CN115612368B - 一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法，其原料包括氢化萜烯树脂、羊毛脂、聚丙烯酸酯流平剂、多功能涂膜改良剂A、缓蚀剂B、司盘80以及氢化烷烃溶剂。所述涂料通过喷涂或者涂刷到金属表面，通过涂膜的致密性隔绝外界水、空气和腐蚀液体，起到金属防护作用；同时涂料添加有金属缓蚀剂，可阻止少量突破涂层的腐蚀介质对金属的腐蚀。经过涂覆本发明防锈透明涂料的铝合金或碳钢耐腐蚀性能好，且在‑55℃到95℃涂层均有稳定的性能。所述涂料成品不含常规防锈涂料经常添加的有害防锈剂，不含邻苯二甲酸二辛酯等常规防锈涂料的有害成分，也不含甲苯、二甲苯等常见涂料中有害溶剂，安全绿色，符合环保的要求。

Description

一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防锈涂料技术领域，尤其涉及一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法。

背景技术

目前常用的防锈涂料绝大部分为溶剂型涂料，它们在生产、施工和固化过程中会排放大量挥发性有机化合物到大气中，同时在储运安全也存在很多问题。在黑色金属长期防护领域，防锈涂料一般会采用带有防锈颜料、填料的配方。然而，带防锈颜料的防锈涂料，不透明，呈现红、绿、银等颜色，对金属外观影响大，不能用于涂层表面，而且很多含三苯等有害溶剂，不环保。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法，旨在解决现有防锈涂料成品不透明，且通常包含有害的防锈剂或者有害成分，以及制备过程会应用到有害溶剂的问题。

本发明的技术方案如下：

一种航空用脱水型防锈透明涂料，其中，其原料按照质量百分比计包括：

所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其中，所述氢化萜烯树脂为氢化萜烯树脂T120。

所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其中，所述多功能涂膜改良剂A的结构式为：

所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其中，所述缓蚀剂B的结构式为：

所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其中，所述氢化烷烃溶剂的闭口闪点为60℃-80℃。

一种如上任一所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其中，包括步骤：

将氢化萜烯树脂、羊毛脂、聚丙烯酸酯流平剂、多功能涂膜改良剂A、缓蚀剂B、司盘80以及氢化烷烃溶剂加入到反应釜中，在加热搅拌条件下进行反应，反应完成后冷却至室温，经过滤、静置消泡后即得到所述航空用脱水型防锈透明涂料。

所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其中，所述缓蚀剂B的制备工艺为：在氮气保护下，将6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺混合后升温至135℃-145℃，并在60转/分钟搅拌速度下反应5小时，之后冷却至室温即得到所述缓蚀剂B。

所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其中，所述6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺的摩尔比为1:1.05。

所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其中，所述加热搅拌条件为加热温度120℃，搅拌1小时。

一种航空用脱水型防锈透明涂料的应用，其中，将如上任一所述的航空用脱水型防锈透明涂料应用于飞机铝合金蒙皮或者大梁高强度合金钢的防腐蚀处理。

有益效果：本发明提供了一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法。所述航空用脱水型防锈透明涂料通过喷涂或者涂刷到金属表面，防止金属受到外界的侵蚀生锈，其机理是通过涂膜的致密性隔绝外界水、空气和腐蚀液体，起到金属防护作用；同时涂料添加有金属缓蚀剂，可阻止少量突破涂层的腐蚀介质对金属的腐蚀。而且本发明提供的涂料是溶剂型涂料，在金属表面有水分未干的时候，仍然可以施工，排湿气，在金属表面成膜。经过涂覆本发明防锈透明涂料的铝合金耐中性盐雾达到2000小时以上，碳钢耐盐雾腐蚀达到1000小以上，在-55℃到95℃涂层均有稳定的性能，符合波音公司铝合金重防腐标准BMS3-35和欧洲空中客车公司金属防腐剂标准AIMS09-08-003。而且，所述涂料成品不含常规防锈涂料经常添加的有害防锈剂如石油磺酸钡和二壬基萘磺酸钡盐，也不含邻苯二甲酸二辛酯等常规防锈涂料的有害成分，而且也不含甲苯、二甲苯等常见涂料中有害溶剂，安全绿色，符合环保的要求。

具体实施方式

本发明提供一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种航空用脱水型防锈透明涂料，其原料按照质量百分比计包括：

