一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆的制作方法

本发明涉及功能涂料领域，尤其是航空用功能涂料领域，更具体地涉及一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆。

背景技术：

目前，国外先进飞机广泛使用的高固体分和水基的环氧防腐底漆，具有长寿命、高涂层质量、高度环保的特征，代表了未来航空涂料的发展方向。国内各型飞机使用的涂层材料仍然普遍采用传统的溶剂型高voc含量涂料和含铬酸盐涂料的涂层系统；同时，国内飞机生产商提出，现有型号铜管上使用防护底漆存在柔韧性差、使用寿命短、返修频率高等问题，急需一款国产替代品。因此，研发一种高效、绿色环保的防护底漆是飞机涂料发展的必然趋势。

由于环氧树脂对金属基材有很强的附着力、耐水性、热稳定性，对恶劣的腐蚀环境有较好的综合防腐性能，能够有效延长有色金属的使用寿命，被广泛应用于船舶行业、汽车行业、建筑行业、航空航天等领域。现有的环氧树脂体系涂料的主要缺点是脆性大，反冲击性差，很难实现低膜厚、高耐腐蚀性与优良的反冲击性能之间的协调统一，尤其是对于高速运行的飞机来说，其机头位置承受的冲击力远大于其他位置，反冲击性能差会是飞机飞行过程中一个巨大的安全隐患。而聚氨酯改性环氧树脂在环氧树脂的分子链上接入了氨基甲酸酯链，提高了环氧树脂的柔韧性，同时采用聚酰胺与改性胺复配的固化体系，可以很好的提高底漆在基材上的附着力、柔韧性和冲击强度。因此，聚氨酯改性环氧底漆具有广阔的市场应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有型号飞机蒙皮及铜管用防护底漆存在的上述问题，提供一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆作为替代产品，本发明的聚氨酯改性环氧底漆在低膜厚(15-20μm)下，具有良好的机械性能、耐环境性能以及高耐腐蚀性，可以满足铝合金、铜管、复合材料等不同基材表面防护的需求，降低材料重量，延长材料使用寿命。

本发明的另一个目的是提供上述无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆的制备方法。

本发明的技术方案是：提供一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆，由a组分、b组分和c组分组成，所述b组分是固化剂，按照重量份数计包括聚酰胺固化剂70-80份，改性胺固化剂10-20份，环氧固化剂促进剂3-8份；所述c组分包括2-6重量份的偶联剂；所述a组分按照重量份数计，包括以下各组分：

作为优选，所述聚氨酯改性环氧树脂为长链环氧树脂，由含羟基聚醚、二甲苯、芳香族异氰酸酯、抗变色剂、二月桂酸二丁基锡、苯甲酰氯、环氧树脂二甲苯在溶剂中反应制得。

作为优选，所述消光浆由双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、活性稀释剂、消光粉在酯类溶剂中混合制得。

作为优选，所述填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、三氧化二铝、硬脂酸锌、硅藻土、空心微珠、有机膨润土中的两种或者多种。

作为优选，所述颜料包括环保型防锈颜料和着色颜料。

作为优选，所述助剂包括消泡剂、润湿分散剂、抗氧剂、紫外吸收剂。

制备上述无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆的方法，包括以下步骤：

(1)制备a组分：将聚氨酯改性环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂和溶剂依次加入调漆罐内，高速分散15～30min，低速搅拌下依次加入防锈颜料、着色颜料、填料、抗氧剂、紫外吸收剂，高速分散30～60min，得混合浆料；然后对混合浆料进行研磨至细度≤15μm，加入消光浆，分散30～60min，至细度≤20μm，调整不挥发物含量在70％-75％，即得a组分；

(2)制备b组分：将聚酰胺固化剂、改性胺固化剂、环氧固化促进剂和酯类溶剂混合，搅拌20-40min，控制不挥发物含量在70-72％，即得b组分；

(3)制备c组分：将偶联剂和酯类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂混合，搅拌5-10min，控制不挥发物含量在每100ml不超过25mg，即得c组分；

(4)施工前的混合：将分别制备的a组分、b组分和c组分充分混合，无需熟化，即得无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆。

