專利名稱：無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米技術(shù)和腐蝕防護(hù)技術(shù)，具體為ー種具有高耐蝕性的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧涂料由于有良好的耐熱性、耐化學(xué)介質(zhì)性、耐油性，在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它能減緩或阻止大氣環(huán)境中的水分、氧、鹽霧、酸霧及機(jī)用液體對(duì)飛機(jī)基體的腐蝕。目前，鉻酸鍶、鉻酸鋅等鉻酸鹽是飛機(jī)底漆中主要防銹顏料，用量一般在底漆總量的 IOwt % -20wt%。如現(xiàn)用飛機(jī)鋅黃環(huán)氧底漆，在底漆的基料中含有IOwt % -25wt%的鋅鉻黃。鉻酸鹽是有毒、致癌的物質(zhì)，在エ業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)人體健康和環(huán)境造成危害。限制鉻酸鹽使用的法令已陸續(xù)在各行各業(yè)出臺(tái)，大力開(kāi)發(fā)無(wú)鉻的航空涂料是必然趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有良好耐蝕性能的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的防銹顏料采用有毒、致癌的鉻酸鹽，對(duì)人體健康和環(huán)境造成危害等問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，由以下兩組分構(gòu)成按重量份數(shù)計(jì)，組分ー包括以下組分和含量環(huán)氧樹(shù)脂10-90 (優(yōu)選為35 75)；納米漿O. 2-35 (優(yōu)選為O. 5 2O)；著色顏料0-40 (優(yōu)選為0 30)；有機(jī)緩蝕劑O. 01-5(優(yōu)選為0. 5 3);防銹顏料5-40 (優(yōu)選為8 40)；填料0-20 (優(yōu)選為0 10)；助劑O. 5-5 (優(yōu)選為0. 5 3);溶劑5-35 (優(yōu)選為10 30)；按重量份數(shù)計(jì)，組分ニ包括以下組分和含量固化劑50-100(優(yōu)選為60 100)；溶劑0-50 (優(yōu)選為:0 40)；組分一與組分ニ的配比為(100 I) (100 80)，優(yōu)選配比為(100 20) (100 70)。所述無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂或兩者混合物，固化劑為胺類固化劑。胺類固化劑為脂肪族胺、芳香胺、脂環(huán)族胺、胺改性固化劑或酰胺類固化劑，其中脂肪族胺，如こニ胺、ニこ烯三胺、三こ烯四胺或四こ烯五胺等；芳香胺，如間苯ニ胺或間苯ニ甲胺等；脂環(huán)族胺，如異佛爾酮ニ胺、4，V - ニ胺基ニ環(huán)己基甲烷或雙(4-氨基-3-甲基環(huán)己烷基)甲烷等；胺改性固化劑，如胺加成物固化劑(煙臺(tái)奧利福化工有限公司的590、591、593、長(zhǎng)沙市化工研究所的810固化劑)或曼尼期堿(Mannich)加成多胺固化劑(長(zhǎng)沙市化工研究所T31、美國(guó)卡德萊公司NX-2020、NX_2040固化劑)；酰胺類固化劑，如上海開(kāi)林造漆廠200、300、650或651型號(hào)的聚酰胺，天津燕海化學(xué)有限公司的 ΤΥ-200、ΤΥ-203、ΤΥ-300、ΤΥ-3051、ΤΥ-600、ΤΥ-650 或 ΤΥ651 等。所述無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的有機(jī)緩蝕劑是硝基化合物。有機(jī)緩蝕劑是間硝基月桂酸鋅(鈣)、對(duì)硝基月桂酸鋅(鈣)、間硝基軟脂酸鋅(鈣)、對(duì)硝基軟脂酸鋅(鈣)、間硝基硬脂酸鋅(鈣)、對(duì)硝基硬脂酸鋅(鈣)或?qū)ο趸夤鹚徜\(鈣)等。有機(jī)緩蝕劑可以抵制由于涂料施工時(shí)的閃銹發(fā)生，與防銹顏料一起使用有協(xié)同防腐蝕作用。所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的防銹顏料是指含鍶的磷酸鹽，或含鍶的磷酸鹽與含鋅的磷酸鹽、含鋁的磷酸鹽的混合物。含鍶的磷酸鹽,如德國(guó)Heubach公司的HEUC0PH0S SRPP或HEUC0PH0S SAPP等；含鋅的磷酸鹽，如正磷酸鋅或多聚磷酸鋅等；含鋁的磷酸鹽，如三聚磷酸鋁等。本發(fā)明中，防銹顏料在水中溶出后在涂層與金屬界面會(huì)形成磷化膜，起到防腐蝕作用。所述納米漿指的是中科納米涂料技術(shù)(蘇州)有限公司生產(chǎn)的Nanos型納米漿；還可以采用中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的發(fā)明專利(專利號(hào)ZL01128270. 3)中提到的納米漿；或者，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的發(fā)明專利(專利號(hào)ZL01138874.9)中提到的納米漿。所述溶劑為涂料的常用溶劑，如甲苯、ニ甲苯、丙酮、甲こ酮、環(huán)己酮、正丁醇或異
丙醇等。所述著色顔料為涂料常用顔料，如鈦白粉、氧化鋅或鋅鋇白等。所述填料為涂料常用填料，如重體碳酸鈣、輕體碳酸鈣、滑石粉或石英砂等。