CN108219653B - 一种耐油罩光清漆及其制备方法 - Google Patents

一种耐油罩光清漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐油罩光清漆及其制备方法，更具体地说，是涉及一种用于飞行器及其结构部件外表面的耐油罩光清漆及其制备方法。本发明中的含罩光清漆的涂层系统或单层罩光清漆涂层，能够在这种航空用磷酸酯液压油中常温浸泡30天，漆膜表面无明显变化，无起泡、变软、脱落等漆膜失效现象，铅笔硬度大于等于2B；且该罩光清漆与环氧底漆、聚氨酯色漆、丙烯酸酯色漆都具有良好的层间附着力，在受到外力切割、打磨等破环时没有明显的层间界面；漆膜耐老化性能良好，可打磨可重涂，重涂后与原漆膜契合良好。

Description

一种耐油罩光清漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐油罩光清漆及其制备方法，更具体地说，是涉及一种用于飞行器及其结构部件外表面的耐油罩光清漆及其制备方法。
背景技术
用于飞行器外表面或其结构件外部的保护涂层，基材为铝合金、钛合金、不锈钢、碳纤维复材，底漆为环氧防腐底漆，中间漆或色漆为聚氨酯色漆或者丙烯酸酯色漆，罩光清漆涂覆在环氧底漆之上或者色漆之上，提供良好的保护和装饰作用：60°光泽大于90；耐沾污；耐水、耐油；耐腐蚀(盐雾腐蚀和丝状腐蚀)；耐老化；耐温度冲击；柔韧性和冲击附着力好等。
在色漆中含有多种填料，如(娟)云母粉等，能够提高漆膜的抗腐蚀能力和抗渗透能力，提高漆膜整体的耐流体(包括蒸馏水、各种油品)性能。而罩光清漆主要由树脂组成，其耐流体性能和树脂的组成、结构、交联密度等密切相关。
在航空油品中有一种磷酸酯液压油，具有渗透性强的特点，通常的聚氨酯/丙烯酸酯色漆和清漆，常温下浸泡七天，漆膜就已经肿胀或发软等，失去保护作用。
本发明中的含罩光清漆的涂层系统或单层罩光清漆涂层(清漆厚度(25±5)μm)，能够在这种航空用磷酸酯液压油中常温浸泡30天，漆膜表面无明显变化，无起泡、变软、脱落等漆膜失效现象，铅笔硬度大于等于2B；且该罩光清漆与环氧底漆、聚氨酯色漆、丙烯酸酯色漆都具有良好的层间附着力，在受到外力切割、打磨等破环时没有明显的层间界面；漆膜耐老化性能良好，可打磨可重涂，重涂后与原漆膜契合良好。
对于以树脂体系为主的罩光清漆，因修补、装配等需要用砂纸对表面进行打磨时，打磨出来的往往是丝状或条状的，不是粉末状的打磨物，漆膜表面打磨后不细腻，本发明中通过添加纳米级超细滑石粉，提高漆膜的打磨性和修补性，经砂纸打磨后表面细腻不粗糙。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐油罩光清漆的组合物，该组合物为溶剂型体系。
本发明的耐油罩光清漆的组合物，包括甲、乙、丙三组分。甲组分包括饱和聚酯树脂、消泡流平剂、触变剂、催干剂、分散剂、抗菌剂、复合光稳定剂、纳米硫化锌、纳米氧化锌、滑石粉、混合溶剂；乙组分是异氰酸酯固化剂；丙组分是酯类混合稀释剂。
甲组份质量配比：
Figure BDA0001537168370000021
Figure BDA0001537168370000031
甲组份固含量：(60-72)％。
乙组份：异氰酸酯固化剂，固含量(70-90)％。
丙组分：混合酯类稀释剂。
甲、乙、丙三组分的质量比例是：2:1～1.3:1～2。
甲组份中的饱和聚酯树脂包括支化结构和线性结构的聚酯树脂。
所述的支化结构的聚酯树脂选自液态聚酯三元醇和四元醇，如
Figure BDA0001537168370000032
3031、3050、4101，重均分子量240-1000，低粘度，其作用是降低甲组份粘度和提高漆膜交联密度。
所述的线性结构的聚酯多元醇树脂，如Bayer公司的
Figure BDA0001537168370000033
650、651、800、850、VP LS 2249、VP LS 2328，选取其中的一种或几种。纯树脂的羟基含量大于6.5％，为进一步提高漆膜的交联密度，纯树脂的羟基含量在7.5％以上。
乙组份中异氰酸酯固化剂为脂肪族异氰酸酯固化剂，以HDI、IPDI为基础制备的异氰酸酯固化剂，如Bayer公司Desmodur系列和日本聚氨酯工业株氏会社CORONATE系列固化剂，该固化剂异氰酸根含量大于10％，为进一步提高漆膜的交联密度，异氰酸根的含量大于15％。
丙组分为混合酯类溶剂，是乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，该混合物的沸点110℃～145℃。
所述的消泡流平剂、分散剂为BYK公司、EFKA公司、AFCONA公司助剂，包括其中的一种或几种。
触变剂为路博润公司的流变型助剂。
所述的复合光稳定剂包括其中的一种或几种：受阻酚类抗氧剂，如IRGANOX 1010、1076、1098；紫外光吸收剂和受阻胺光稳剂，如TINUVIN 928、328、384、400、292、479、152、5151、5050、5060、5236；其中既有固体类型的稳定剂，也有液体类型的稳定剂。该复合光稳定剂与聚酯树脂体系的混溶性好，不影响漆膜的透明度和颜色。