所述聚氨酯改性环氧底漆采用常规空气喷涂和静电喷涂。

作为优选，所述常规空气喷涂时a组分、b组分和c组分的重量份数比为7:1:3；所述静电喷涂时a组分、b组分和c组分的重量份数比为7:1:2。

作为优选，所述聚氨酯改性环氧底漆喷涂干膜厚度为15-20μm。

本发明的有益效果是：

1.本发明的环氧底漆具有绿色环保、长效防护以及良好的施工性能等特点。

2.本发明的环氧底漆在低膜厚(15-20μm)下，仍旧表现出良好的机械性能、耐环境性能以及高耐腐蚀性，可以满足铝合金、铜管、复合材料等不同基材表面防护的需求，降低材料重量，延长材料使用寿命。

3.本发明的环氧底漆已经成功应用在飞机、汽车、机车、深海载人潜水器等领域，产生了可观的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行进一步阐述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明a组分中聚氨酯改性环氧树脂的具体制备方法为：将15-25份的含羟基聚醚与3-6份二甲苯加入到反应釜中，加热到120-140℃，回流脱水2h。回流完毕后，降温至40℃，依次加入3-8份芳香族异氰酸酯，适量的抗变色剂、二月桂酸二丁基锡、苯甲酰氯以及10-20份二甲苯，充分搅拌均匀后，通入氮气保护，在80-90℃反应3-5h后，再加入20-30份环氧树脂(提前在120℃下真空脱水2h)、10-20份二甲苯、适量的抗变色剂和二月桂酸二丁基锡，充分搅拌均匀后，升温至80-90℃，反应3-5h后，加入10-15份醋酸丁酯、5-10份正丁醇，在80-90℃下，保温反应1-2h，得到透明液体，降温至40℃以下，过滤、包装即可。其中，

本发明制备聚氨酯改性环氧树脂所需的原料中，所述的含羟基的聚醚为分子量一般在1000、2000聚醚，优选分子量为2000的聚醚；所述的异氰酸酯单体为tdi、ipdi、mdi、h12mdi中的一种或两种；所述的环氧树脂为6101、634、638、der-332、gy250中的一种或两种。

本发明a组分中消光浆具体制备工艺如下：将100重量份的双酚a型环氧树脂依次加入10-20重量份双酚f型环氧树脂、10-20重量份的活性稀释剂、10-20重量份的酯类溶剂，搅拌时间以充分搅拌均匀为宜，一般搅拌时间为15-30min，搅拌过程中控制高速分散机的转速实现物料产生旋涡即可，经充分搅拌均匀后，加入15-25份消光粉，高速分散1-4h，分散过程中，控制消光浆的温度在45℃以下、细度小于20μm，并调整其不挥发含量在70-75％后，过滤包装即可。

本发明制备消光浆所需原料中，所述的双酚a型环氧树脂是e-12、e-20、e-35、e-44、e51中的一种或者多种；所述的双酚f型环氧树脂是npef-170、epalloy8220、epalloy8220e、epalloy8230、epikote862中的一种或者多种；所述的活性稀释剂是5748、660、6360、nc-513、nc-514、erisysge-31中的一种或者多种；所述的消光粉为c803、ok500、ml-386d、3600中的一种。

本发明a组分中的溶剂包括3-6份酯类溶剂和2-5份酮类溶剂；b组分还包括5-10份酯类溶剂；c组分还包括50-70份酯类溶剂、20-30份酮类溶剂和8-15份醇类溶剂。其中，酯类溶剂为醋酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸正丁酯、异丁酸异丁酯、醋酸叔丁酯﹑丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的混合物；酮类溶剂为甲基异丁基甲酮、甲基正戊基酮中的一种或者两种；醇类溶剂为正丁醇、异丙醇中的一种或两种。

本发明的防锈颜料是钼酸锌、磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、有机缓蚀剂中的两种或者多种。

