一种溶剂性型蒙皮罩光清漆及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及功能涂料领域，进一步地说，是涉及一种溶剂性型蒙皮罩光清漆及其制备方法和应用。


背景技术：

2.蒙皮涂料是涂覆在飞机等交通工具表面的涂层，起到装饰和保护作用，对于飞机外表美观和延长使用寿命有重要的作用。随着航空领域的发展，对飞机蒙皮涂料的功能需求也不断增加，尤其是在民用航空领域。除了基本的性能需求，还要求涂层的色泽丰满美观、光泽度高、耐老化性能强，同时还要具备耐沾污等特性。
3.蒙皮涂料采用底色漆/清漆系统与防腐底漆配套使用，能够为飞机蒙皮集合多种不同性能，实现优异的综合性能。清漆作为蒙皮涂层系统的最外层，其自身的特性对涂层的性能有决定性的影响，尤其是在耐老化性能以及耐沾污性能等特殊性能中有着重要作用。目前提高蒙皮罩光清漆的耐老化性能和耐沾污性能的方式是采用有机硅或有机氟等树脂对清漆进行改性。有机硅和有机氟基团具有极强的保护作用，能够提高清漆的耐候性，并且其低表面能特性也为清漆提供了一定的耐沾污性能。但是有机硅和有机氟树脂由于其自身的特点难以制备成高光的涂料，而且有机氟和有机硅基团在涂层表面聚集影响漆膜的重涂性，这影响了涂层在民航客机中的推广，因此需要提供一种新的清漆，既能增加涂层的耐老化、耐沾污特性，又能满足蒙皮对光泽度和重涂性的需求。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种溶剂性型蒙皮罩光清漆及其制备方法和应用。本发明的蒙皮罩光清漆具有光泽度高、保光性强、机械性能优良、耐介质、耐沾污、优异的耐候性和重涂性能等优点，可大范围推广应用于飞机、汽车及机车外部等领域，具有可观的使用价值和经济价值。
5.本发明的目的之一是提供一种溶剂性型蒙皮罩光清漆，所述蒙皮罩光清漆包括基料、固化料和稀释剂三个组分；
6.所述基料包括有机氟改性树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、基材润湿剂、防沉剂、消泡剂、流平剂、抗氧剂、光稳定剂和基料溶剂；
7.以基料总重为100重量份计：
[0008][0009]
所述固化料包括固化剂和固化溶剂；
[0010]
以固化料总重为100重量份计：
[0011]
固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
70-100重量份；
[0012]
固化溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0-30重量份；
[0013]
所述基料、固化料和稀释剂的重量比为2：(1.0-1.2)：(1.8-2.4)。
[0014]
优选的，以基料总重为100重量份计：
[0015][0016][0017]
以固化料总重为100重量份计：
[0018]
固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
75-100重量份；
[0019]
固化溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0-25重量份；
[0020]
所述基料、固化料和稀释剂的重量比为2：(1.1-1.2)：(2-2.4)。
[0021]
优选的，所述有机氟改性树脂为长链有机氟改性羟基丙烯酸酯，含氟碳链段长度为8-16。
[0022]
优选的，所述有机氟改性树脂由丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、含氟丙烯酸酯和引发剂通过自由基聚合反应制备得到。
[0023]
优选的，所述自由基聚合反应包括：
[0024]
(1)将预先混合均匀的丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和部分引发剂的混合溶液缓慢滴加到升温回流的部分溶剂中，保温反应；
[0025]
(2)继续缓慢加入部分引发剂、部分溶剂和含氟丙烯酸酯的混合溶液，保温反应；
[0026]
(3)最后补加剩余引发剂和剩余溶剂的混合溶液，保温反应后降温出料，即得到所述有机氟改性树脂。
[0027]
上述步骤中的部分溶剂、部分引发剂，不做特别限定，技术人员依据实际情况进行添加，目的是使反应充分进行。总量满足本发明的限定即可。
[0028]
优选的，所述丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、引发剂和含氟丙烯酸酯用量为：以丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、引发剂和含氟丙烯酸酯总重量为100％，其中，丙烯酸羟乙酯为25-50％、丙烯酸丁酯为15-35％、引发剂为0.5-2.5％、含氟丙烯酸酯为25-40％；
