铝银浆、助剂、溶剂A为漆料组分，低分子量改性聚酰胺树脂、腰果油酚改性芳香胺树脂、4‑6(二甲胺基甲基)三苯酚、附着力促进剂(硅烷偶联剂)、溶剂B等为固化剂组分，施工时配以适量稀释剂而成。本发明的主要目的是研制一种具有高效防腐蚀、耐盐雾性能优异、干燥迅速、附着力强、物理机械性能好、易于施工、耐化学品性能良好、兼具耐高温等综合性能佳的地铁车轮用高温涂料产品。

Description

一种地铁车轮用高温底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地铁车轮用高温底漆及其制备方法。

背景技术

地铁车轮用高温底漆，主要是以单独的纯有机硅或丙烯酸改性有机硅树脂，添加磷酸锌，三聚磷铝，氧化铁等传统无机防腐防锈颜料，辅以滑石粉、硫酸钡等填料，同时添加适量的分散剂，消泡剂，流平剂，流变助剂等及混合溶剂而成。随着地铁车轮用高温底漆在车轮防腐及耐高温、附着性能方面要求的提高，目前解决的途径主要有二类：一类是由纯有机硅树脂制备的高温涂料，虽然耐热性优良，但常温干燥性能、耐溶剂性能、附着力等不理想；另一类是丙烯酸改性有机硅树脂，搭配含锌铬黄，红丹类防腐颜填料等。其防锈性能好，但含重金属，毒性较高，附着力性能效果也不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷和不足，提供一种具有高效防腐性(耐盐雾)，物理机械性能好，干燥迅速、附着力强，对施工环境要求低，耐化学品性能佳，兼具耐高温等性能特点的地铁车轮用高温底漆及其制备技术，以适应轨道交通地铁车辆的防腐蚀涂装要求。

本发明的技术方案：一种地铁车轮用高温底漆的制备方法，其特征在于所述的地铁车轮用高温底漆包括高温底漆的基础漆料、高温底漆的固化剂和高温底漆的稀释剂三部分，由以下原料和步骤制成：

(1)所述的地铁车轮用高温底漆的基础漆料各原料的重量配比为：

其中，粘结基料为含甲基苯基有机硅树脂与E-20双酚A型环氧树脂和E-44双酚A型环氧树脂中的一种，或两种复合；

防腐颜填料为云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、陶瓷粉、低温玻璃粉、滑石粉、氧化铁系列中的一种，或多种混合；

铝银浆为具有耐高热性能的铝银粉与二甲苯及石油溶剂混合物，即铝银粉:二甲苯:石油溶剂＝2:1:1；

溶剂A为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝40:35:15:10的混合液；

助剂包括分散剂、消泡剂、流变助剂Ⅰ和流变助剂Ⅱ；其重量配比为：

其中，流变助剂Ⅰ为气相SiO₂:流变助剂Ⅱ为有机膨润土＝1:2；

氧化铁黑浆包括环氧树脂、分散剂、铁黑颜料和溶剂A，即环氧树脂:分散剂:铁黑颜料:溶剂A＝15:2:60:23；

(2)所述的地铁车轮用高温底漆中的固化剂各原料的重量配比为：

其中，溶剂B为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝20:20:10:50的混合液；

(3)所述的地铁车轮用高温底漆中的稀释剂各原料的重量配比为：

(4)所述的地铁车轮用高温底漆中的基础漆料、固化剂和稀释剂重量配比为基础漆料:固化剂:稀释剂＝100:20:10～30；

所述的各步骤为：

(一)底漆基础漆料的制备：

A、高温底漆混合浆料的制备：按上述重量配比，在600转/分钟的转速下，依次将基础漆料中的粘结基料、助剂、防腐颜填料和溶剂A投入浸泡缸中进行搅拌分散均匀，然后用气泵将其泵入砂磨机中进行研磨，研磨至细度≤30μm出料，得到漆浆；研磨的同时将铝银粉用二甲苯及石油溶剂进行预分散，浸泡时间不少于6小时，并采用低速搅拌，即转速为600转/分钟，搅拌时间为30分钟、分散均匀后，即得到铝银粉预分散浆；再将铝银粉预分散浆与上述漆浆混合进行高速搅拌分散，即搅拌转速为1200转/分钟，搅拌时间为20-30分钟，即成底漆混合浆料；

