CN114032009A - 一种石墨烯隐身蒙皮底漆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯隐身蒙皮底漆及其制备方法和应用，属于防腐技术领域，解决了现有飞机外表蒙皮涂层易腐蚀、硬度低、韧性差、耐温变性差，容易产生裂纹和飞机屏蔽雷达波等技术问题。本发明公开的石墨烯隐身蒙皮底漆成分中的双酚A型环氧树脂可给涂层提供优异的耐盐雾性和附着力，石墨烯改性分散液大大改善了漆膜的硬度、耐冲击性、柔韧性和耐盐雾性，同时提供漆膜良好的导静电性，采用耐候性好的钛白粉作为着色颜料，提供漆膜良好的遮盖力；可延长飞机蒙皮材料的使用寿命，赋予飞机电磁波吸收性能，也可适用于有屏蔽需要的其他飞行器等。
Description
技术领域
本发明属于防腐技术领域，具体涉及一种石墨烯隐身蒙皮底漆及其制备方法和应用。
背景技术
飞机外表蒙皮涂层，不仅是飞机的外观装饰材料，而且还是延长飞机使用寿命、保证安全飞行的飞机结构的重要材料。飞机在飞行过程中会遭遇到高空骤冷骤热温差变化和高速气流的强烈冲击，飞机在起飞或降落过程中可能遇到沙石的碰撞等恶劣环境。传统的飞机蒙皮漆一般都具备较好的户外耐候性、一定的防腐蚀性，但普遍存在低温环境下漆膜抗冲击性差的缺点，这就导致遇到空气中的杂质撞击时便会产生裂纹，在裂纹处产生腐蚀现象，因而失去对基材的附着力，造成漆膜脱落。同时，在一些军用飞机中又需要屏蔽雷达波的需要，所以，如何研制同时具有隐身功能和良好力学性能和抗腐蚀性能的保护蒙皮成为亟待研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯隐身蒙皮底漆及其制备方法和应用，用以解决现有飞机外表蒙皮涂层易腐蚀、硬度低、韧性差、耐温变性差，容易产生裂纹和飞机屏蔽雷达波等技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种一种石墨烯隐身蒙皮底漆，包括A组分和B组分；
所述A组分，以质量百分比计，其成分包括：环氧树脂28％-37％，石墨烯改性分散液5％-10％，分散剂0.2％-0.5％，偶联剂0.3％-0.7％，流变助剂0.3％-1.2％，着色颜料13％-20％，体质填料5％-12％，防腐填料13％～27％，稀释剂9％-15％。
所述石墨烯改性分散液包括：石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐BYK-9076和二甲苯和丁酯；所述B组分为固化剂。
进一步地，所述A组分和B组分的用量比为(100：10)～(100:16)；所述防腐填料包括磷酸锌和三聚磷酸铝；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为(1～3)：(4～6)：(85～91)；所述所述二甲苯和丁酯的混合溶液中二甲苯和丁酯的用量比为(4～7)：(1～3)。
进一步地，所述磷酸锌的质量百分比为6％-12％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为7％-15％。
进一步地，所述稀释剂包括二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇；所述二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇的用量比为(6～8)：(0～2)：(0～3)。
进一步地，所述固化剂为脂环胺、芳香胺、聚酰胺或苯酚胺；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44或双酚A型环氧树脂E-20；所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚物的混合溶液或含酸性基团的共聚物溶液；所述偶联剂可以为硅烷偶联剂KH-560、187偶联剂、1121偶联剂；所述流变助剂为聚酰胺蜡粉、气相二氧化硅和有机膨润土中的一种或多种。
进一步地，所述着色颜料为炭黑、酞青蓝、柠檬黄、钼铬红、KC红或钛白粉中的一种或者多种复配；所述体质填料为硅微粉、滑石粉、重钙或沉淀硫酸钡。
本发明还公开了上述石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将环氧树脂进行搅拌，随后依次加入石墨烯分散液、分散剂、偶联剂、流变助剂、着色颜料、体质填料、防腐填料和稀释剂，得到A组分混合浆料；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，随后搅拌加入B组分固化剂后，过滤得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
进一步地，步骤1中，搅拌速度为500-600转/分钟。搅拌时间为20-30分钟；步骤2中，混合浆料研磨至细度分散至40μm以下后进行搅拌，搅拌速度为900-1200转/分钟，搅拌时间为20-30分钟。
本发明还公开了上述墨烯隐身蒙皮底漆的应用，该石墨烯隐身蒙皮底漆用来进行飞行器外表面的防护。
进一步地，该石墨烯隐身蒙皮底漆用来进行飞机外表面的防护。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其成分A组分和B组分，其中A组分包括环氧树脂、石墨烯改性分散液、分散剂、偶联剂、流变助剂、着色颜料、体质填料、防腐填料和稀释剂，其中环氧树脂的可给涂层提供优异的耐盐雾性和附着力；石墨烯改性分散液是由石墨烯经过特殊工艺加工而成的分散液，具备石墨烯良好的导电性、韧性、屏蔽性和硬度，本发明中加入石墨烯改性分散液大大改善了漆膜的硬度、耐冲击性、柔韧性和耐盐雾性，同时提供漆膜良好的导静电性；采用耐候性好的钛白粉作为着色颜料，提供漆膜良好的遮盖力；采用三聚磷酸铝、磷酸锌及沉淀硫酸钡作为防腐填料和体质填料，不仅可以降低产品成本，还可提供满足飞机用石墨烯隐身蒙皮底漆的性能要求，防止涂料结块及涂膜开裂；分散剂的加入，可以提高颜填料的润湿和分散，缩短研磨时间；自配稀释剂二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇的加入，可以调整漆液的粘度和干燥速度。
本发明还公开了上述石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，由于主要用于中至高极性溶剂涂料体系，可在生产过程中任何阶段加入且不需要另行添加化学活性剂的流变助剂，该方法操作简单，经济环保，易于大规模生产。