[0029]
步骤(1)中所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述溶剂为乙酸丁酯和二甲苯的混合物；保温反应2-3h；
[0030]
步骤(2)中保温反应2-3h；
[0031]
步骤(3)中保温反应4-6h。
[0032]
具体可以采用如下方案：
[0033]
将定量的丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯与总量2/3的引发剂偶氮二异丁腈混合待用。将80％的溶剂(乙酸丁酯：二甲苯＝1:1)投入250ml的四口烧瓶中，升温至85℃，在此温度下回流。将上述预先混合均匀的单体和引发剂混合溶液滴加到烧瓶中，控制在2-3h滴完。保温2-3h后，将余下的引发剂与剩余溶剂混合物的一半和含氟丙烯酸酯(含氟碳链段长度为8-16)与溶液缓慢滴加到烧瓶中，继续保温2-3h。再次补加余下的引发剂与溶剂混合物的另一半，保温4-6h后降温出料。
[0034]
所述丙烯酸树脂为本领域的常规丙烯酸树脂，具体可以采用湛新81198型丙烯酸树脂、湛新91795型丙烯酸树脂、湛新2810型丙烯酸树脂、三菱化学7908型丙烯酸树脂中的至少一种；
[0035]
所述聚酯树脂为为本领域的常规聚酯树脂，具体可以采用拜耳聚酯800型聚酯树脂、拜耳聚酯651型聚酯树脂中的至少一种；
[0036]
优选的，所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅类基材润湿剂，如基材润湿剂byk333；
[0037]
所述防沉剂为高分子型含胺基及酸基的聚合物类防沉剂(如：防沉剂solthix250)、改性脲类防沉剂(如：防沉剂byk410)中的至少一种；
[0038]
所述消泡剂为聚硅氧烷溶液(如：消泡剂byk024)或破泡聚合物溶液(如：消泡剂byk054)；
[0039]
所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂(如：流平剂byk354)、改性聚硅氧烷类流平剂(如：流平剂afcona3280)中的至少一种；
[0040]
所述抗氧剂为酚类抗氧剂(如：受阻酚类抗氧剂rianox1076)、亚磷酸酯抗氧剂(如：抗氧剂rianox168)中的至少一种；
[0041]
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂(如：光稳定剂tinuvin292)、三嗪类紫外线吸收剂(如：紫外线吸收剂tinuvin400)、苯并三氮唑类紫外吸收剂(如：紫外线吸收剂uv-328)中的至少一种；
[0042]
所述固化剂为耐候性好的脂肪族异氰酸酯化合物，如hdi三聚体固化剂(desmodur n3375、desmodur n3390、coronate 2715等)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)缩二脲(desmodur n75等)中的至少一种；
[0043]
所述基料溶剂、固化溶剂和稀释溶剂独立地选自酯类溶剂，基料溶剂、固化溶剂和稀释溶剂可以相同或不同，所述酯类溶剂优选为乙酸乙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
[0044]
本发明的目的之二是提供一种溶剂性型蒙皮罩光清漆的制备方法，所述方法包括：
[0045]
将基料所述组分按所述重量份数搅拌混合得到所述基料；将固化料所述组分按所述重量份数搅拌混合得到所述固化料；基料、固化料和稀释剂按所述用量混合后制得所述蒙皮罩光清漆。
[0046]
具体可以采用如下方案：
[0047]
基料的制备：
[0048]
依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(300-900)r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(500-1000)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为充分搅拌均匀为宜，一般搅拌时间为30min左右。分散完成后进行调漆，调整不挥发物含量在60-64％范围内，过程检验合格后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入库并做好标识。
[0049]
固化料的制备：
[0050]