B、氧化铁黑浆的制备：将环氧树脂、分散剂、铁黑颜料和溶剂A按上述重量配比，依次分别加入、低速搅拌分散均匀，用气泵将其泵入砂磨机中，研磨至细度≤35μm出料，即成氧化铁黑浆；

C、过滤包装：将上述底漆混合浆料与氧化铁黑浆进行混合均匀后，采用80-120目的筛网过滤，除去机械杂质，得到底漆基础漆料用铁桶包装，待用；

(二)高温底漆固化剂的制备：

按上述重量配比，将低分子量改性聚酰胺、腰果油酚改性芳香胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚树脂、硅烷偶联剂、混合溶剂B置于容器内搅拌、混合均匀，搅拌速度600转/分钟，搅拌时间10分钟，检测合格后，经过滤包装，即得底漆固化剂；

(三)高温底漆稀释剂的制备：

按上述重量配比，将二甲苯、正丁醇、二丙酮醇和石油溶剂搅拌均匀，过滤包装，即得稀释剂；

(四)地铁车轮用高温底漆的制备：

施工时，将基础漆料、固化剂和稀释剂三组分，按基础漆料:固化剂＝100:20的重量配比进行混合，然后根据油漆粘度大小配以10～30％的稀释剂，即得一种地铁车轮用高温底漆。

所述的铝银浆为铝银粉与二甲苯及石油溶剂复配，石油溶剂可以是高沸点、高蒸汽压的100#石油溶剂或150#石油溶剂中的一种或几种。

所述的流变助剂为有机膨润土与气相SiO₂复配。通过上述制备方法得到地铁车轮用高温底漆。

本地铁车轮用高温底漆的作用机理：

一、环氧树脂与固化剂反应机理。由于环氧改性有机硅树脂含有环氧基及部分羟基官能团,因此应选用能与环氧基及羟基作用的物质进行固化反应。(1)用氨基树脂固化。丁醇改性三聚氰胺甲醛树脂与环氧改性有机硅树脂中的环氧基及仲羟基反应能生成氨基硅环氧树脂，但需高温烘烤。所得涂层坚硬,耐溶剂及化学性良好。(2)用聚酰胺或己二胺固化。用聚酰胺固化的涂层比用己二胺固化的弹性好,附着力也强。因为聚酰胺树脂具有长链的脂肪基,故其柔韧性好。用己二胺固化,涂层的耐热性比聚酰胺固化的要好,抗变色性能也强。另外,用异氰酸酯作固化剂时,所得涂层脆性大、弹性差。用聚酰胺固化环氧改性有机硅树脂有如下优点:①能室温干燥,固化7天以上可保证涂层的优异性能；②有良好的兼容性，与面涂层的配套性能良好；③涂层的附着力强,机械强度(如耐冲击性和弹性)高；④良好的耐腐蚀性。

二、铝银粉是一种是鳞片状的良好导热材料、具有耐高热性能，是一种良好的耐高温材料。即在高温环境下,增加了氧气传质的路径长度；并且铝粉对热有辐射作用，它可以起到一定的隔热作用。铝粉可能向钢铁基材中扩散形成合金层。合金层的形成大大提高了涂层与基材的结合能力,不仅热、氧不易侵入,而且涂层的附着力提高多,耐高温性能也实现了飞跃。此外,铝作为阴极与钢铁形成电化学电池,提高了钢铁的耐腐蚀性能。

本发明的技术要点：环氧树脂分子量的大小对改性共聚物的性能影响较大。在有机硅:环氧树脂质量配比不变的情况下,使用不同分子量的环氧树脂,如E-44、E-35、E-30、E-20、E-12。由于E-40、E-35的分子量比E-20低,则形成的涂层耐热性差。E-12、E-30的分子量较高,与有机硅中间体反应的活性差。所以选用E-20环氧树脂最为理想。根据本地铁车轮用高温底漆的特性，其树脂粘接基料由有机硅树脂与E-20和E-44环氧树脂中的一种或两种复合改性而成。含有高、低分子量的环氧树脂与具有活泼氢的聚酰胺类树脂开环反应生成网状或体型聚合物。使所制的底漆产品固化后具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，柔韧性较好，可以适应地铁车辆车轮涂装的特殊要求。

