CN106854433A - 一种快速修复飞行器受损涂层的涂料 - Google Patents

一种快速修复飞行器受损涂层的涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速修复飞行器受损涂层的涂料，按重量份计，包括以下组分：8～17重量份的风积沙、10～17重量份的海泡石粉、5～10重量份的纳米二氧化硅、5～10重量份的玻璃空心漂珠、5～10重量份的钛白粉、1～8重量份的KH‑560、1～5重量份的KH‑550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β‑环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,8‑二溴辛烷、1～4重量份的8‑萘胺‑1‑磺酸、3～5重量份的1,5‑萘二磺酸、5～10重量份的玉米油、20～50重量份的丙酮以及50～100重量份的去离子水。

Description

一种快速修复飞行器受损涂层的涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种快速修复飞行器受损涂层的涂料。
背景技术
由于航空飞行器的运行环境十分恶劣，其蒙皮涂层在运行过程中极易出现破损甚至脱落的情况。为了防止裸露的蒙皮材料被腐蚀进而影响航空飞行器的寿命与飞行安全，需要对受损涂层进行修复。航空飞行器受损蒙皮涂层的修复工序包括四个步骤：①局部脱漆或轻微打磨，②表面防护处理，③喷涂防护底漆和④喷涂防护面漆，其中，步骤②是修复过程中最关键的工序，其处理的好坏，直接影响修复后整个蒙皮涂层系统的性能。上述修复过程工艺复杂，且易出现缺陷，因此，非常需要制备出一种修复型涂料，可直接涂覆并完美修复受损部位。
但是，目前，我国生产的涂料，因为产品配方的限制，存在着以下缺点：
(1)产品的耐候性、耐水性一般不能达到要求；
(2)在发生火灾时，这些防火涂料的成膜物质不能承受急剧升高的温度而很快被烧毁，而不能起到防火灾的作用；
(3)防腐、耐酸碱等性能差。
因此，非常需要通过配方的改进，得到固化时间短、耐候性强、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸碱能力的快速修复飞行器受损涂层的涂料。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种快速修复飞行器受损涂层的涂料，按重量份计，包括以下组分：
8～17重量份的风积沙、10～17重量份的海泡石粉、5～10重量份的纳米二氧化硅、5～10重量份的玻璃空心漂珠、5～10重量份的钛白粉、1～8重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,8-二溴辛烷、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的玉米油、20～50重量份的丙酮以及50～100重量份的去离子水；
优选地，所述的快速修复飞行器受损涂层的涂料，按重量份计，包括以下组分：
14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水。
在一种实施方式中，所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
在一种实施方式中，所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、环氧封端聚醚胺含有大量羟基，可以大大提高涂料与基材的粘结力，提高涂料的耐老化能力，此外，其还可与氨基反应，提高交联密度和固化速率，此外侧链上大量刚性苯环的引入，可以提高分子链的距离，提高阻燃效果。
2、聚苯并咪唑具有优异的耐候性，耐老化能力和耐火性能，通过磺化以及β-环糊精改性既可以大大提高其与体系的相容性，又可以大大提高体系的交联密度，提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
3、1,8-二溴辛烷可以与氨基反应，大大提高体系的交联速度，缩短固化时间，从而提供了本发明的有益技术效果。
4、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的加入可进一步提高体系的刚性，并同时与咪唑基团发生离子交联，提高体系的交联密度，进一步提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
具体实施方式
原料:
所有四胺、二酸均购自CTI，SigmaAldrich，AlfaAesar或SCRC，并且直接使用，无需进一步纯化。环氧硅烷偶联剂KH-560以及氨基硅烷偶联剂KH-550购自国药集团化学试剂有限公司。风积沙(平均粒径0.074～0.250㎜)、海泡石粉(平均粒径600目)、纳米二氧化硅(平均粒径100nm)、玻璃空心漂珠(平均粒径500目)及钛白粉(平均粒径500目)购自国药集团化学试剂有限公司，其他原料均购自阿拉丁试剂有限公司。
实施例1
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例2
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例3
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例4
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
实施例5
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料；
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例6
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例7
将14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
测试条件
将实施例1-7所得的快速修复飞行器受损涂层的涂料涂覆蒙皮材料表面上，并测试性能，按照GB/14907-2002标准测试。
测试结果见表1。
表1
以上数据可以看出，与不使用环氧封端聚醚胺、β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、1,8-二溴辛烷、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的涂料相比，本发明的涂料具有明显更好的性能，因此提供了本发明的有益技术效果。

Claims (4)

1.一种快速修复飞行器受损涂层的涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
8～17重量份的风积沙、10～17重量份的海泡石粉、5～10重量份的纳米二氧化硅、5～10重量份的玻璃空心漂珠、5～10重量份的钛白粉、1～8重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,8-二溴辛烷、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的玉米油、20～50重量份的丙酮以及50～100重量份的去离子水。
2.根据权利要求1所述的快速修复飞行器受损涂层的涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
14重量份的风积沙、11重量份的海泡石粉、7重量份的纳米二氧化硅、7重量份的玻璃空心漂珠、7重量份的钛白粉、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、6重量份的1,8-二溴辛烷、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的玉米油、30重量份的丙酮以及70重量份的去离子水。
3.根据权利要求1所述的快速修复飞行器受损涂层的涂料，其特征在于，所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克丙酮，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
4.根据权利要求1所述的快速修复飞行器受损涂层的涂料，其特征在于，所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升乙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
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