所述的有机抗菌剂选自海明斯公司和霍夫曼化学公司的有机抗菌剂，其与无机抗菌剂纳米硫化锌和纳米氧化锌共同组成长效抗菌体系。
所述的滑石粉为纳米级超细滑石粉，粒度4000目。该超细滑石粉易分散在树脂体系中，经过长期储存不凝聚，漆膜无雾影，透明度良好，提高漆膜的打磨性。
所述的纳米硫化锌、纳米氧化锌既作为抗菌剂又作为功能填料使用，控制添加量和研磨细度，当漆膜厚度小于50μm，漆膜光滑透明无色。
所述的催干剂为金属锡类催化剂，为聚酯-聚氨酯体系常用的催化剂：有机锡催干剂，二月桂酸二丁基锡。
所述的混合溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，配比为：2～3：3～6：2～4，该混合物的沸点110℃～145℃。
所述甲组分的制备方法，包括如下步骤：
(1)用80％配方量的混合溶剂溶解固体粉末复合光稳定剂，成均匀溶液；
(2)将饱和聚酯树脂、消泡流平剂、分散剂、液态光稳定剂及步骤(1)的溶液混合，在(1500-2000)r/min的转速下搅拌(25-35)分钟；然后按配方量加入纳米硫化锌、纳米氧化锌、滑石粉，在(2000-2500)r/min的转速下搅拌(40-60)分钟；
(3)将步骤(2)得到的体系用蓝式砂磨机研磨，转速(2000-2300)r/min，时间(3.5-4.5)小时，得到细度为20μm的漆料；
(4)向步骤(3)得到的漆料中加入配方量的触变剂、有机抗菌剂，分散均匀；
(5)向步骤(4)得到的漆料中加入催干剂，加入量为总质量的(0.001-0.5)％，漆膜的表干时间为(1-2)小时；
(6)对步骤(5)得到的漆料称固含量，取(1±0.1)g样品放置在(105±5)℃的烘箱中一小时，通过添加剩余的混合溶剂调整甲组分的固含量。
该耐油罩光清漆的使用方法：
(1)将分散均匀的甲组份，按比例与丙组分混合并搅拌均匀，再按配比加入乙组份(甲、乙、丙三组分的质量比是：2:1～1.3:1～2)，搅拌速度为(400-600)r/min，时间(3-5)min；混合之后的三组分涂四杯粘度在(12-18)s；然后放置，在室温下熟化(10-30)min后进行空气喷涂，干膜厚度为(15-25)μm，表面光滑平整透明。
(2)漆膜干燥固化：室温固化(25℃)，表干时间1.5小时，实干时间24小时，完全固化7天；加热固化，在室温下放置至少2小时后，可放置在(60±2)℃烘箱中，至少保持4小时，然后将试板放置于室温条件下至少保持12小时；或者，在室温下放置至少2小时后，在(80±2)℃烘箱中至少保持2小时，然后将试板放置于室温条件下至少保持12小时。
该耐油罩光清漆具有以下漆膜性能：初始光泽(60°)大于90；铅笔硬度大于HB；经锥形轴棒弯曲试验无裂痕、剥落和附着力失效；在磷酸酯液压油LD-4中浸泡30天，铅笔硬度大于2B，且漆膜无起泡、软化、裂纹、脱落和其它缺陷；当漆膜在71℃(25min)和-54℃(5min)经24个循环后，经轴棒弯曲试验，漆膜无裂纹、无脱落、附着力损失和其它漆膜缺陷。
具体实施方式
实施例1本发明耐油罩光清漆的制备工艺。
甲组份质量配比：
Figure BDA0001537168370000061
甲组分的制备工艺：
(1)酯类混合溶剂溶解固体粉末复合光稳定剂，成均匀溶液(可通过升温加速溶解，温度(40-60)℃)；
(2)将饱和聚酯树脂、消泡流平剂、分散剂、液态光稳定剂(TINUVIN 5151)及步骤(1)的溶液混合，在1500r/min的转速下搅拌均匀，时间30min；然后加入纳米硫化锌、纳米氧化锌、滑石粉，在2300r/min的转速下搅拌50min；
(3)将步骤(2)得到的漆料用蓝式砂磨机研磨，研磨转速2200r/min，时间4小时，细度为20μm；
(4)向步骤(3)得到的漆料中加入配方量的触变剂(BYK 410)、有机抗菌剂(DefrosM11)，分散均匀；
(5)向步骤(4)得到的漆料中加入催干剂二月桂酸二丁基锡0.1g，漆膜的表干时间为1.5小时；
(6)对步骤(5)得到的漆料称固含量，取(1±0.1)g样品放置在(105±5)℃的烘箱中一小时，通过添加混合溶剂(乙酸乙酯：乙酸丁酯＝1:1)调整甲组分的固含量至70％。
乙组份异氰酸酯固化剂固含量90％，异氰酸根含量大于15％。
丙组分混合酯类稀释剂：乙酸乙酯:乙酸丁酯:丙二醇甲醚醋酸酯＝1:1:1(质量比)；
甲组分:乙组分:丙组分＝2:1:1(质量比)，混合过程：将分散均匀的甲组份，与丙组分混合并搅拌均匀，再加入乙组份搅拌，搅拌速度500r/min，时间约5min；混合之后的三组分涂四杯粘度为14s；
将上述三组分混合物在室温下放置20min后进行空气喷涂；干膜厚度为(17-25)μm，表面光滑平整透明。
漆膜干燥：室温(25℃)，表干时间1.5小时；放置2小时后，在(60±2)℃烘箱中，保持5小时，取出，室温放置12小时后进行测试。
实施例2
甲组份质量配比：
Figure BDA0001537168370000071
Figure BDA0001537168370000081
甲组分的制备同实施例1，固含量65％。
漆膜制备同实施例1。
表1漆膜性能
Figure BDA0001537168370000082