本发明的颜料为r930钛白粉及巴斯夫各色颜料。

本发明的消泡剂为改性聚硅氧烷类或聚醚类溶液中的一种或两种混合物。

本发明的润湿分散剂为改性聚氨酯高聚物溶液或改性聚丙烯酸酯溶液中的一种或两种混合物。

本发明的抗氧剂为168、626、1010、1076、3114中的一种或多种。

本发明的紫外吸收剂为uv531、uv328、uv-p中的一种或多种。

本发明的聚酰胺固化剂是versamid125、versamid140、ancamide2353、ancamide351a中的一种或者多种。

本发明的改性胺固化剂是eh-3895l、eh-451k、jh5325、jh5472中的一种或者多种。

本发明的环氧促进固化剂是ancaminek54、dmp-30、op-8658中的一种或者多种。

本发明的偶联剂为kh550、kh560、kh570、kh125中的一种或者多种。

本发明的无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆的施工工艺如下：无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆在铝合金基材上施工时，要先依次进行溶剂(丙酮或丁酮)清洗、碱洗除油、三酸脱氧等前处理，然后可以采用阿洛丁1200s化学转化膜、阿洛丁1500化学转化膜、硫酸阳极化或铬酸阳极化中的任意一种方法进行表面处理；需要指出的是：铝合金板前处理工序中的碱洗除油、三酸脱氧和冲洗操作一定要充分，避免处理完的铝合金表面有杂质或缺陷，影响涂料与基材之间的附着力以及基材的使用寿命。对于铜管、复合材料等基材，经过机械打磨、溶剂擦拭后即可施工。

本发明的无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆采用普通空气喷涂时，喷枪喷嘴尺寸优选范围为0.8-1.2mm、喷枪雾化压力优选范围为2.0-3.0bar，施工涂-4杯粘度优选范围为12-17s。

本发明的无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆采用静电喷涂时，喷枪喷嘴尺寸优选范围为1.0-1.5mm、进流量压力优选范围为2-3bar、出流量压力优选范围为0.5-1.0bar、喷枪雾化压力优选范围为3.0-4.5bar，施工涂-4杯粘度优选范围为17-23s。

【实施例1】

1.一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆由a、b、c三组分组成，各组分原料质量比如下：

(1)a组分按照重量比为：聚氨酯改性环氧树脂27份，环保型防锈颜料15份，着色颜料14份，消泡剂0.1份，润湿分散剂1份，功能性填料6份，抗氧剂0.05份，紫外吸收剂0.1份，酯类溶剂3份，酮类溶剂4份，消光浆29.75份。

(2)b组分按照重量比为：聚酰胺固化剂76份，改性胺固化剂14份，环氧固化促进剂4份，醋酸叔丁酯6份。

(3)c组分按照重量比为：异丙醇10份，醋酸叔丁酯15份，异丁酸异丁酯15份，醋酸正丁酯35份，偶联剂5份。

其中，上述a组分中的消光浆为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、活性稀释剂、酯类溶剂、消光粉按照重量比10:(1-2):(1-2):(1-2):(15-25)混合而成，该消光浆的不挥发含量在(70-75)％，细度小于20μm；环保型防锈颜料为钼酸锌、改性磷酸锌、改性三聚磷酸铝按重量比4:2:1复配而成；功能性填料为滑石粉、硫酸钡、空心微珠、有机膨润土按重量比3:2:1:0.5复配而成。

2.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆制备方法：

(1)制备a组分：按照配方量依次加入聚氨酯改性环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂和溶剂，高速分散(10～15)min，低速搅拌下依次加入环保型防锈颜料、着色颜料、功能性填料、抗氧剂、紫外吸收剂，高速分散(30～60)min。采用棒销式砂磨机对其进行研磨，直至细度达到15μm以下，再补加配方量的消光浆，高速分散(30～60)min，并用溶剂调整不挥发物含量在70％-75％，细度达到20μm以下，过滤、包装为a组分。

(2)制备b组分和c组分：按照配方量依次加入所需原料，充分搅拌均匀，其中，b组分搅拌时间为(20-40)min，c组分搅拌时间为(5-10)min，生产过程中控制b组分的不挥发物含量在(70-72)％，c组分的不挥发物含量：每100ml不超过25mg，过程检验合格后，即可过滤包装。

(3)施工前混合：将a、b、c三组分按照重量比7:1(2-3)充分混合均匀，无需熟化时间，可直接过滤后喷涂。

3.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆施工工艺

在铝合金基材上施工时，要先依次进行溶剂(丙酮或丁酮)清洗、碱洗除油、三酸脱氧等前处理，然后可以采用阿洛丁1200s化学转化膜、阿洛丁1500化学转化膜、硫酸阳极化或铬酸阳极化中的任意一种方法进行表面处理；对于铜管、复合材料等基材，经过机械打磨、溶剂擦拭后即可施工。施工时，无需熟化时间，可直接过滤喷涂。