在一些实施方式中，所述氢化萜烯树脂为氢化萜烯树脂T120，在原料中的质量占比为35-50％。

氢化萜烯树脂T120是成膜剂，在金属表面成膜，能够起到隔绝氧气和水分的作用，可以保护金属；其熔点在120℃，可以保证干燥后的涂膜在环境温度在100℃不液化流动。

在一些实施方式中，所述羊毛脂在原料中的质量占比为3-5％。

羊毛脂是氢化萜烯树脂的低温改良剂，羊毛脂含有大量长碳链酯，和氢化萜烯树脂的相容性好，羊毛脂分子插入氢化萜烯的高分子链之间，削弱了氢化萜烯分子链间的应力，最终增加了氢化萜烯分子链的移动性、降低了高分子链的结晶度，从而使干燥后涂膜柔性增加，有效解决低温涂膜龟裂造成金属防锈失效的问题。同时，羊毛脂还和聚丙烯酸酯流平剂一起具有协同改进涂膜低温柔韧性的效果，在-55℃铝合金涂板不产生龟裂，弯折大于90度角度时候，弯折处的涂膜裂痕或者脱落宽度不大于1.27mm。不仅如此，羊毛脂也是有效的金属缓蚀剂。

在一些实施方式中，所述聚丙烯酸酯流平剂在原料中的质量占比为0.5-2％。

聚丙烯酸酯流平剂的作用是降低流体表面张力，防止橘皮纹和缩孔，增强涂料在金属表面的铺展性能，增强了涂料对金属搭接缝隙的渗透性能进而扩大金属保护面积；同时改进涂膜的柔韧性，改进涂膜低温性能，和羊毛脂有协同作用。

在一些实施方式中，所述多功能涂膜改良剂A为3-巯丙基三甲氧基硅烷，结构式为：

其中，-SH基团可以和金属晶体表面吸附覆盖成一个阻隔膜，防止金属受到腐蚀介质的侵蚀；与缓蚀B有协同作用，可延长金属涂板的耐盐雾性能，比单独使用效果好。

本发明实施例中，所述多功能涂膜改良剂A为3-巯丙基三甲氧基硅烷，可通过常规方法进行制备或者直接从市面购买。所述多功能涂膜改良剂A能够在涂膜溶剂挥发后，吸收空气中的水汽，其三甲氧基硅烷基团水解成三羟基硅基团和甲醇；甲醇挥发后，三羟基硅团之间发生缩聚反应，小分子联网交联成网状结构高分子，进一步增加涂膜附着力和强度，增强金属涂板的耐水性；涂层的物理强度高了，金属涂板耐腐蚀性能、耐盐雾时间也相应延长。相应的作用机理如下：

其中，R＝-CH₂CH₂CH₂SH。

在一些实施方式中，所述缓蚀剂B的结构式为：

缓蚀剂B具备两个酰胺基团，酰胺基团在金属表面形配位键吸附，形成一层稳定的金属隔离膜，阻止了腐蚀介质的入侵金属表面，延长了金属涂板的耐盐雾时间；所述缓蚀剂B和所述多功能涂膜改良剂A有协同增效作用，两种化合物作用，可以形成更加致密的隔离膜。

在一些实施方式中，所述缓蚀剂B由6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺按照摩尔比1:1.05投料比，在氮气保护下，升温至135℃-145℃，之后在60转/分钟搅拌速度下反应5小时，冷却至室温得到成品。其反应化学式为：

在一些实施方式中，所述斯盘80在原料中的质量占比为0.3-0.6％。

斯盘80的作用是提供涂料的水置换性能，就是在金属表面含水分时，喷涂所述脱水型防锈透明涂料时金属表面的水分被涂料排斥，金属不生锈，提供方便的施工性能。

在一些实施方式中，所述氢化烷烃溶剂可选择闭口闪点60℃以上的脱硫脱芳烃氢化烷烃，气味低，环保，对施工者毒性低，用来溶解配方各个组分。

具体的，所述氢化烷烃溶剂的闭口闪点在60℃-80℃范围内。

本发明实施例提供的航空用脱水型防锈透明涂料，其原料的占比可根据需要进行调整，但需要满足所有原料的占比总和为100％。

本发明实施例提供的航空用脱水型防锈透明涂料，其原料经济、容易得到，且大部分无毒无害；制成的成品不含甲苯、二甲苯等常见涂料中有害溶剂，不含常规防锈涂料经常添加的有害的防锈剂石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡盐，不含邻苯二甲酸二辛酯等常规防锈涂料的有害成分，安全绿色，符合环保的要求。而且原料之间存在协同作用，例如羊毛脂和聚丙烯酸酯流平剂具有协同改进涂膜低温柔韧性的效果，多功能涂膜改良剂A与缓蚀B有协同作用可延长金属涂板的耐盐雾性能等等。不仅如此，本发明的涂料是溶剂型涂料，在金属表面有水分未干的时候，仍然可以施工，排湿气，在金属表面成膜。

