CN102618153B - 一种电动机车防护涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动机车防护涂料，以高羟基弹性聚酯和羟基丙烯酸树脂按1∶0.3质量比混拼为基体树脂，以金红石型钛白粉、隔热粉、绢云母、高岭土、硫酸钡、石英砂为颜填料，以纳米SiO2为改性材料，在多种助剂和溶剂的配合下经过制备工艺制成中涂漆甲A组份和面漆甲B组份，并分别与乙组份混合后构成双组份涂料配套使用。本发明的涂层除具有一般涂料的物化性能外，还具有抗风沙冲击性、隔热性、耐高低温变性、抗高压电击穿性和防滑性，可广泛应用于电动机车的外观防护。
Description
所属技术领域
本发明涉及金属特殊防护涂料技术领域，具体说是涉及到一种电动机车防护涂料。
背景技术
当今，随着科学技术的进步，在世界范围内轨道交通快速发展，特别是电动机车已经是轨道交通的主流，并且电动机车的行驶速度在不断提高，而电动机车在常年高速行驶的过程中，经常遭受各种恶劣环境侵袭考验，尤其是行驶在高原轨道上的电动机车，常常遭到寒流、冰雪、风沙袭击和强紫外线照射，这就对机车保护涂料的性能提出了更高的要求，用于电动机车车体，尤其是车体顶部的保护涂料，除应具有常规物化性能外，还应具有防滑性、电绝缘性、隔热性、弹缩性。涂膜的防滑性是为了保证机车维修人员行走安全；绝缘性是为了防止高压电流击穿；隔热性是为了夏季反射、辐射太阳光热；弹缩性是为了抵抗严寒和风沙冲击。当前用于电动机车上的保护涂料一般为热塑性丙烯酸涂料，由于漆膜硬而脆，在严寒或风沙冲击下很容易开裂和损伤，缩短了电动机车的使用效率，加大了电动机车的维修成本。尽快研制出一种具有防滑性、抗电压击穿性、隔热性、抗风沙冲击性及防腐性等特点的电动机车车体用的防护涂料是本技术领域中当前急需研究解决的任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有防滑性、抗电压击穿性、隔热性、抗风沙冲击性及防腐性特点的电动机车防护涂料，同时也提供其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电动机车防护涂料，以高羟基弹性聚酯和羟基丙烯酸树脂按1∶0.3质量比混拼为基体树脂，以金红石型钛白粉、隔热粉、绢云母、高岭土、硫酸钡、石英砂为颜填料，以纳米SiO2为改性材料，在多种助剂和溶剂的配合下制备成甲组分，以HDI缩二脲N-75为乙组分，经过制备工艺制成甲乙双组份的电动机车防护涂料，其中甲组份分为中涂漆甲A组份和面漆甲B组份，并分别于乙组份混合后配套使用，各组份成分构成如下：
中涂漆甲A组份：
面漆甲B组份：
乙组份：
HDI缩二脲N-75 100；
甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量分数比为100∶14；
以上各组分计量单位以质量分数计。
电动机车防护涂料的制备工艺，其制备步骤如下：
a.甲A组份的制备，将混合树脂加入分散罐中，搅拌下加入甲A组份配方中各组份，高速分散1h，经研磨细度达到20um，调整粘度达100-120s(涂-4杯)，搅拌均匀；
b.甲B组份的制备，首先制备纳米SiO2浆料，取100g基体树脂+2g BYK-108高分子嵌段聚合物分散剂+溶剂+粉状纳米SiO215g，高速分散1h，再反复研磨成细度达小于100nm的浆料，制成SiO2浆料备用；然后按照甲A组份的制备工艺加入甲B组份配方中各组份及SiO2浆料，高速分散1h，经研磨细度达到20um，最后加入石英砂，调整粘度达100-120s(涂-4杯)，搅拌均匀；(石英砂不参与研磨)
c.乙组份HDI缩二脲N-75外购后单独包装；
d.按甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量比100∶14称量搅拌混合均匀，喷涂于经过防锈底漆处理过的基层上，先喷涂中涂漆，然后喷涂面漆，面漆覆盖中涂漆，中涂漆和面漆的干膜厚度≥600um。