本地铁车轮用高温底漆的防腐颜填料，为云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、陶瓷粉、低温玻璃粉、滑石粉、氧化铁系列中的一种或几种组成。磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化铁等常规防锈颜料兼具物理及化学防锈功能；微细滑石粉，可以有效减缓沉降速度，使底漆在施工干燥过程中涂膜上下均匀一致，超细颜填料也有益于防腐蚀性能的提高；添加片状的云母粉可减缓H₂O和O₂的渗透，延缓漆膜的腐蚀，与氧化铁等配合有良好的红外辐射能力，可以造成优异的热辐射效果；偏硼酸钡、陶瓷粉、低熔点玻璃粉等则有助于耐温性能、粘接性能的提高。

本地铁车轮用高温底漆中的铝银浆具有良好的导热性能，因而能耐受住高温的考验。

本地铁车轮用高温底漆的氧化铁黑浆采用氧化铁黑与多种防腐防锈颜填料复配。目前国内外高温底漆的研发，多以单独的铝银粉体系，我们在此基础上采用氧化铁黑与多种防腐防锈颜填料复配，同时与铝银粉形成协同阻燃效应，效果有较大增强。

本地铁车轮用高温底漆的流变剂、分散剂、消泡剂等助剂。流变助剂选用有机膨润土与气相SiO₂，因为加入的气相SiO₂，在涂料体系中极易形成三维的网状结构，有机膨润土则通过其相互连接而形成网状结构，这样不仅可以有效减缓金属颜填料的沉降，并且为涂料提供了良好的流平性与抗流挂性能；分散剂选用高分子量聚氨酯型，其对颜料的分散效果及贮存稳定性均较佳；消泡剂为聚合改性有机硅类，其具有强力抑泡、消泡作用。

本地铁车轮用高温底漆溶剂。选用二甲苯、正丁醇、二丙酮醇、石油溶剂等溶剂，其极性和溶解能力都较强、且能很好的调控金属涂料的干燥速度。

本地铁车轮用高温底漆固化剂。选用低分子量改性聚酰胺、腰果油酚改性芳香胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、硅烷偶联剂、二甲苯、正丁醇、二丙酮醇、石油溶剂等，保证产品具有良好的交联密度和附着强度。

本地铁车轮用高温底漆稀释剂。选用二甲苯、正丁醇、二丙酮醇、石油溶剂等溶剂，其极性和溶解能力都较强。

本发明产品作用机理与传统材料有本质的不同，其不仅具备了环氧树脂的高效防腐蚀、优异附着性，而且保持了有机硅树脂的耐高温特性，其耐热性能在300℃×3h苛刻条件下都无明显变化。

本发明的有益效果：

一、该涂料产品物理机械性能佳、与面漆涂层配套性好、对施工环境要求低，充分体现了有机硅环氧高温底漆良好性能。

二、防腐效果好：本地铁车轮用高温底漆具有优异的防腐性能，产品经检测耐盐雾性能、耐潮湿环境、耐化学品性能好。

三、本发明产品选用有机硅树脂与E-20和E-44一种或两种环氧树脂复合改性，形成协同效应，交联固化效果有较大增强，同时采用高耐热性铝银粉与防腐防锈颜填料有机搭配，具有更好的防火阻燃、耐高温特性。

四、本地铁车轮用高温底漆经南车株洲电力机车厂试用，其在高温耐热性、施工稳定性上效果良好，操作方便，被认为是一种理想的地铁车轮用高温底漆。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式

一种地铁车轮用高温底漆的制备方法，其特征在于所述的地铁车轮用高温底漆包括高温底漆的基础漆料、高温底漆的固化剂和高温底漆的稀释剂三部分，由以下原料和步骤制成：

(1)所述的地铁车轮用高温底漆的基础漆料各原料的重量配比为：

其中，粘结基料为含甲基苯基有机硅树脂与E-20双酚A型环氧树脂和E-44双酚A型环氧树脂中的一种，或两种复合；

防腐颜填料为云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、陶瓷粉、低温玻璃粉、滑石粉、氧化铁系列中的一种，或多种混合；