所述助劑是涂料制備過(guò)程中經(jīng)常使用的助劑，包括防沉劑、潤(rùn)濕分散劑或流平劑等;本發(fā)明還提供了上述無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的制備方法，可按如下步驟操作I)在容器中加入環(huán)氧樹(shù)脂、溶剤、納米漿、助劑，利用高速分散機(jī)在400_500rpm分散5-10分鐘，再加入著色顔料、有機(jī)緩蝕劑、防銹顏料和填料，經(jīng)500-1000rpm分散20-30分鐘；2)把上述物料進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為1-4小吋，測(cè)試細(xì)度く 40 μ m后，出料，過(guò)濾，包裝，制備成組分一；3)把固化劑加入到攪拌釜中，根據(jù)需要加入溶劑稀釋，利用高速分散機(jī)在400-500rpm分散5_20分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分ニ ；4)將組分ニ加入組分一中，攪拌均勻后，噴涂、刷涂或浸涂在基材表面，常溫或加熱固化形成納米復(fù)合環(huán)氧航空涂層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下 I、本發(fā)明無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料主要由含鍶鹽防銹顏料等組成，所用防銹顏料無(wú)毒，有利于環(huán)保；2、本發(fā)明無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料由于采用納米材料、防銹顏料與有機(jī)緩蝕劑復(fù)合使用的技術(shù)方案，使得涂層的抗?jié)B透性、耐腐蝕性顯著提高；3、本發(fā)明無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料具有貯存穩(wěn)定性好，不易沉底等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中除非特別指明外，所涉及的比例均為重量比。試樣制備方法若干150mmX 75mmX 2mm LY12招合金板表面經(jīng)除油處理后，噴涂 兩道涂料(干膜厚度為40±5 μ m)，涂料分別采用無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料、對(duì)比的環(huán)氧涂料，常溫干燥7天后，進(jìn)行涂層性能測(cè)試。性能評(píng)價(jià)涂層試樣的中性鹽霧試驗(yàn)采用日本須賀試驗(yàn)機(jī)株式會(huì)社的ST-IS0-3鹽霧試驗(yàn)機(jī)。NaCl溶液濃度為3. 5wt%，試驗(yàn)溫度為40±2°C，連續(xù)噴霧1500小時(shí)，中性鹽霧試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB1771-79，按照GB1740-79評(píng)定涂層耐鹽霧性等級(jí)。本發(fā)明中，制備無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料所用的納米漿為中科納米涂料技術(shù)(蘇州)有限公司生產(chǎn)的Nanos型納米漿，其制備方法可以如下在O. 5m3分散缸加入環(huán)己酮12kg、ニ甲苯53kg,加入5kg高分子分散劑Disperbyk-163 (德國(guó)BYK公司)，再加入粒徑為40nm的納米氧化鈦30kg,用高速分散機(jī)IOOOrpm分散20分鐘后,用砂磨機(jī)研磨10小時(shí)，制成納米粉體重量比為30%的納米漿(即NanoslOOO納米漿)。實(shí)施例I組分ー的制備方法在分散缸中加入40kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51，加入甲苯19kg，然后加入上述NanoslOOO納米漿10kg，再加入DISPERBYK-106潤(rùn)濕分散劑O. 8kg、BYK-VP-354流平劑O. 2kg、ΒΕΝΤ0ΝΕ 27有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó)RHEOX公司)0. 5kg，利用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉6kg、防銹顏料含鍶的磷酸鹽SRPP 8kg、對(duì)硝基肉桂酸鋅O. 5kg、滑石粉15kg,用高速分散機(jī)500rpm分散20分鐘；然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小時(shí)，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分
O組分ニ的制備方法把80kg固化劑TY203加入分散缸中，再加入20kg ニ甲苯，用高速分散機(jī)500rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= 4 I (重量比)配比攪拌后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料。在75mmX 150mmX2mm的LY12招合金上噴涂該無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料,常溫下干燥7天,干膜厚度為20±5 μ m。實(shí)施例2組分ー的制備方法在分散缸中加入40kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51，加入甲苯19kg，然后加入上述NanoslOOO納米漿10kg，再加入DISPERBYK-106潤(rùn)濕分散劑O. 8kg、BYK-VP-354流平劑O. 2kg、BENTONE 27有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó)RHEOX公司)0. 5kg，利用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉6kg、防銹顏料含鍶的磷酸鹽SRPP 20kg、對(duì)硝基肉桂酸鋅2kg、滑石粉I. 5kg,用高速分散機(jī)500rpm分散20分鐘,然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小時(shí)，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分一。組分ニ的制備方法把80kg固化劑TY203加入分散缸中，再加入20kg ニ甲苯，用高速分散機(jī)500rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= 4 I (重量比)配比攪拌后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料。在75mmX 150mmX 2mm的LY12招合金上噴涂該無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料,常溫下干燥7天,干膜厚度為20±5 μ m。實(shí)施例3
