【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防腐涂料领域，具体为一种复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
1、复合材料由合成树脂、橡胶等基体材料同高强度的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、金属等增强材料复合而成，具有质量轻、强度高等特点。自20世纪70年代以来，复合材料在飞行器结构重量中的比例不断在提升，以波音、空客两大主流飞机制造商为例，波音公司生产的787飞机复合材料结构的重量为已经达到50％，而空客的a350甚至突破50％达到了史无前例52％，采用复合材料代替传统的金属材料能耐有效减轻飞机结构重量，增加航空燃油效率，提高飞机的续航能力，这在一定程度上推动了整个航空制造业的发展；此外，复合材料的高韧性还可避免金属结构件因疲劳应力所带的结构件断裂等安全因素。
2、复合材料属于高韧性聚合物材料，具有抗酸碱、高韧性等特点，但存在耐老化、耐水性等性能不足的缺陷，尤其是在腐蚀物质及疲劳载荷等因素的藕合作用下，材料极易发生强度下降等现象；同时，水汽、盐雾、高温等也会加速材料的失效，使得材料及结构件的承载能力及其它力学性能急速下降，对飞行器的安全性和可靠性带来极大隐患。研究及应用实践证明，在材料涂覆一层防护涂层涂料，能够有效隔绝各种环境腐蚀因素，并将涂层材料突出的耐腐蚀、耐介质等性能赋予复合材料，从而增强复合材料对环境因素的抗侵蚀性，延长复合材料结构件的寿命周期。
3、作为高韧性材料且用于飞行器时，复合材料结构件的应用环境多为动态载荷环境，伴随着持续的微形变，传统的结构防腐蚀涂料多以胺固化环氧树脂为成膜物，属于硬质材料，而
技术实现思路
1、本专利技术的目的为：针对金属材料用硬质防腐蚀涂料不适用于复合材料的缺陷，制备一种具有高韧性、高屏蔽性能的轻质化防腐蚀涂料；该材料适用于各类飞行器复合材料结构的防腐蚀保护，尤其是持续的动态载荷环境中，也可用于整体蒙皮的防腐蚀保护，解决传统硬质涂层应用膜层厚度高、与复合材料力学模量不匹配以及涂层易开裂、易脱落的问题。
2、本专利技术主要针对现有金属材料用硬质防腐蚀涂层不适用于复合材料防护的问题进行针对性的专业研究，制备了一种复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，该涂料材料适用于各类飞行器复材材料结构以及蒙皮的防腐蚀保护，可在≤20μm的涂层厚度条件下实现优异的屏蔽作用，赋予复合材料极佳的耐介质性及防腐蚀性。
3、一种复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料由基料、固化剂组成。
4、所述基料由多羟基环氧树脂、硅烷封端环氧树脂、石墨烯、铝粉、颜填料、润湿剂、助剂以及溶剂1组成；其中，硅烷封端环氧树脂为自制，由液体环氧树脂、硅烷单体以及溶剂3通过特定的合成工艺制备而成；
5、所述固化剂由多官能聚氨酯树脂、聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂、以及溶剂2组成；其中聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂为自制，由二异氰酸酯单体、聚ε-己内酯二元醇、单体二元醇、催化剂和溶剂4通过特定的合成工艺制备而成。
6、按质量百分数计，复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料基料所含硅烷封端环氧树脂配方为：
7、液体环氧树脂 40％～52％
8、硅烷单体 18％～30％
9、溶剂3 25％～35％
10、所述的液体环氧树脂为[环氧值]≥0.3的任意一种或两种以上双酚a型环氧树脂的混合物。
11、所述的硅烷单体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷以及3-氨丙基三甲氧基硅烷中任意一种。
12、所述的溶剂3为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁基酮中的任意一种。
13、按质量百分数计，复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料基料的配方为：
14、
15、所述的多羟基环氧树脂为[环氧值]≤0.04的任意一种或两种以上双酚a型环氧树脂的混合物。
16、所述的氧化石墨烯为层数≤10的市售商品级氧化石墨烯。
17、所述的铝粉为粒径≤15μm的市售商品级非浮性片状铝粉。
18、所述的颜填料为市售商品级的金红石型钛白粉、氧化镉绿中的一种与云母粉、滑石粉、高岭土、超细硫酸钡中任意一种或多种混合物的组合体；按质量百分数计，金红石型钛白粉、氧化镉绿所占颜填料总量比例在45％～65％。
19、所述的润湿分散剂为市售商品级的超分子颜料分散剂。
20、所述助剂为丙烯酸酯类流平剂中的一种或多种、有机硅类基材润湿剂中的一种或多种、聚合物非硅类消泡剂中的一种或多种和有机膨润土中的一种或多种的混合物。
21、所述的溶剂1为至少包含丙酮、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中任意一种或多种与甲基异丁基酮、异佛尔酮、二甲苯中任意一种或多种和环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种的组合体。
22、按质量百分数计，复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料固化剂的配方为：
23、多官能聚氨酯树脂 25％～35％
24、聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂 25％～35％
25、溶剂2 35％～45％
26、所述多异氰酸酯化合物为hdi缩二脲、hdi三聚体、tdi三聚体、ipdi三聚体中的任意一种。
27、所述溶剂2为醋酸丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚中的任意一种。
28、按质量百分数计，所述的聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂的配方为：