依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(150-350)r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(150-500)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为20min左右。然后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入库并做好标识。
[0051]
稀释剂的制备：
[0052]
依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(100-300)r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(100-350)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为10min左右。然后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入库并做好标识。
[0053]
本发明的目的之三是提供一种溶剂性型蒙皮罩光清漆在的保护性涂层中的应用，将基料和稀释剂按所述用量混合后加入固化料充分搅拌，静置熟化达到施工粘度后进行涂覆，固化后得到所述保护性涂层。
[0054]
优选的，所述静置熟化时间为30-60min，所述施工粘度为12-26s(此处粘度采用涂-4杯测量并记录固定体积下涂料全部流出的秒数)，所述涂覆方式为喷涂，所述喷涂干膜厚度为25-35μm。
[0055]
具体可以采用如下方案：
[0056]
将本发明的蒙皮罩光清漆与蒙皮底色漆配合使用，前期基材处理主要是对底色漆进行表面活化处理，用1000目以上砂纸细细打磨，提高清漆对底色漆的浸润能力，并除去底色漆表面的颗粒和污染。待打磨完成后用乙酸乙酯或乙酸丁酯对表面进行清洗，确保没有污染残留。
[0057]
本发明的蒙皮罩光清漆包括基料、固化料和稀释剂三个组分。施工前先将基料充分搅拌均匀，然后将基料和稀释剂按比例混合并搅拌。充分搅拌均匀后再加入固化料进行充分搅拌，然后静置熟化30-60min。一般施工粘度在12-26s之间。为避免有杂质混入影响涂层表面，建议用120μm以上滤布过滤后再喷涂。喷涂干膜厚度控制在25-35μm。喷涂宜采用空气动力喷涂，喷嘴口径1.0-1.5mm雾化压力控制在0.3-0.5mpa。喷涂时，喷枪应垂直于喷涂面匀速移动。漆膜喷涂完成后可在室温环境下2h表干，24h实干，完全固化需要7天；涂膜也可加热固化，但需要在室温环境下至少放置2h后再放入60℃烘箱中至少保持4h。
[0058]
针对现有的有机氟树脂，由于有机氟基团在成膜过程中因为其低表面能特性会向表面迁移，从而链段在表面会形成屏蔽作用，使其具有优异的耐候和耐溶剂等性能，也正是由于表面低浸润性基团的密集存在，使得有机氟树脂难以具有较好的重涂性。本发明通过调控有机氟基团含量，使有机氟基团在成膜过程中不将表面完全遮住，表面仍然有较多的极性基团，从而不会使表面的重涂性变差，且通过高光树脂：丙烯酸树脂和聚酯树脂配合使用，保证了涂层的光泽能达到90以上。
[0059]
本发明采用的三元共聚物的有机氟树脂，具有较高的表面能和较低的水接触角，既保留了氟碳树脂在自清洁和耐候性方面的优点，同时又使涂层避免了氟碳树脂在重涂性和光泽方面的缺点。
[0060]
本发明的蒙皮罩光清漆具有光泽度高、保光性强、机械性能优良、耐介质、耐沾污、优异的耐候性和重涂性能等优点，可大范围推广应用于飞机、汽车及机车外部等领域，具有可观的使用价值和经济价值。
具体实施方式
[0061]
下面结合实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
[0062]
本发明的实施例部分所用原料均匀市售产品，具体原料信息如下表1：
[0063]
表1
[0064]
序号原料名称生产商及型号牌号1丙烯酸羟乙酯广东翁江化学试剂有限公司/2丙烯酸丁酯天津科密欧化学试剂有限公司/3含氟丙烯酸酯广州立元工业材料有限公司/4偶氮二异丁腈茂名市雄大化工有限公司/5乙酸丁酯天津科密欧化学试剂有限公司/6二甲苯天津科密欧化学试剂有限公司/7丙烯酸树脂湛新树脂有限公司81198/91795
8聚酯树脂拜耳聚酯聚酯树脂desmophen 8009有机氟树脂长兴合成树脂有限公司eterflon4108510防沉剂毕克助剂有限公司byk41011防沉剂路博润特种化工有限公司solthix25012消泡剂毕克助剂有限公司byk02413消泡剂毕克助剂有限公司byk05414流平剂毕克助剂有限公司byk35415流平剂埃夫科纳助剂有限公司afcona328016基材润湿剂毕克助剂有限公司byk33317紫外线吸收剂巴斯夫有限公司tinuvin40018紫外线吸收剂天津利安隆新材料股份有限公司uv-32819光稳定剂巴斯夫有限公司tinuvin29220抗氧剂天津利安隆新材料股份有限公司rianox16821抗氧剂天津利安隆新材料股份有限公司rianox107622固化剂科思创聚合物有限公司desmodur n7523固化剂科思创聚合物有限公司desmodur n339024固化剂日本东曹株式会社coronate2715
