CN108219628B - 一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐海洋腐蚀的航空发动机水漆及其制备方法，所述耐海洋腐蚀的航空发动机水漆由质量百分比的如下组分组成：水性树脂：水性环氧树脂20‑30％，水性丙烯酸树脂10‑15％，石墨烯分散液5‑10％；助剂：环保助溶剂2‑6％，分散剂1‑2％，中和剂0.1‑0.2％，消泡剂0.2‑0.5％，流平剂0.4‑0.6％，基材润湿剂0.3‑0.5％，防闪锈剂3‑5％，去离子水5‑10％，增稠剂0.5‑1.0％；滑石粉6‑10％，硫酸钡6‑10％，固化剂5‑10％。本发明的涂料耐腐蚀性能好，耐盐雾耐去离子水性强，抗冲击能力好，附着力硬度好。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆及其制备方法。
背景技术
为了增强海防实力，我国投入使用了航空母舰，因此对舰载机需求增加。海洋环境下服役舰载机发动机零部件容易受高湿，盐雾以及微生物等形式的化学腐蚀，寿命大幅度缩短，维护费用和大修成本剧增，因此对三防涂层技术需求紧迫，需要国家增加投入，尽快进行兼具耐海洋腐蚀性能的可磨耗封严，耐磨涂层材料研制和喷涂工艺研究。另外国内越来越多的发动机在一定翻修期服役后要返厂大修，因此发动机零部件修理技术，尤其是表面涂层修复和尺寸修复将成为大修生产的关键和瓶颈技术。
其中冷喷涂(又称动力喷涂)技术具有避免喷涂粉末氧化，材料成分，晶体相和晶粒尺寸不变，涂层致密，且可以喷涂厚涂层等优点，在国外发动机大修生产中早已经得到了实际应用。我国航空发动机涂料领域去离子水漆几乎是空白，主要存在以下几个问题，发动机涂层需要具有耐磨，可磨耗封严，热障，防粘接，抗微振磨损，阻燃，隐身及零部件尺寸修复等功能，普通的涂料能够基本满足以上物理性能的要求，但缺乏针对海洋高湿，高湿，盐雾以及微生物形式的化学腐蚀的防护。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种耐腐蚀的耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机水漆，由质量百分比的如下组分组成：
水性树脂：
水性环氧树脂20-30％，
水性丙烯酸树脂10-15％，
石墨烯分散液5-10％；
助剂：
环保助溶剂2-6％，
分散剂1-2％，
中和剂0.1-0.2％，
消泡剂0.2-0.5％，
流平剂0.4-0.6％，
基材润湿剂0.3-0.5％，
防闪锈剂3-5％，
去离子水5-10％，
增稠剂0.5-1.0％，
滑石粉6-10％，
硫酸钡6-10％，
固化剂5-10％。
进一步地，所述的水性环氧树脂为水溶性聚醚改性环氧树脂，所述水溶性聚醚改性环氧树脂的分子量为5000-10000；所述水性丙烯酸树脂为万华化学的高光泽的丙烯酸分散体A2042。
进一步地，所述的石墨烯分散液为苏州优锆的UG-S03H石墨烯分散液；所述环保助溶剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或两种的组合；分散剂为毕克的190或迪高的760W中的一种或两中的组合。
更进一步地，所述中和剂为德谦DMAE胺、二甲基乙醇胺、AMP-95中的一种或几种的组合；所述消泡剂为TEGO的脱泡作用助剂Tego-902w，BYK的消泡作用助剂BYK-028两种混合物；所述流平剂为先创的PW-336和Tego-4100中的一种或两种的组合。
进一步地，所述的基材润湿剂为TEGO的Tego-245和TEGO的Tego-270中的一种或两种的组合；所述的防闪锈剂为三聚磷酸铝。
进一步地，所述增稠剂为缔合型增稠剂BorchiGel0620和陶氏的碱溶涨型增稠剂ASE60两种1：1的混合物；所述的固化剂为拜耳的N3900和亨斯曼ARADUR3986的2：1的混合物。
本发明所述的耐海洋腐蚀的航空发动机水漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按权利要求1所述的重量百分比称取各组分，在备料锅中依次加入配方中50％的去离子水、分散剂、滑石粉和硫酸钡，以500r/min的速率搅拌10min，然后研磨至细度＜20微米备用；