29、
30、所述二异氰酸酯单体为tdi、ipdi、xdi中的任意一种。
31、所述聚ε-己内酯二元醇分子量≤1000，且在常温下呈液态的二官能化合物。
32、所述单体二元醇为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二乙二醇、一缩二乙二醇中的任意一种。
33、所述催化剂为异辛酸锌、新癸酸锌中的任意一种。
34、所述溶剂4为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：由基料和固化剂按重量比3∶0.8～1.2组成，所述基料由多羟基环氧树脂、硅烷封端环氧树脂、氧化石墨烯、铝粉、颜填料、润湿分散剂、助剂以及溶剂1制备而成；所述固化剂由多官能聚氨酯树脂、聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂和溶剂2制备而成；
2.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述硅烷封端环氧树脂按质量百分数计，由40％～52％液体环氧树脂、18％～30％硅烷单体以及25％～35％溶剂3制备而成，其制备方法为将化学计量的液体环氧树脂、溶剂3加入反应釜中进行回流脱水处2h，降温至30℃以下，采用滴加的工艺在搅拌状态下将硅烷单体缓慢加入，体系放热结束后升温至50℃～60℃，反应4h～6h后加入调整固含量为75％±2％，得到硅烷封端环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述所述的液体环氧树脂为环氧值≥0.3的双酚A型环氧树脂中一种或多种的混合物；所述硅烷单体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中任意一
4.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述的多羟基环氧树脂为环氧值≤0.04的双酚A型环氧树脂中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述的氧化石墨烯为层数≤10的市售商品级氧化石墨烯；所述的铝粉为粒径≤15μm的市售商品级非浮性片状铝粉；所述润湿分散剂为市售商品级的超分子颜料分散剂；所述助剂为丙烯酸酯类流平剂中的一种或多种、有机硅类基材润湿剂中的一种或多种、聚合物非硅类消泡剂中的一种或多种和有机膨润土中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述颜填料为市售商品级的金红石型钛白粉、氧化镉绿中的一种与云母粉、滑石粉、高岭土、超细硫酸钡中任意一种或多种的混合物组合体；按质量百分数计，金红石型钛白粉、氧化镉绿所占颜填料总量比例在45％～65％。
7.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述的溶剂1为丙酮、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中任意一种或多种与甲基异丁基酮、异佛尔酮、二甲苯中任意一种或多种和环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种的混合物组合体。
8.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂按质量百分比计，由下列组分组成：
9.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述多异氰酸酯化合物为HDI缩二脲、HDI三聚体、TDI三聚体、IPDI三聚体中的任意一种；所述溶剂2为醋酸丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚中的任意一种。
10.权利要求1-9任一项所述复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：由基料和固化剂按重量比3∶0.8～1.2组成，所述基料由多羟基环氧树脂、硅烷封端环氧树脂、氧化石墨烯、铝粉、颜填料、润湿分散剂、助剂以及溶剂1制备而成；所述固化剂由多官能聚氨酯树脂、聚ε-己内酯改性聚氨酯树脂和溶剂2制备而成；
2.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述硅烷封端环氧树脂按质量百分数计，由40％～52％液体环氧树脂、18％～30％硅烷单体以及25％～35％溶剂3制备而成，其制备方法为将化学计量的液体环氧树脂、溶剂3加入反应釜中进行回流脱水处2h，降温至30℃以下，采用滴加的工艺在搅拌状态下将硅烷单体缓慢加入，体系放热结束后升温至50℃～60℃，反应4h～6h后加入调整固含量为75％±2％，得到硅烷封端环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述所述的液体环氧树脂为环氧值≥0.3的双酚a型环氧树脂中一种或多种的混合物；所述硅烷单体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中任意一种；所述的溶剂3为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁基酮中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述的多羟基环氧树脂为环氧值≤0.04的双酚a型环氧树脂中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合材料用高屏蔽轻质防腐涂料，其特征在于：所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋欢欢，马艳青，刘岳麟，李超宇，王学龙，张全伟，侯继宗，张平，何吉喜，
申请(专利权)人：中昊北方涂料工业研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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