[0065]
实施例1
[0066]
有机氟改性树脂的制备：将35g丙烯酸羟乙酯、25g丙烯酸丁酯与2/3的引发剂(总量1g)偶氮二异丁腈混合待用。将80％的溶剂(乙酸丁酯：二甲苯＝1:1，总量65g)投入250ml的四口烧瓶中，升温至85℃，在此温度下回流。将上述预先混合均匀的单体和引发剂混合溶液滴加到烧瓶中，控制在3h滴完。保温3h后，将余下的引发剂与溶剂混合物的一半和40g含氟丙烯酸酯(含氟碳链段长度为8-16)与溶液缓慢滴加到烧瓶中，继续保温2h。再次补加余下的引发剂与溶剂混合物的另一半，保温6h后降温出料。
[0067]
蒙皮罩光清漆，包括基料、固化料和稀释剂三个组分；
[0068]
基料按照如下重量份数：
[0069]
有机氟改性树脂25重量份，丙烯酸树脂(湛新81198)45重量份，聚酯树脂0重量份，基材润湿剂byk333 1重量份，防沉剂solthix 250 2.0重量份，消泡剂byk054 0.3重量份，流平剂byk354 1.5重量份，光稳定剂tinuvin292 10重量份，受阻酚类抗氧剂rianox1076 6重量份，乙酸正丁酯溶剂4.6重量份，乙酸乙酯4.6重量份。
[0070]
基料制备工艺如下：依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(300-900)r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(500-1000)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为充分搅拌均匀，搅拌时间为30min。分散完成后进行调漆，调整不挥发物含量在60-64％范围内。
[0071]
固化料按照如下重量份数：
[0072]
coronate 2715 78重量份，乙酸正丁酯22重量份。
[0073]
固化料制备工艺如下：依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(150-350)r/min(小功率高速搅
拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(150-500)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为20min。
[0074]
稀释剂按照如下重量份数：
[0075]
乙酸正丁酯50重量份，丙二醇甲醚醋酸酯30重量份，乙酸乙酯20重量份。
[0076]
稀释剂制备工艺如下：依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制(100-300)r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制(100-350)r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为10min左右。
[0077]
基料、固化料和稀释剂的重量比为2:1:2。
[0078]
施工工艺如下：前先将基料充分搅拌均匀，然后将基料和稀释剂按比例混合并搅拌。充分搅拌均匀后再加入固化料进行充分搅拌，然后静置熟化30-60min。施工粘度14s。用120μm以上滤布过滤后再喷涂。喷涂干膜厚度控制在25-35μm。喷涂采用空气动力喷涂，喷嘴口径1.0mm，雾化压力控制在0.4mpa。喷涂时，喷枪应垂直于喷涂面匀速移动。漆膜喷涂完成后在室温环境下2h表干，24h实干，完全固化7天后测试。
[0079]
实施例2
[0080]
有机氟改性树脂的制备：将50g丙烯酸羟乙酯、20g丙烯酸丁酯与2/3的引发剂(总量2g)偶氮二异丁腈混合待用。将80％的溶剂(乙酸丁酯：二甲苯＝1:1，总量65g)投入250ml的四口烧瓶中，升温至85℃，在此温度下回流。将预先混合均匀的单体和引发剂混合溶液滴加到烧瓶中，控制在3h滴完。保温3h后，将余下的引发剂与溶剂混合物的一半和30g含氟丙烯酸酯(含氟碳链段长度为8-16)与溶液缓慢滴加到烧瓶中，继续保温3h。再次补加余下的引发剂与溶剂混合物的另一半，保温4h后降温出料。
[0081]
蒙皮罩光清漆，包括基料、固化料和稀释剂三个组分；
[0082]
基料按照如下重量份数：
[0083]
有机氟改性树脂35重量份，丙烯酸树脂(湛新91795)34重量份，聚酯树脂10重量份，基材润湿剂byk333 0.5重量份，防沉剂solthix 250 3.0重量份，消泡剂byk024 0.5重量份，流平剂afcona3280 3.0重量份，紫外线吸收剂tinuvin400 6重量份，受阻酚类抗氧剂rianox1076 3重量份，乙酸正丁酯溶剂5重量份。