組分ー的制備方法在分散缸中加入40kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51，加入甲苯19kg，然后加入上述NanoslOOO納米漿5kg，再加入DISPERBYK-106潤(rùn)濕分散劑O. 8kg、BYK-VP-354流平劑O. 2kg、BENTONE 27有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó)RHEOX公司)0. 5kg，利用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉1kg、防銹顏料含鍶的磷酸鹽SRPP 30kg、對(duì)硝基肉桂酸鋅3kg、滑石粉O. 5kg,用高速分散機(jī)500rpm分散20分鐘,然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小吋，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分一。組分ニ的制備方法把80kg固化劑TY203加入分散缸中，再加入20kg ニ甲苯，用高速分散機(jī)500rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= 4 I (重量比)配比攪拌后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料。在75mmX 150mmX2mm的LY12招合金上噴涂該無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料,常溫下干燥7天,干膜厚度為20±5 μ m。實(shí)施例4組分ー的制備方法在分散缸中加入20kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-44，加入甲基異丁基酮30kg，然后加入上述NanoslOOO納米漿15kg，再加入DISPERBYK-106潤(rùn)濕分散劑O. 9kg、BYK-VP-354 流平劑 O. I kg, BENTONE 27 有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó) RHEOX 公司)O. 5kg，利用高速分散機(jī)在500rpm分散5分鐘，再加入氧化鋅2. 5kg、防銹顏料含鍶的磷酸鹽SRPP10kg、正磷酸鋅5kg、對(duì)硝基軟脂酸I丐4kg、重體碳酸I丐12kg,用高速分散機(jī)400rpm分散30分鐘，然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小吋，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分一。組分ニ的制備方法把固化劑60kg TY-651加入分散缸中，再加入30kg ニ甲苯、IOkg正丁醇,用高速分散機(jī)400rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= 10 I (重量比)配比攪拌后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料。在75mmX 150mmX2mm的LY12招合金上噴涂該無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料,常溫下干燥7天,干膜厚度為20±5 μ m。實(shí)施例5組分ー的制備方法在分散缸中加入70kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-44，加入ニ甲苯5kg，然后加入上述NanoslOOO納米漿3kg，再加入DISPERBYK-110潤(rùn)濕分散劑O. 9kg、BYK-310流平劑O. I kg, BENTONE SD-2有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó)RHEOX公司)0. 5kg，利用高速分散機(jī)在500rpm分散5分鐘，再加入鋅鋇白1kg、防銹顏料含鍶的磷酸鹽SRPP 15kg、三聚磷酸招3kg、間硝基硬脂酸I丐O. 5kg、石英砂Ikg,用高速分散機(jī)400rpm分散30分鐘,然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小時(shí)，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分一。組分ニ的制備方法把固化劑70kg TY-650加入分散缸中，再加入30kg ニ甲苯，用高速分散機(jī)400rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= I. 4 : I (重量比)配比攪拌后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料。在75mmX 150mmX 2mm的LY12招合金上噴涂該無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，常溫下干燥7天，干膜厚度為20 ± 5 μ m。比較例I
組分ー的制備方法在分散缸中加入40kg雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51，加入ニ甲苯19kg，然后加入 DISPERBYK-106 潤(rùn)濕分散劑 O. 8kg、BYK-VP-354 流平劑 O. 2kg、BENTONE 27有機(jī)膨潤(rùn)土防沉劑(美國(guó)RHEOX公司)O. 5kg，利用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉16kg、滑石粉23. 5kg,用高速分散機(jī)500rpm分散20分鐘,然后用臥式砂磨機(jī)研磨2小時(shí)，至細(xì)度為25微米后，過(guò)濾、包裝，制備成環(huán)氧涂料的組分一。組分ニ的制備方法把80kg固化劑TY203加入分散缸中，再加入20kg ニ甲苯，用高速分散機(jī)500rpm分散15分鐘后過(guò)濾、包裝。兩組分按組分一組分ニ= 4 I (重量比)配比攪拌后制成環(huán)氧涂料。在75mmX 150mmX 2mm的LY12招合金上噴涂該環(huán)氧涂料，常溫下干燥7天，干膜厚度為20 ± 5 μ m。中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表I。由表I可以看出，實(shí)施例I 5用無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料制備的涂層試樣的耐鹽霧性能明顯優(yōu)于比較例I的沒(méi)有納米漿、有機(jī)緩蝕劑、防銹顏料的普通環(huán)氧涂層試樣。表I