本发明实施例还提供一种航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，包括步骤：

将氢化萜烯树脂、羊毛脂、聚丙烯酸酯流平剂、多功能涂膜改良剂A、缓蚀剂B、司盘80以及氢化烷烃溶剂按比例加入到反应釜中，在加热搅拌条件下进行反应，反应完成后冷却至室温，经过滤、静置消泡后即得到所述航空用脱水型防锈透明涂料。

在一些实施方式中，所述加热搅拌条件为加热至120℃，搅拌1小时。

在一些实施方式中，各原料质量百分比为：

本发明实施例提供的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其原料的占比可根据需要进行调整，但需要满足所有原料的占比总和为100％。

在一些实施方式中，所述缓蚀剂B的制备工艺为：在氮气保护下，将6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺混合后升温至135℃-145℃，并在60转/分钟搅拌速度下反应5小时，之后冷却至室温即得到所述缓蚀剂B。

具体的，所述6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺的摩尔比为1:1.05。

所述缓蚀剂B的制备反应化学式为：

本发明实施例还提供一种航空用脱水型防锈透明涂料的应用，将所述的航空用脱水型防锈透明涂料应用于飞机铝合金蒙皮或者大梁高强度合金钢的防腐蚀处理。

本发明实施例的航空用脱水型防锈透明涂料，用于飞机铝合金蒙皮、大梁高强度合金钢的防腐蚀处理，通过喷涂或者涂刷到金属表面，溶剂挥发后可形成一种20-30μm的透明涂层，防止金属受到外界腐蚀液体的侵蚀生锈。其机理是通过涂膜的致密性隔绝外界水、空气和腐蚀液体起到金属防护作用，同时涂料添加有金属缓蚀剂，阻止少量突破涂层的腐蚀介质对金属的腐蚀。经过涂覆本航空用脱水型防锈透明涂料的铝合金耐中性盐雾达到2000小时以上，碳钢耐盐雾腐蚀达到1000小以上，在-55℃到95℃涂层均有稳定的性能。符合波音公司铝合金重防腐标准BMS3-35和欧洲空中客车公司金属防腐剂标准AIMS09-08-003。不仅如此，其成品不含甲苯、二甲苯等常见涂料中有害溶剂，不含常规防锈涂料经常添加的有害的防锈剂石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡盐，不含邻苯二甲酸二辛酯等常规防锈涂料的有害成分。

下面通过具体实施例对本发明一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法做进一步的解释说明。

实施例1羊毛脂和聚丙烯酸酯流平剂的协同作用测试

本实施例进行了羊毛脂和聚丙烯酸酯流平剂对涂膜低温柔韧性、附着力性能的试验。

按照表1所示的配方制成对比例1、对比例2、对比例3以及对比例4的四种涂料，分别喷涂到20cm×8cm的2024铝合金板上；干燥后，放到到不同温度的冰箱冷冻24小时，观察涂层表面的龟裂情况。如果不产生龟裂，同时铝板弯折大于90°角度时，弯折处的裂痕或者脱落宽度不大于1.27mm，表明该温度下的涂膜性能良好。测试方法依据BMS3-35。测试结果如表1所示：

表1

从上表可以看到，对比例1中，仅添加氢化萜烯树脂的涂料耐受低温性能不好，-10℃涂膜低温测试不合格；对比例2在对比例1的基础上添加了3.5％聚丙烯酸酯流平剂，低温性能提高了，-10℃涂膜低温性能合格，但更低的温度依然测试不合格；对比例3在对比例1基础上添加了3.5％的羊毛脂，低温性能提高至-40℃；对比例4在对比例1的基础上，添加3％的羊毛脂、0.5％聚丙酸酸酯流平剂，低温性能提高至-55℃。因此可得出结论：羊毛脂和聚丙烯酸酯流平剂都能提高氢化萜烯树脂的低温性能，两种复配以后，优于单一添加的效果。

实施例2多功能涂膜改良剂A和缓蚀剂B的的协同作用测试

本实施例进行了多功能涂膜改良剂A和缓蚀剂B的金属保护效果试验。

按照表2所示的配方制成对比例5、对比例6、对比例7以及对比例8的四种涂料，依据AIMS09-08-003标准要求制作2024铝合金涂板和碳钢涂板，放入中性盐雾箱中，涂板耐受的盐雾时间越长，对金属的防护效果越久。测试结果如表2所示：