本发明好公开了上述石墨烯隐身蒙皮底漆的应用，主要用于飞机蒙皮的涂装和保护，可延长飞机蒙皮材料的使用寿命，赋予飞机电磁波吸收性能，也可适用于有屏蔽防腐需要的其他飞行器等。
具体实施方式
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
实施例1
一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将双酚A型环氧树脂E-20加入到容器中，在500转/分钟下进行搅拌，搅拌20分钟后，随后依次加入石墨烯分散液、BYK-110分散剂、KH-560偶联剂、SD-2有机膨润土、钛白粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌和三聚磷酸铝和稀释剂，搅匀均匀至无干粉，得到100Kg的A组分混合浆料；其中稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇，用量比为7:2:1；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐BYK-9076和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为3：6：91；所述二甲苯和丁酯的用量比为7：3；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，浆液细度分散至40μm以下后，在中速搅拌下900转/分钟，加入16Kg聚酰胺，将配方量剩余稀释剂加入，在1000转/分钟下搅拌30分钟随后搅拌、过滤后得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
该石墨烯隐身蒙皮底漆的A组分成分及其含量为：双酚A型环氧树脂E-2030％，石墨烯改性分散液7％，BYK-1100.4％，KH-5600.3％，有机膨润土SD-20.5％，钛白粉18.6％，沉淀硫酸钡10％，磷酸锌8％，三聚磷酸铝14％，稀释剂11.2％。其中，所述磷酸锌的质量百分比为10％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为14％。
实施例2
一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将双酚A型环氧树脂E-44加入到容器中，在550转/分钟下进行搅拌，搅拌25分钟后，随后依次加入石墨烯分散液、低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚物的混合溶液的分散剂、迈图187偶联剂、气相二氧化硅、钛白粉和酞青蓝、重钙、磷酸锌和三聚磷酸铝和稀释剂，搅匀均匀至无干粉，得到100Kg的A组分混合浆料；其中稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇，用量比为8：2：3；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐BYK-9076和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为3：4：89；所述二甲苯和丁酯的用量比为4：3；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，浆液细度分散至40μm以下后，在中速搅拌下1000转/分钟，加入10Kg聚酰胺，将配方量剩余稀释剂加入，在1200转/分钟下搅拌25分钟随后搅拌、过滤后得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
该石墨烯隐身蒙皮底漆的A组分成分及其含量为：双酚A型环氧树脂E-4437％，石墨烯改性分散液5％，低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚物的混合溶液的分散剂0.5％，迈图187偶联剂0.5％，气相二氧化硅0.3％，钛白粉和酞青蓝13.8％，重钙10％，磷酸锌8％，三聚磷酸铝13％，稀释剂11.9％。其中，所述磷酸锌的质量百分比为6％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为15％。
实施例3
一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将双酚A型环氧树脂E-51加入到容器中，在600转/分钟下进行搅拌，搅拌30分钟后，随后依次加入石墨烯分散液、含酸性基团的共聚物溶液的分散剂、海明斯1121偶联剂、有机膨润土、钛白粉、滑石粉、磷酸锌和三聚磷酸铝和稀释剂，搅匀均匀至无干粉，得到100Kg的A组分混合浆料；其中稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇，用量比为6：2:：3；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐BYK-9076和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为3：4：89；所述二甲苯和丁酯的用量比为4：3；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，浆液细度分散至40μm以下后，在中速搅拌下1000转/分钟，加入13Kg聚酰胺，将配方量剩余稀释剂加入，在900转/分钟下搅拌30分钟随后搅拌、过滤后得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
该石墨烯隐身蒙皮底漆的A组分成分及其含量为：双酚A型环氧树脂E-5128％，石墨烯改性分散液8％，含酸性基团的共聚物溶液的分散剂0.2％，海明斯1121偶联剂0.7％，有机膨润土1.0％，钛白粉13％，滑石粉12％，磷酸锌9％，三聚磷酸铝18％，稀释剂10.1％。其中，所述磷酸锌的质量百分比为6％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为15％。
实施例4