(2)在步骤(1)的混合物中依次加入配方总量50％的水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和石墨烯分散液，以400-500r/min的速率搅拌5min；然后将环保助溶剂，中和剂的混合物加入到备料锅中，700-900r/min的速率搅拌10min；然后陆续加入消泡剂、流平剂、基材润湿剂和防闪锈剂，1000-1200r/min的速率搅拌10min；然后加入步骤(1)的混合物；
(3)依次加入增稠剂和去离子水，800-1000r/min的速率搅拌20min，调整粘度至90-100KU；
(4)将拜耳的N3900、亨斯曼ARADUR3986依次加入到步骤(3)中，700-900r/min的速率搅拌5min，制得耐海洋腐蚀的航空发动机水漆。
有益效果：本发明的涂料固体含量高，涂料耐腐蚀性能好，耐盐雾，耐去离子水性，抗冲击能力，附着力，硬度好，更加适应海洋复杂的气候环境。
(1)通过在环氧树脂中添加新型无机材料石墨烯，通过石墨烯本身的高稳定性和高强度能力，从而提高整个体系的耐磨能力和硬度，同时，由于石墨烯具有优异的导电性，能够有效的缓解电化学腐蚀，再加上其结构特点，能够形成保护膜，进一步提高去离子水性工业涂料的耐腐能力。传统提升涂料性能的方法都是通过一些有机物质改性树脂本身，或者选用更加合适的固化剂，本发明在原有环氧树脂优良的性能之上，又引入了新型的无机材料。
(2)通过在环氧树脂中引入石墨烯，解决了传统环氧涂料防腐性好耐候性差的问题，无需配套使用底漆，中涂，面漆，节省了施工时间，人力物力成本。涂料固体含量高，漆膜性能既达到很好的防腐性能又保证了优异的耐候性，有效地简化了工业漆的涂装工序达到了防腐性，耐候性的统一。
(3)环氧树脂中含有亲去离子水的羟基，醚键以及固化剂中的氨基等亲去离子水基团都会影响到涂膜的耐去离子水性。通过B组分中添加异氰酸酯固化剂，其与环氧树脂以及固化剂中含有的亲去离子水基团发生反应，从而提高涂料的耐去离子水性。能够很好的适应高湿度的海洋环境。
(4)采用双组分的去离子去离子水性改性环氧树脂，A，B组分在常温下混合后发生交联反应，在金属表面有优良的附着力，耐碱，油，和去离子水，绝缘性能优良，对海洋环境有着很好的防护效果，不仅耐化学腐蚀，并有良好的机械性能和装饰性。
(5)去离子水的导电率高，易使金属腐蚀，在涂料干燥过程中发生闪蚀问题，适用闪蚀抑制剂和活性颜料配合使用，可以解决此问题。在去离子水性工业涂料中通过添加超声方法制得的石墨烯去离子水分散液，利用石墨烯巨大的比表面积和特殊的二维结构，将石墨烯有效的分散到去离子水性工业涂料的整个体系中，与树脂成分结合，通过石墨烯本身的高稳定性和高强度能力，从而提高整个体系的耐磨能力和硬度。同时，由于石墨烯具有优异的导电性，能够有效的缓解电化学腐蚀，再加上其结构特点，能够形成保护膜，进一步提高去离子水性工业涂料的耐腐能力。
(6)通过添加异氰酸酯固化剂将吸去离子水率降至15％以下。亲去离子水改性的异氰酸酯固化剂中亲去离子水链段的亲去离子水性越强，交联固化后的漆膜吸去离子水率越高。耐去离子水性好的乳液或去离子水分散体本身吸去离子水率就很低，交联后吸去离子水率下降幅度小。反之，亲去离子水性大的漆膜交联后吸去离子水率下降幅度大。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂27.5％，
去离子水性丙烯酸树脂10％，
石墨烯去离子水分散液10％；
助剂：
环保助溶剂6％，
分散剂1％，
中和剂0.15％，
消泡剂0.45％，
流平剂0.4％，
基材润湿剂0.5％，
防闪锈剂5％，
去离子水10％，
增稠剂1.0％；
滑石粉8％，
硫酸钡10％，
环氧固化剂10％。
所述的去离子去离子水性环氧树脂为去离子水溶性聚醚改性环氧树脂，所述去离子水溶性聚醚改性环氧树脂的分子量为5000；所述去离子水性丙烯酸树脂为万华化学的高光泽的丙烯酸分散体A2042。
所述的石墨烯去离子水分散液为苏州优锆的UG-S03H石墨烯分散液；所述环保助溶剂为丙二醇丁醚。
所述中和剂为德谦DMAE胺、二甲基乙醇胺中的两种的组合；所述消泡剂为TEGO的脱泡作用助剂Tego-902w，BYK的消泡作用助剂BYK-028两种混合物；所述流平剂为先创的PW-336。
所述的基材润湿剂为TEGO的Tego-245和TEGO的Tego-270中的两种的组合；所述的防闪锈剂为三聚磷酸铝。
所述增稠剂为缔合型增稠剂BorchiGel0620和陶氏的碱溶涨型增稠剂ASE60两种混合物；所述的固化剂为拜耳的N3900、亨斯曼ARADUR3986两种的组合。