表2

从上表可以看到，对比例5，未加多功能涂膜改良剂A和缓蚀剂B，铝合金和碳钢的耐受盐雾的能力不理想；对比例6在对比例5的基础加了3％多功能涂膜改良剂A，铝板和钢板盐雾时间都延长了；对比例7在对比例5的基础加了3％缓蚀剂B，盐雾时间比对比例5也有延长，且提升幅度比对比例6大；对比例8在对比例5的基础上，添加1％多功能涂膜改良剂A以及2％缓蚀剂B，铝合金和碳钢的盐雾时间大大延长，比单独添加的对比例6、对比例7的耐盐雾时间都要长。因此可得出结论：多功能涂膜改良剂A与缓蚀B有协同作用，可延长金属涂板的耐盐雾性能，比单独使用效果好。

实施例3航空用脱水型防锈透明涂料的性能测试

按照如下配方制备航空用脱水型防锈透明涂料实例1-3：

a.涂料实例1

b.涂料实例2

c.涂料实例3

所述涂料的制备工艺流程为：将配方中各个组分加入带有加热回流的反应釜中，加热至120℃，搅拌1小时，冷却至室温，过滤出料，静置消泡后得到所述脱水型防锈透明涂料。

将涂料实例1、涂料实例2、涂料实例3依据波音公司铝合金重防腐标准BMS3-35和欧洲空中客车公司金属防腐剂标准AIMS09-08-003(两份标准有相同的要求时，取要求指标高的标准)进行测试，测试结果如表3所示，均符合标准。

表3

综上所述，本发明提供了一种航空用脱水型防锈透明涂料及其制备方法。所述航空用脱水型防锈透明涂料通过喷涂或者涂刷到金属表面，防止金属受到外界的侵蚀生锈，其机理是通过涂膜的致密性隔绝外界水、空气和腐蚀液体，起到金属防护作用；同时涂料添加有金属缓蚀剂，可阻止少量突破涂层的腐蚀介质对金属的腐蚀。不仅如此，本发明的涂料是溶剂型涂料，在金属表面有水分未干的时候，仍然可以施工，排湿气，在金属表面成膜。经过涂覆本发明防锈透明涂料的铝合金耐中性盐雾达到2000小时以上，碳钢耐盐雾腐蚀达到1000小以上，在-55℃到95℃涂层均有稳定的性能，符合波音公司铝合金重防腐标准BMS3-35和欧洲空中客车公司金属防腐剂标准AIMS09-08-003。而且，所述涂料成品不含常规防锈涂料经常添加的有害防锈剂如石油磺酸钡和二壬基萘磺酸钡盐，也不含邻苯二甲酸二辛酯等常规防锈涂料的有害成分，而且也不含甲苯、二甲苯等常见涂料中有害溶剂，安全绿色，符合环保的要求。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种航空用脱水型防锈透明涂料，其特征在于，其原料按照质量百分比计包括：

其中，所述多功能涂膜改良剂A的结构式为：

所述缓蚀剂B的结构式为：

2.根据权利要求1所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其特征在于，所述氢化萜烯树脂为氢化萜烯树脂T120。

3.根据权利要求1所述的航空用脱水型防锈透明涂料，其特征在于，所述氢化烷烃溶剂的闭口闪点为60℃-80℃。

4.一种如权利要求1-3任一所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将氢化萜烯树脂、羊毛脂、聚丙烯酸酯流平剂、多功能涂膜改良剂A、缓蚀剂B、司盘80以及氢化烷烃溶剂加入到反应釜中，在加热搅拌条件下进行反应，反应完成后冷却至室温，经过滤、静置消泡后即得到所述航空用脱水型防锈透明涂料。

5.根据权利要求4所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂B的制备工艺为：在氮气保护下，将6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺混合后升温至135℃-145℃，并在60转/分钟搅拌速度下反应5小时，之后冷却至室温即得到所述缓蚀剂B。

6.根据权利要求5所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其特征在于，所述6-甲苯磺酰氨基己酸和十八胺的摩尔比为1:1.05。

7.根据权利要求4所述的航空用脱水型防锈透明涂料的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌条件为加热温度120℃，搅拌1小时。

8.一种航空用脱水型防锈透明涂料的应用，其特征在于，将如权利要求1-3任一所述的航空用脱水型防锈透明涂料应用于飞机铝合金蒙皮或者大梁高强度合金钢的防腐蚀处理。