本发明选定弹性聚酯与羟基丙烯酸树脂以1∶0.3质量比混拼而成，实验表明当聚酯树脂与丙烯酸树脂的质量比为1∶0.3时制备的涂料综合性能较好，而涂膜的物化性能和抗电压击穿性能，与涂膜的交联密度密切相关，以含羟基的混合树脂为基料，以含异氰酸酯基的N-75为固化剂配漆时，当m(-NCO)∶m(-OH)＝1∶1-1.1当量比时，涂膜交联反应完全，形成的立体网状结构致密，断裂功和弹性模量高，防水防腐蚀性好，抗电压击穿性强。其原因是：弹性聚酯/聚氨脂体系的涂膜柔性好，延伸率及恢复率(弹缩性)高，耐冲击性强，耐温变、耐磨、电绝缘性好，但是耐紫外线老化性较差；羟基丙烯酸树脂/聚氨酯体系的涂膜耐紫外线老化性好、附着力强、硬度较高，但是耐磨、耐冲击、耐温变性较差。将弹性聚酯树脂和丙烯酸树脂以一定比例混配、再以N-75交联固化制备的涂膜，可取得二者优势互补的效果。机车防滑涂料因其使用部位的特殊性，要求涂膜不仅物化性能好且防滑，还应具有优异的抗电压击穿性，以确保机车行驶安全。因此，除了成膜物应具有绝缘性以外，颜填料也必须选用非导电无机粉料，并且粒径小、化学惰性强、对太阳光反射率高、遮盖率高、吸油吸水率低，本发明选择的是金红石型钛白粉，是由于金红石型钛白粉粒径小、晶体结构稳定、遮盖力强、折光指数高、化学惰性强且不导电。煅烧高岭土、硫酸钡、绢云母、石英砂均属无机矿物，具有吸油吸水率低、耐化学介质、不导电等特点。其中超细煅烧高岭土由于具有一定的遮盖力且廉价，在颜填料体系中可替代10-20％的钛白粉；硫酸钡可增加涂膜的硬度和耐磨性；云母粉因在涂膜中呈层状排列，可提高涂膜的抗水、化学介质、氧气等的渗透性；石英砂硬度高、耐磨性好，常作地面涂料的耐磨防滑涂层。隔热粉是以反射红外波原理加工的高折射率白色颜料，是一种近红外线反射颜料和填料与反射热红外线的超细无机粉体混配而成的颜料体系。虽然隔热粉具备机车涂料对颜填料要求的一般特性，但是由于内含部分陶瓷粉而具有弱导电性，不过当其分散在面漆涂膜中后，受绝缘树脂的包覆、非导电填料粒子的隔离、中涂漆绝缘层的阻断，因此对电压击穿性的影响并不大，添加隔热粉的目的是为了提高涂膜的太阳热反射隔热作用。颜基比的大小对涂膜性能的影响较大。如果涂料的颜基比小，涂膜内颜填料粒子被成膜物包覆层厚、粒子间距较大，不能形成毛细结构，则涂膜致密、抗介质渗透性强、断裂伸长率大、伸长变形能力强，但抗拉强度较低，断裂功较低；如果颜基比太大，涂膜中的成膜物不足以完全包覆所有颜填料粒子，形成的涂膜疏松，则物化性能低。本发明选择的颜基比为1∶1，涂膜的综合性能良好。纳米SiO2分子呈三维链状结构，比表面积大，表面自由能高，表面因严重配位不足而存在着不饱和残键及不同状态的羟基，具有较高活性，能与-NCO基反应形成大于范德华的作用力，引发微裂纹，吸收能量的作用增强，可提高涂膜的储存模量和热变形温度，纳米细粒子填充于涂膜中较粗粒子空隙中，形成吸附中心和物理交联点，大大提高了涂膜的致密度、拉伸强度、断裂伸长率、恢复率及附着力。纳米SiO2还具有极强的紫外线屏蔽作用，对UVA(320-400nm波段)的屏蔽率达88％；对UVB(290-320nm波段)的屏蔽率为85％；对UVC(200-290nm波段)的屏蔽率在70-80％范围内。因此，涂料中添加适量的纳米SiO2，可显著提高涂膜抗紫外线老化性，同时协同钛白粉和隔热粉提高涂膜的太阳光反射率和热发射率，提高涂膜的隔热性、耐沾污性和抗电压击穿性。，随着纳米SiO2用量的增加，机车防滑涂料的附着力、抗拉强度、断裂伸长率、恢复率、耐磨性和耐人工老化性相应提高，本发明选择的纳米SiO2用量为2-3％时，涂膜的综合性能良好。聚氨酯涂料用溶剂，除了其溶解力、挥发速度、低毒性以外，还要避免采用易与-NCO发生反应的醇类、醚醇类溶剂，且必须达到不含水份的“氨酯级”标准，酯类、酮类、芳烃类是聚氨酯涂料常用的溶剂。选择溶解度参数相近、挥发速率快、中、慢的酯类、芳烃类溶剂按平衡原则比列混配，使混合溶剂其蒸馏曲线应呈平稳上升的形状，应尽量使混合溶剂的气相组成和液相组成在环境温度下的挥发过程中始终保持一致，从而使残留溶剂具有良好的溶解力。本发明选择了二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯按质量比3∶2∶2进行混配，效果良好。为了提高颜填料在涂料中的分散稳定性，选择了BYK-110作分散剂；为了消除涂料体系中的汽泡、降低涂膜缺陷，选用BYK-053作消泡；为减少涂刷施工时的流挂性和贮存稳定性，选用了BYK-410改性脲抗流挂剂；为了提高聚氨酯涂料的固化速度，选用了二月桂酸二丁锡作催化剂；另外还使用了少量吸水剂等。