耐鹽霧性(級(jí))
實(shí)施例II
實(shí)施例2O
實(shí)施例3I
比較例I2
實(shí)施例4O
實(shí)施例5O實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明提出采用新型防銹顏料和有機(jī)緩蝕劑的方法制備無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，使得納米粉體材料在涂料中分散穩(wěn)定，并且提高了涂層的耐蝕性。由于使用無(wú)鉻防銹顏料，制備的涂料有利于環(huán)境保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于，由以下兩組分構(gòu)成 按重量份數(shù)計(jì)，組分一包括以下組分和含量 環(huán)氧樹(shù)脂10_90 ； 納米漿O. 2-35 ； 著色顏料0-40 ； 有機(jī)緩蝕劑O. 01-5 ； 防銹顏料5-40 ； 填料0-20 ； 助劑O. 5-5 ； 溶劑5-35 ； 按重量份數(shù)計(jì)，組分二包括以下組分和含量 固化劑50-100 ； 溶劑0-50 ； 組分一與組分二的配比為(100 I) (100 80)； 防銹顏料是指含鍶的磷酸鹽，或含鍶的磷酸鹽與含鋅的磷酸鹽、含鋁的磷酸鹽的混合物。
2.按照權(quán)利要求I所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于，環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選范圍為35 75，防銹顏料優(yōu)選范圍為8 40，有機(jī)緩蝕劑優(yōu)選范圍為O. 5 3，納米漿優(yōu)選范圍為O. 5 20。
3.按照權(quán)利要求I所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂或兩者混合物。
4.按照權(quán)利要求I所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于固化劑為胺類固化劑。
5.按照權(quán)利要求I所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于有機(jī)緩蝕劑是硝基化合物。
6.按照權(quán)利要求5所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，其特征在于有機(jī)緩蝕劑是間硝基月桂酸鋅、間硝基月桂酸鈣、對(duì)硝基月桂酸鋅、對(duì)硝基月桂酸鈣、間硝基軟脂酸鋅、間硝基軟脂酸鈣、對(duì)硝基軟脂酸鋅、對(duì)硝基軟脂酸鈣、間硝基硬脂酸鋅、間硝基硬脂酸鈣、對(duì)硝基硬脂酸鋅、對(duì)硝基硬脂酸鈣、對(duì)硝基肉桂酸鋅或?qū)ο趸夤鹚徕}。
7.按照權(quán)利要求I所述的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的制備方法，其特征在于，可按如下步驟操作 1)在容器中加入環(huán)氧樹(shù)脂、溶劑、納米漿、助劑，利用高速分散機(jī)在400-500rpm分散5-10分鐘，再加入著色顏料、有機(jī)緩蝕劑、防銹顏料和填料，經(jīng)500-1000rpm分散20-30分鐘； 2)把上述物料進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為1-4小時(shí)，測(cè)試細(xì)度<40 μ m后，出料，過(guò)濾，包裝，制備成組分一； 3)把固化劑加入到攪拌釜中，根據(jù)需要加入溶劑稀釋，利用高速分散機(jī)在400-500rpm分散5-20分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二 ； 4)將組分二加入組分一中，攪拌均勻后，噴涂、刷涂或浸涂在基材表面，常溫或加熱固化形成納米復(fù)合環(huán)氧航空涂層。 ·
全文摘要
本發(fā)明涉及納米技術(shù)和腐蝕防護(hù)技術(shù)，具體為一種具有高耐蝕性的無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料及其制備方法。涂料由雙組分構(gòu)成，按重量份數(shù)計(jì)，組分一由0.2-35納米漿、10-90環(huán)氧樹(shù)脂、0-40著色顏料、有機(jī)緩蝕劑0.01-5、防銹顏料5-40等組成；將環(huán)氧樹(shù)脂、溶劑、納米漿、助劑等原料進(jìn)行高速分散，然后研磨，經(jīng)過(guò)濾后制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分一，將固化劑與溶劑分散混合制成無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料的組分二，兩組分按比例均勻混合得到涂料；本發(fā)明采用新型防銹顏料和有機(jī)緩蝕劑制備無(wú)鉻納米復(fù)合環(huán)氧航空涂料，使得納米粉體材料在涂料中分散穩(wěn)定，并且提高了涂層的耐蝕性。由于使用無(wú)鉻防銹顏料，制備的涂料有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)C09D163/00GK102627901SQ20121007481
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉福春, 柯偉, 韓恩厚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所