Claims (8)

1.一种耐油罩光清漆，其特征在于，包括甲、乙、丙三组分，甲组份质量配比：
Figure FDA0002321968420000011
复合光稳定剂包括固体粉末光稳定剂和液体光稳定剂，
甲组份固含量：60-72％；
乙组份：异氰酸酯固化剂，固含量(70-90)％；
丙组分：混合酯类稀释剂；
甲、乙、丙三组分的质量比例是：2:1～1.3:1～2，
甲组份中的饱和聚酯树脂为包括支化结构的聚酯树脂和线性结构的聚酯多元醇树脂，所述的支化结构的聚酯树脂选自液态聚酯三元醇和四元醇，重均分子量240-1000，所述的线性结构的聚酯多元醇树脂羟基含量大于6.5％。
2.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，所述的线性结构的聚酯多元醇树脂羟基含量在7.5％以上。
3.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，乙组份中异氰酸酯固化剂为脂肪族异氰酸酯固化剂，异氰酸根含量大于10％。
4.根据权利要求3所述的耐油罩光清漆，其特征在于，乙组份中异氰酸酯固化剂为脂肪族异氰酸酯固化剂，异氰酸根含量大于15％。
5.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，丙组分混合酯类稀释剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，配比为：2～3：3～6：2～4，该混合物的沸点110℃～145℃。
6.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，所述的消泡流平剂、分散剂为BYK公司、EFKA公司、AFCONA公司的消泡流平剂、分散剂中的一种或几种；触变剂为路博润公司的流变型助剂；所述的复合光稳定剂为受阻酚类抗氧剂，紫外光吸收剂和受阻胺光稳剂中的一种或几种；所述的有机抗菌剂选自海明斯公司和霍夫曼化学公司的有机抗菌剂；所述的滑石粉为纳米级超细滑石粉，粒度4000目；所述的催干剂为金属锡类催化剂。
7.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，所述甲组分的制备方法，包括如下步骤：
(1)用80％配方量的混合溶剂溶解固体粉末复合光稳定剂，成均匀溶液；
(2)将饱和聚酯树脂、消泡流平剂、分散剂、液体光稳定剂和步骤(1)的溶液混合，在1500-2000r/min的转速下搅拌25-35分钟；然后按配方量加入纳米硫化锌、纳米氧化锌、滑石粉，在2000-2500r/min的转速下搅拌40-60分钟；
(3)将步骤(2)得到的体系用蓝式砂磨机研磨，转速2000-2300r/min，时间3.5-4.5小时，得到细度为20μm的漆料；
(4)向步骤(3)得到的漆料中加入配方量的触变剂、有机抗菌剂分散均匀；
(5)向步骤(4)得到的漆料中加入催干剂，漆膜的表干时间为1-2小时；
(6)对步骤(5)得到的漆料称固含量，取1±0.1g样品放置在105±5℃的烘箱中一小时，通过添加剩余混合溶剂调整甲组分的固含量。
8.根据权利要求1所述的耐油罩光清漆，其特征在于，该耐油罩光清漆的使用方法：
(1)将分散均匀的甲组份与丙组分混合并搅拌均匀，再按配比加入乙组份，搅拌速度为400-600r/min，时间3-5min；混合之后的三组分涂四杯粘度在12-18s；然后放置，在室温下熟化10-30min后进行空气喷涂，干膜厚度为15-25μm，表面光滑平整透明；
(2)漆膜干燥固化，室温固化：表干时间1.5小时，实干时间24小时，完全固化7天；加热固化：在室温下放置至少2小时后，可放置在60±2℃烘箱中，至少保持4小时，然后将试板放置于室温条件下至少保持12小时；或者在室温下放置至少2小时后，在80±2℃烘箱中至少保持2小时，然后将试板放置于室温条件下至少保持12小时。
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