本发明经过检测，性能如下表：
由于采用了上述以高羟基弹性聚酯和羟基丙烯酸树脂混拼为基体树脂，以金红石型钛白粉、隔热粉、绢云母、高岭土、硫酸钡、石英砂为颜填料，以纳米SiO2为改性材料，在多种助剂和溶剂的配合下制备成中涂漆和面漆，并分别于乙组份混合后配套使用的技术方案，使得电动机车防护涂料的涂层除具有一般涂料的物化性能外，还具有抗风沙冲击性、隔热性、耐高低温变性、抗高压电击穿性和防滑性，达到了发明目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明：
一种电动机车防护涂料，以高羟基弹性聚酯和羟基丙烯酸树脂混拼为基体树脂，以金红石型钛白粉、隔热粉、绢云母、高岭土、硫酸钡、石英砂为颜填料，以纳米SiO2为改性材料，在多种助剂和溶剂的配合下制备成甲组分，以HDI缩二脲N-75为乙组分，经过制备工艺制成甲乙双组份的电动机车防护涂料，其中甲组份分为中涂漆甲A组份和面漆甲B组份，并分别于乙组份混合后配套使用，各组份成分构成如下：
中涂漆甲A组份：
面漆甲B组份：
乙组份：
HDI缩二脲N-75 100；
甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量分数比为100∶14；
以上各组分计量单位以质量分数计。
电动机车防护涂料的制备工艺：
a.甲A组份的制备，将混合树脂加入分散罐中，搅拌下加入甲A组份配方中各组份，高速分散1h，经研磨细度达到20um，调整粘度达100-120s(涂-4杯)，搅拌均匀；
b.甲B组份的制备，首先制备纳米SiO2浆料，取100g基体树脂+2g BYK-108高分子嵌段聚合物分散剂+溶剂+粉状纳米SiO215g，高速分散1h，再反复研磨成细度达小于100nm的浆料，制成SiO2浆料备用；然后按照甲A组份的制备工艺加入甲B组份配方中各组份及SiO2浆料，高速分散1h，经研磨细度达到20um，最后加入石英砂，调整粘度达100-120s(涂-4杯)，搅拌均匀，其中石英砂不参与研磨；
c.乙组份HDI缩二脲N-75外购后单独包装；
d.使用时按甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量分数比100∶14称量搅拌混合均匀，喷涂于经过防锈底漆处理过的基层上，先喷涂中涂漆，然后喷涂面漆，面漆覆盖中涂漆，中涂漆和面漆的干膜厚度≥600um。
Claims (2)
1.一种电动机车防护涂料，以高羟基弹性聚酯和羟基丙烯酸树脂按1∶0.3质量比混拼为基体树脂，以金红石型钛白粉、隔热粉、绢云母、高岭土、硫酸钡、石英砂为颜填料，以纳米SiO2为改性材料，在多种助剂和溶剂的配合下制备成甲组分，以HDI缩二脲N-75为乙组分，经过制备工艺制成甲乙双组份的电动机车防护涂料，其中甲组份分为中涂漆甲A组份和面漆甲B组份，并分别于乙组份混合后配套使用，各组份成分构成如下：
中涂漆甲A组份：
面漆甲B组份：
乙组份：
HDI缩二脲N-75 100；
甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量分数比为100∶14；
以上各组分计量单位以质量分数计。
2.根据权利要求1所述电动机车防护涂料的制备方法：其制备步骤如下：
a.甲A组份的制备，将混合树脂加入分散罐中，搅拌下加入甲A组份配方中各组份，高速分散1h，经研磨细度达到20μm，调整粘度达100-120s，搅拌均匀；
b.甲B组份的制备，首先制备纳米Si02浆料，取100g基体树脂十2gBYK-108高分子嵌段聚合物分散剂+溶剂+粉状纳米SiO215g，高速分散1h，再反复研磨成细度达小于100的nm浆料，制成SiO2浆料备用；然后按照甲A组份的制备工艺加入甲B组份配方中各组份及SiO2浆料，高速分散1h，经研磨细度达到20μm，最后加入石英砂，调整粘度达100-120s，搅拌均匀；
c.乙组份HDI缩二脲N-75外购后单独包装；
d.按甲A组份和甲B组份分别与乙组份质量比100∶14称量搅拌混合均匀，喷涂于经过防锈底漆处理过的基层上，先喷涂中涂漆，然后喷涂面漆，面漆覆盖中涂漆，中涂漆和面漆的干膜厚度≥600μm。
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