一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将双酚A型环氧树脂E-20加入到容器中，在500转/分钟下进行搅拌，搅拌20分钟后，随后依次加入石墨烯分散液、BYK-110分散剂、KH-560偶联剂、SD-2有机膨润土、钛白粉、硅微粉、磷酸锌和三聚磷酸铝和稀释剂，搅匀均匀至无干粉，得到100Kg的A组分混合浆料；其中稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇，用量比为7:2:1；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐BYK-9076和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为1：5：85；所述二甲苯和丁酯的用量比为2：1；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，浆液细度分散至40μm以下后，在中速搅拌下900转/分钟，加入16Kg聚酰胺，将配方量剩余稀释剂加入，在1000转/分钟下搅拌30分钟随后搅拌、过滤后得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
该石墨烯隐身蒙皮底漆的A组分成分及其含量为：双酚A型环氧树脂E-2030％，石墨烯改性分散液7％，BYK-1100.4％，KH-5600.3％，有机膨润土SD-20.5％，钛白粉18.8％，硅微粉5％，磷酸锌8％，三聚磷酸铝14％，稀释剂15％。其中，所述磷酸锌的质量百分比为12％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为15％。
对实施例1制备得到的石墨烯隐身蒙皮底漆进行性能测试，测试附着力、柔韧性、冲击强度、低温冲击的漆膜在马口铁板上制备，测试打磨性的漆膜在普通低碳钢板(70mm×150mm×1mm)上制备，测试耐水性、耐15号航空液压油的漆膜均在阳极氧化或化学氧化处理的铝板(75mm×150mm×1mm)上制备，测试耐盐雾性、耐丝状腐蚀在阳极氧化或化学氧化处理的铝板(150mm×250mm×1mm)上制备，涂层厚度20-25μm。干燥7d后测定。表1所示为石墨烯隐身蒙皮底漆的性能测试数据，由表1可以看出漆膜不仅硬度高、韧性好、同时具有良好的耐盐雾性和耐丝状腐蚀性。
表1石墨烯隐身蒙皮底漆性能测试试验结果
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，包括A组分和B组分；
所述A组分，以质量百分比计，其成分包括：环氧树脂28％-37％，石墨烯改性分散液5％-10％，分散剂0.2％-0.5％，偶联剂0.3％-0.7％，流变助剂0.3％-1.2％，着色颜料13％-20％，体质填料5％-12％，防腐填料13％～27％，稀释剂9％-15％；
所述石墨烯改性分散液包括：石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐和二甲苯和丁酯；所述B组分为固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，所述A组分和B组分的用量比为(100：10)～(100:16)；所述防腐填料包括磷酸锌和三聚磷酸铝；所述石墨烯改性分散液中的石墨烯粉末、高分子量共聚物的烷基铵盐和二甲苯和丁酯的混合溶液的用量比为(1～3)：(4～6)：(85～91)；所述所述二甲苯和丁酯的混合溶液中二甲苯和丁酯的用量比为(4～7)：(1～3)。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，所述磷酸锌的质量百分比为6％-12％，所述三聚磷酸铝的质量百分比为7％-15％。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，所述稀释剂包括二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇；所述二甲苯、丙二醇甲醚和正丁醇的用量比为(6～8)：(0～2)：(0～3)。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，所述固化剂为脂环胺、芳香胺、聚酰胺或苯酚胺；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44或双酚A型环氧树脂E-20；所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚物的混合溶液或含酸性基团的共聚物溶液；所述偶联剂可以为硅烷偶联剂KH-560、187偶联剂、1121偶联剂；所述流变助剂为聚酰胺蜡粉、气相二氧化硅和有机膨润土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆，其特征在于，所述着色颜料为炭黑、酞青蓝、柠檬黄、钼铬红、KC红或钛白粉中的一种或者多种复配；所述体质填料为硅微粉、滑石粉、重钙或沉淀硫酸钡。
7.权利要求1～6中任意一项所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将环氧树脂进行搅拌，随后依次加入石墨烯分散液、分散剂、偶联剂、流变助剂、着色颜料、体质填料、防腐填料和稀释剂，得到A组分混合浆料；
步骤2：将A组分混合浆料进行研磨，随后搅拌加入B组分固化剂后，过滤得到一种石墨烯隐身蒙皮底漆。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆的制备方法，其特征在于，步骤1中，搅拌速度为500-600转/分钟；搅拌时间为20-30分钟；步骤2中，混合浆料研磨至细度分散至40μm以下后进行搅拌，搅拌速度为900-1200转/分钟，搅拌时间为20-30分钟。
9.权利要求1～6中任意一项所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆的应用，其特征在于，该石墨烯隐身蒙皮底漆用来进行飞行器外表面的防护。
10.权利要求1～6中任意一项所述的一种石墨烯隐身蒙皮底漆的应用，其特征在于，该石墨烯隐身蒙皮底漆用来进行飞机外表面的防护。
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