[0084]
基料制备工艺与实施例1相同。
[0085]
固化料按照如下重量份数：
[0086]
desmodur n75 93重量份，乙酸正丁酯7重量份。
[0087]
固化料制备工艺与实施例1相同
[0088]
稀释剂按照如下重量份数：
[0089]
乙酸正丁酯60重量份，丙二醇甲醚醋酸酯40重量份，乙酸乙酯0重量份。
[0090]
稀释剂制备工艺与实施例1相同。
[0091]
基料、固化料和稀释剂的重量比为2:1.2:2.4。
[0092]
施工工艺同实施例1。
[0093]
实施例3
[0094]
有机氟改性树脂的制备：将35g丙烯酸羟乙酯、30g丙烯酸丁酯与2/3的引发剂(总量1g)偶氮二异丁腈混合待用。将80％的溶剂(乙酸丁酯：二甲苯＝1:1，总量65g)投入250ml
的四口烧瓶中，升温至85℃，在此温度下回流。将预先混合均匀的单体和引发剂混合溶液滴加到烧瓶中，控制在3h滴完。保温3h后，将余下的引发剂与溶剂混合物的一半和25g含氟丙烯酸酯(含氟碳链段长度为8-16)与溶液缓慢滴加到烧瓶中，继续保温3h。再次补加余下的引发剂与溶剂混合物的另一半，保温4h后降温出料。
[0095]
蒙皮罩光清漆，包括基料、固化料和稀释剂三个组分；
[0096]
基料按照如下重量份数：
[0097]
有机氟改性树脂20重量份，丙烯酸树脂(湛新81198)50重量份，聚酯树脂4重量份，基材润湿剂byk333 0.3重量份，防沉剂byk410 1.0重量份，消泡剂byk054 0.2重量份，流平剂afcona3280 1.0重量份，紫外线吸收剂uv-328 3重量份，抗氧剂rianox168 8重量份，乙酸正丁酯溶剂12.5重量份。
[0098]
基料制备工艺与实施例1相同。
[0099]
固化料按照如下重量份数：
[0100]
desmodur n3390 54重量份，desmodur n75 30重量份，乙酸正丁酯16重量份。
[0101]
固化料制备工艺与实施例1相同。
[0102]
稀释剂按照如下重量份数：
[0103]
乙酸正丁酯60重量份，丙二醇甲醚醋酸酯40重量份，乙酸乙酯0重量份。
[0104]
稀释剂制备工艺与实施例1相同。
[0105]
基料、固化料和稀释剂的重量比为2:1.1:2.1。
[0106]
施工工艺同实施例1。
[0107]
对比例1
[0108]
基料：长兴41085树脂有机氟改性树脂77重量份，基材润湿剂byk330 0.3重量份，防沉剂byk410 1.0重量份，消泡剂byk024 0.2重量份，流平剂byk354 1.0重量份，紫外线吸收剂tinuvin400 3重量份，受阻酚类抗氧剂rianox1076 8重量份，乙酸正丁酯溶剂9.5重量份。
[0109]
基料制备工艺与实施例1相同。
[0110]
固化料按照如下重量份数：
[0111]
desmodur n75 93重量份，乙酸正丁酯7重量份。
[0112]
固化料制备工艺与实施例1相同。
[0113]
稀释剂按照如下重量份数：
[0114]
乙酸正丁酯50重量份，丙二醇甲醚醋酸酯30重量份，乙酸乙酯20重量份。
[0115]
稀释剂制备工艺与实施例1相同。
[0116]
基料、固化料和稀释剂的重量比为2:0.6:2.4。
[0117]
施工工艺同实施例1。
[0118]
对实施例1-3和对比例1形成的漆膜性能进行测试，要求蒙皮罩光清漆涂覆在蒙皮底色漆表面上，应具有良好的机械性能及耐介质、耐候性，应具有良好的光泽，具有良好的工艺性能，满足在蒙皮底色漆表面的涂覆工艺要求，蒙皮罩光清漆要达到的技术指标要求如下表2：
[0119]
表2
[0120]
[0121][0122]
其中，a、b、c分别代表基料、固化料、稀释剂。
[0123]
具体的漆膜性能测试结果见下表3：
[0124]
表3
[0125][0126]
从测试结果可以看出：实施例1-3制备得到的漆膜具有良好的力学性能，其柔韧性、冲击附着力等均满足指标要求，同时也具有良好的耐油浸泡性能；相对于对比例1，三个实施例中的重涂性能表现优良，这是由于对比例1中的有机氟改性树脂的氟含量相对本发明的三元共聚物的有机氟改性树脂较高，有机氟链段成膜后聚集在涂层表面，因此其耐介质性优良，但是正是由于其氟含量高，因为有机氟的低表面能特性，涂层表面继续喷漆时表面不容易浸润，使得其重涂性受到影响，重涂性能变差，光泽也相对低，难以实现高光；本发明的有机氟改性树脂通过与丙烯酸酯共聚改性，并与聚酯树脂、丙烯酸酯树脂共混，使得光泽和重涂性都有提升，同时还能使涂层具有足够的耐介质性。这表明通过本发明的方法制备得到的漆膜具有良好的重涂性和修补性能，在后期重涂和修补过程中附着力不受影响；同时具有良好的光泽，三个实施例的光泽度均大于90
°
。