本发明所述的耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按所述的重量百分比称取各组分，在备料锅中依次加入配方中50％的去离子去离子水、分散剂、滑石粉和硫酸钡，以500r/min的速率搅拌10min，然后研磨至细度＜20微米备用；
(2)将步骤(1)的混合物中依次加入去离子水性环氧树脂、去离子水性丙烯酸树脂和石墨烯去离子水分散液，以500r/min的速率搅拌5min；然后将部分环保助溶剂，部分中和剂，部分去离子水的剩余混合物加入到备料锅中，900r/min的速率搅拌10min；然后陆续加入消泡剂、流平剂、基材润湿剂和防闪锈剂，1200r/min的速率搅拌10min；然后加入步骤(1)的混合物；
(3)依次加入增稠剂和去离子去离子水，1000r/min的速率搅拌20min，调整粘度至100KU；
(4)将去离子水性氨基树脂、去离子水性聚酰胺树脂依次加入到步骤(3)中，900r/min的速率搅拌5min，制得耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂20％，
去离子水性丙烯酸树脂15％，
石墨烯去离子水分散液9.95％；
助剂：
环保助溶剂6％，
分散剂2％，
中和剂0.2％，
消泡剂0.5％，
流平剂0.6％，
基材润湿剂0.4％，
防闪锈剂5％，
去离子水10％，
增稠剂0.5％；
滑石粉10％，
硫酸钡10％，
环氧固化剂9.9％。
所述的去离子去离子水性环氧树脂为去离子水溶性聚醚改性环氧树脂，所述去离子水溶性聚醚改性环氧树脂的分子量为8000；
所述环保助溶剂为丙二醇甲醚。
所述中和剂为AMP-95；所述流平剂为先创的PW-336和Tego-4100中的两种的组合。
本发明所述的耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(2)中，将步骤(1)的混合物中依次加入去离子水性环氧树脂、去离子水性丙烯酸树脂和石墨烯去离子水分散液，以
450r/min的速率搅拌5min；然后将部分环保助溶剂，部分中和剂，部分去离子水的剩余混合物加入到备料锅中，700r/min的速率搅拌10min；然后陆续加入消泡剂、流平剂、基材润湿剂和防闪锈剂，
1100r/min的速率搅拌10min；然后加入步骤(1)的混合物；
在步骤(3)中，依次加入增稠剂和去离子去离子水，800r/min的速率搅拌20min，调整粘度至90KU；
在步骤(4)中，将去离子水性氨基树脂、去离子水性聚酰胺树脂依次加入到步骤(3)中，800r/min的速率搅拌5min，制得耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂30％，
去离子水性丙烯酸树脂14.8％，
石墨烯去离子水分散液10％；
助剂：
环保助溶剂5.9％，
分散剂1.9％，
中和剂0.1％，
消泡剂0.2％，
流平剂0.5％，
基材润湿剂0.4％，
防闪锈剂4.8％，
去离子水9％，
增稠剂1％；
滑石粉9％，
硫酸钡9％，
环氧固化剂5％。
所述的去离子去离子水性环氧树脂为去离子水溶性聚醚改性环氧树脂，所述去离子水溶性聚醚改性环氧树脂的分子量为10000。
所述环保助溶剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的两种的组合。
所述中和剂为德谦DMAE胺；所述流平剂为先创的PW-336和Tego-4100中的两种的组合。
所述的基材润湿剂为TEGO的Tego-245。
本发明所述的耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(2)中，将步骤(1)的混合物中依次加入去离子水性环氧树脂、去离子水性丙烯酸树脂和石墨烯去离子水分散液，以400r/min的速率搅拌5min；然后将部分环保助溶剂，部分中和剂，部分去离子水的剩余混合物加入到备料锅中，800r/min的速率搅拌10min；然后陆续加入消泡剂、流平剂、基材润湿剂和防闪锈剂，
1000r/min的速率搅拌10min；然后加入步骤(1)的混合物；
在步骤(3)中，依次加入增稠剂和去离子去离子水，900r/min的速率搅拌20min，调整粘度至95KU；