施工方式为空气喷涂和静电喷涂。

【实施例2】

1.一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆由a、b、c三组分组成，各组分原料质量比如下：

(1)a组分按照重量比为：聚氨酯改性环氧树脂26份，环保型防锈颜料15份，着色颜料14份，消泡剂0.05份，润湿分散剂1份，功能性填料8份，抗氧剂0.05份，紫外吸收剂0.1份，酯类溶剂3份，酮类溶剂4份，消光浆28.8份。

(2)b组分按照重量比为：聚酰胺固化剂75份，改性胺固化剂15份，环氧固化促进剂4份，醋酸叔丁酯6份。

(3)c组分按照重量比为：异丙醇10份，醋酸叔丁酯15份，异丁酸异丁酯15份，醋酸正丁酯35份，偶联剂5份。

其中，上述a组分中的消光浆为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、活性稀释剂、酯类溶剂、消光粉按照重量比10:(1-2):(1-2):(1-2):(15-25)混合而成，该消光浆的不挥发含量在(70-75)％，细度小于20μm；环保型防锈颜料为钼酸锌、改性磷酸锌、有机缓蚀剂按重量比8:5:1复配而成；功能性填料为滑石粉、硫酸钡、空心微珠、有机膨润土按重量比3:2:1:0.4复配而成。

2.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆制备方法：同实施例1。

3.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆施工工艺：同实施例1。

【实施例3】

1.一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆由a、b、c三组分组成，各组分原料质量比如下：

(1)a组分按照重量比为：聚氨酯改性环氧树脂25份，环保型防锈颜料14份，着色颜料14份，消泡剂0.05份，润湿分散剂1份，功能性填料8份，抗氧剂0.05份，紫外吸收剂0.1份，酯类溶剂3份，酮类溶剂4份，消光浆30.8份。

(2)b组分按照重量比为：聚酰胺固化剂75份，改性胺固化剂14份，环氧固化促进剂5份，醋酸叔丁酯6份。

(3)c组分按照重量比为：异丙醇10份，醋酸叔丁酯15份，异丁酸异丁酯15份，醋酸正丁酯35份，偶联剂5份。

其中，上述a组分中的消光浆为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、活性稀释剂、酯类溶剂、消光粉按照重量比10:(1-2):(1-2):(1-2):(15-25)混合而成，该消光浆的不挥发含量在(70-75)％，细度小于20μm；环保型防锈颜料为钼酸锌、磷酸锌、有机缓蚀剂按重量比8:4:1复配而成；功能性填料为滑石粉、硫酸钡、空心微珠、有机膨润土按重量比3:2:2:0.5复配而成。

2.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆制备方法：同实施例1。

3.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆施工工艺：同实施例1。

【实施例4】

1.一种无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆由a、b、c三组分组成，各组分原料质量比如下：

(1)a组分按照重量比为：聚氨酯改性环氧树脂23.5份，环保型防锈颜料13份，着色颜料14份，消泡剂0.05份，润湿分散剂1份，功能性填料10份，抗氧剂0.05份，紫外吸收剂0.1份，酯类溶剂3份，酮类溶剂4份，消光浆31.3份。

(2)b组分按照重量比为：聚酰胺固化剂73份，改性胺固化剂16份，环氧固化促进剂5份，醋酸叔丁酯6份。

(3)c组分按照重量比为：异丙醇10份，醋酸叔丁酯15份，异丁酸异丁酯15份，醋酸正丁酯35份，偶联剂5份。

其中，上述a组分中的消光浆为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、活性稀释剂、酯类溶剂、消光粉按照重量比10:(1-2):(1-2):(1-2):(15-25)混合而成，该消光浆的不挥发含量在(70-75)％，细度小于20μm；环保型防锈颜料为钼酸锌、改性磷酸锌、改性三聚磷酸铝按重量比6:3:1.5复配而成；功能性填料为滑石粉、硫酸钡、空心微珠、三氧化二铝、有机膨润土按重量比2:2:1:1:0.3复配而成。

2.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆制备方法：同实施例1。

3.无铬高固体含量聚氨酯改性环氧底漆施工工艺：同实施例1。

上述实施例1-4的漆膜综合性能试验数据见表1。

表1实施例1-4的漆膜综合性能试验数据

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除