铝银浆为具有耐高热性能的铝银粉与二甲苯及石油溶剂混合物，即铝银粉:二甲苯:石油溶剂＝2:1:1；

溶剂A为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝40:35:15:10的混合液；

助剂包括分散剂、消泡剂、流变助剂Ⅰ和流变助剂Ⅱ；其重量配比为：

其中，流变助剂Ⅰ为气相SiO₂:流变助剂Ⅱ为有机膨润土＝1:2；

氧化铁黑浆包括环氧树脂、分散剂和铁黑颜料及溶剂A，即环氧树脂:分散剂:铁黑颜料:溶剂A＝15:2:60:23；

(2)所述的地铁车轮用高温底漆中的固化剂各原料的重量配比为：

其中，溶剂B为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝20:20:10:50的混合液；

(3)所述的地铁车轮用高温底漆中的稀释剂各原料的重量配比为：

(4)所述的地铁车轮用高温底漆中的基础漆料、固化剂和稀释剂重量配比为基础漆料:固化剂:稀释剂＝100:20:10～30；

所述的各步骤为：

(一)底漆基础漆料的制备：

A、高温底漆混合浆料的制备：按上述重量配比，在600～800转/分钟的转速下，依次将基础漆料中的粘结基料、助剂、防腐颜填料和混合溶剂A投入浸泡缸中进行搅拌分散均匀，然后用气泵将其泵入砂磨机中进行研磨，研磨至细度≤30μm出料，得到漆浆；研磨的同时将铝银粉用二甲苯及石油溶剂进行预分散，浸泡时间不少于6小时，并采用低速搅拌，即转速为600转/分钟，搅拌时间为30分钟、分散均匀后，即得到铝银粉预分散浆；再将铝银粉预分散浆与上述漆浆混合进行高速搅拌分散，即搅拌转速为800～1200转/分钟，搅拌时间为20-30分钟，即成底漆混合浆料；

B、氧化铁黑浆的制备：将环氧树脂、分散剂、铁黑颜料和溶剂A按上述重量配比，依次分别加入、低速搅拌分散均匀，用气泵将其泵入砂磨机中，研磨至细度≤35μm出料，即成氧化铁黑浆；

C、过滤包装：将上述底漆混合浆料与氧化铁黑浆进行混合均匀后，采用80-120目的筛网过滤，除去机械杂质，得到底漆基础漆料用铁桶包装，待用；

(二)高温底漆固化剂的制备：

按上述重量配比，将低分子量改性聚酰胺、腰果油酚改性芳香胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚树脂、硅烷偶联剂、混合溶剂B置于容器内搅拌、混合均匀，搅拌速度600～800转/分钟，搅拌时间5～10分钟，检测合格后，经过滤包装，即得底漆固化剂；

(三)高温底漆稀释剂的制备：

按上述重量配比，将二甲苯、正丁醇、二丙酮醇和石油溶剂搅拌均匀，过滤包装，即得稀释剂；

(四)地铁车轮用高温底漆的制备：

施工时，将基础漆料、固化剂和稀释剂三组分，按基础漆料:固化剂＝100:20的重量配比进行混合，然后根据油漆粘度大小配以10～30％的稀释剂，即得一种地铁车轮用高温底漆。

以下给出本发明的具体实施列：

注：甲基苯基有机硅树脂为上海树脂厂产，E-20、E-44环氧树脂为台湾(南亚)环氧树脂厂产，磷酸锌为广西江南精细化工公司产，三聚磷酸铝为广西化工研究院新晶科技有限公司研制，云母粉为安徽省滁州格锐矿业有限公司产，微细滑石粉为广西龙广滑石开发有限公司产，氧化铁黑颜料为湖南三环颜料公司产，分散剂为中山金团化学品有限公司产，消泡剂为德国毕克公司产，流变助剂Ⅰ、Ⅱ分别为德国德固萨、法国克雷威利公司产，硅烷偶联剂为德国瓦克化学公司产，二甲苯、正丁醇、二丙酮醇为江苏三木化工产，低分子量改性聚酰胺树脂为广州环琦公司代理，腰果油酚类芳香胺树脂为美国卡德莱树脂公司产，4-6(二甲胺基甲基)三苯酚为美国气体化工公司产。

本发明主要技术指标：

Claims (3)