在步骤(4)中，将去离子水性氨基树脂、去离子水性聚酰胺树脂依次加入到步骤(3)中，700r/min的速率搅拌5min，制得耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于：
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂30％，
去离子水性丙烯酸树脂15％，
石墨烯去离子水分散液5％；
助剂：
环保助溶剂6％，
分散剂2％，
中和剂0.2％，
消泡剂0.5％，
流平剂0.6％，
基材润湿剂0.5％，
防闪锈剂5％，
去离子水10％，
增稠剂1.0％；
滑石粉6％，
硫酸钡8.2％，
环氧固化剂10％。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于：
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂30％，
去离子水性丙烯酸树脂15％，
石墨烯去离子水分散液10％；
助剂：
环保助溶剂6％，
分散剂2％，
中和剂0.2％，
消泡剂0.5％，
流平剂0.6％，
基材润湿剂0.5％，
防闪锈剂3％，
去离子水5％，
增稠剂1.0％；
滑石粉10％，
硫酸钡6.2％，
环氧固化剂10％。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于：
本发明的一种耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆，由质量百分比的如下组分组成：
去离子水性树脂：
去离子水性环氧树脂30％，
去离子水性丙烯酸树脂15％，
石墨烯去离子水分散液10％；
助剂：
环保助溶剂6％，
分散剂2％，
中和剂0.2％，
消泡剂0.5％，
流平剂0.6％，
基材润湿剂0.5％，
防闪锈剂3％，
去离子水5.2％，
增稠剂1.0％；
滑石粉10％，
硫酸钡10％，
固化剂6％。
试验1
本发明的耐海洋腐蚀的航空发动机去离子水漆与普通去离子水性环氧底漆性能对比，如表1所示：
表1
由表1所示，本发明应用在海洋航空母舰的飞机的重要防护部位，也适用于其他的中度防腐，耐盐雾，耐候性优良，非常适用于海洋环境，而且抗冲击能力强，附着力，耐腐蚀性能，耐去离子水性，硬度都很好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (3)
1.一种耐海洋腐蚀的航空发动机水漆，其特征在于由质量百分比的如下组分组成：
水性树脂：
水性环氧树脂 20-30％，
水性丙烯酸树脂 10-15％，
石墨烯分散液 5-10％；
助剂：
环保助溶剂 2-6％，
分散剂 1-2％，
中和剂 0.1-0.2％，
消泡剂 0.2-0.5％，
流平剂 0.4-0.6％，
基材润湿剂 0.3-0.5％，
防闪锈剂 3-5％，
去离子水 5-10％，
增稠剂 0.5-1.0％；
滑石粉 6-10％，
硫酸钡 6-10％，
固化剂 5-10％；
所述的石墨烯分散液为苏州优锆的UG-S03H石墨烯分散液；所述环保助溶剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或两种的组合；分散剂为毕克的190或迪高的760W中的一种或两种的组合；
所述增稠剂为缔合型增稠剂Borchi Gel0620和陶氏的碱溶涨型增稠剂ASE60两种1：1的混合物；所述的固化剂为拜耳的N3900和亨斯曼ARADUR 3986的2：1的混合物；
所述的水性环氧树脂为水溶性聚醚改性环氧树脂，所述水溶性聚醚改性环氧树脂的分子量为5000-10000；所述水性丙烯酸树脂为万华化学的高光泽的丙烯酸分散体A2042。
2.根据权利要求1所述的耐海洋腐蚀的航空发动机水漆，其特征在于：所述中和剂为德谦DMAE胺、AMP-95中的一种或几种的组合；所述消泡剂为TEGO的脱泡作用助剂Tego-902w，BYK的消泡作用助剂BYK-028两种混合物；所述流平剂为先创的PW-336和Tego-4100中的一种或两种的组合。
3.根据权利要求1所述的耐海洋腐蚀的航空发动机水漆，其特征在于：所述的基材润湿剂为TEGO的Tego-245和TEGO的Tego-270中的一种或两种的组合；所述的防闪锈剂为三聚磷酸铝。
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