1.一种地铁车轮用高温底漆的制备方法，其特征在于所述的地铁车轮用高温底漆包括高温底漆的基础漆料、高温底漆的固化剂和高温底漆的稀释剂三部分，由以下原料和步骤制成：

(1)所述的地铁车轮用高温底漆的基础漆料各原料的重量配比为：

其中，粘结基料为含甲基苯基有机硅树脂与E-20和E-44双酚A型环氧树脂中的一种或两种复合；

防腐颜填料为云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、陶瓷粉、低温玻璃粉、滑石粉、氧化铁系列中的一种，或多种混合；

铝银浆为具有耐高热性能的铝银粉与二甲苯及石油溶剂混合物，即铝银粉:二甲苯:石油溶剂＝2:1:1；

溶剂A为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝40:35:15:10的混合液；

助剂包括分散剂、消泡剂、流变助剂Ⅰ和流变助剂Ⅱ，其重量配比为：

分散剂 20～25份， 消泡剂 12～15份，

流变助剂Ⅰ 3～5份， 流变助剂Ⅱ 5～10份；

其中，流变助剂Ⅰ为气相SiO₂:流变助剂Ⅱ为有机膨润土＝1:2；

氧化铁黑浆包括环氧树脂、分散剂和铁黑颜料及溶剂A，即环氧树脂:分散剂:铁黑颜料:溶剂A＝15:2:60:23；

(2)所述的地铁车轮用高温底漆中的固化剂各原料的重量配比为：

其中，溶剂B为二甲苯:正丁醇:二丙酮醇:石油溶剂＝20:20:10:50的混合液；

(3)所述的地铁车轮用高温底漆中的稀释剂各原料的重量配比为：

(4)所述的地铁车轮用高温底漆中的基础漆料、固化剂和稀释剂重量配比为基础漆料:固化剂:稀释剂＝100:20:10～30；

所述的底漆的制备步骤为：

(一)底漆基础漆料的制备：

A、高温底漆混合浆料的制备：按上述重量配比，在600～800转/分钟的转速下，依次将基础漆料中的粘结基料、助剂、防腐颜填料和混合溶剂A投入浸泡缸中进行搅拌分散均匀，然后用气泵将其泵入砂磨机中进行研磨，研磨至细度≤30μm出料，得到漆浆；研磨的同时将铝银粉用二甲苯及石油溶剂进行预分散，浸泡时间不少于6小时，并采用低速搅拌，即转速为600转/分钟，搅拌时间为30分钟、分散均匀后，即得到铝银粉预分散浆；再将铝银粉预分散浆与上述漆浆混合进行高速搅拌分散，即搅拌转速为800～1200转/分钟，搅拌时间为20-30分钟，即成底漆混合浆料；

B、氧化铁黑浆的制备：将环氧树脂、分散剂、铁黑颜料和溶剂A按上述重量配比，依次分别加入、低速搅拌分散均匀，用气泵将其泵入砂磨机中，研磨至细度≤35μm出料，即成氧化铁黑浆；

C、过滤包装：将上述底漆混合浆料与氧化铁黑浆进行混合均匀后，采用80-120目的筛网过滤，除去机械杂质，得到底漆基础漆料用铁桶包装，待用；

(二)高温底漆固化剂的制备：

按上述重量配比，将低分子量改性聚酰胺、腰果油酚改性芳香胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、硅烷偶联剂、溶剂B置于容器内搅拌、混合均匀，搅拌速度600～800转/分钟，搅拌时间5～10分钟，检测合格后，经过滤包装，即得底漆固化剂；

(三)高温底漆稀释剂的制备：

按上述重量配比，将二甲苯、正丁醇、二丙酮醇和石油溶剂搅拌均匀，过滤包装，即得稀释剂；

(四)地铁车轮用高温底漆的制备：

施工时，将基础漆料、固化剂和稀释剂三组分，按基础漆料:固化剂＝100:20的重量配比进行混合，然后根据油漆粘度大小配以10～30％的稀释剂，即得一种地铁车轮用高温底漆。

2.如权利要求1所述的地铁车轮用高温底漆，其特征在于所述的铝银浆为铝银粉与二甲苯及石油溶剂复配，石油溶剂是高沸点、高蒸汽压的100#或150#石油溶剂中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的方法制备的地铁车轮用高温底漆。