專利名稱：復(fù)合涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及彈性多層復(fù)合涂層，其中彈性底涂層可在應(yīng)力施加到該復(fù)合涂層上時(shí)先于面涂層破裂，所述復(fù)合涂層可用于燃料儲(chǔ)存容器的涂布以抑制其中的燃料泄漏。
本發(fā)明的背景目前，密封整體燃料罐體系涉及結(jié)合、表面密封、填密和密封劑的刷涂。在涂覆密封劑之前，基材表面必須充分清潔且密封劑由訓(xùn)練良好的人員仔細(xì)涂覆。盡管涂覆工藝受到控制，所得涂層通常在檢查時(shí)存在泄漏。確定涂層中的缺陷是一個(gè)困難和費(fèi)時(shí)的過(guò)程。另外，難以修復(fù)和重新密封，需要從基材上機(jī)械地去除老的密封劑材料。
因此，需要一種適合通過(guò)常規(guī)技術(shù)如噴涂、刷涂、輥涂、或填充和排放技術(shù)而容易涂覆的涂料或密封劑。這種新的涂料或密封劑應(yīng)該粘附于各種金屬、復(fù)合、黃褐色或聚合物基材，提供對(duì)基材中針孔和缺陷的覆蓋并在接受沖擊和振動(dòng)時(shí)保持其整體性。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明提供了一種復(fù)合涂層，包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層；和(b)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。
本發(fā)明的另一方面是一種復(fù)合涂層，包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層，所述可固化底涂層組合物包含一種選自聚氨酯、多硫化物、聚硫醚、及其共聚物和混合物的聚合物材料；和(b)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層并具有高于所述彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng)。還提供了一種涂有該多組分復(fù)合涂層的基材。
本發(fā)明的另一方面是一種從燃料儲(chǔ)存容器內(nèi)部抑制燃料泄漏的方法，包括以下步驟(a)用一種復(fù)合涂層涂覆燃料儲(chǔ)存罐的內(nèi)部，該復(fù)合涂層包括(i)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層；和(ii)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。
除了在操作實(shí)施例中或在另外指定的場(chǎng)合，所有在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中用于表示成分的量、反應(yīng)條件等的數(shù)字應(yīng)該理解為在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“約”進(jìn)行修飾。另外，本文所用的術(shù)語(yǔ)“聚合物”是指低聚物、均聚物和共聚物。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述本發(fā)明提供了一種復(fù)合(多層)涂層，包括沉積在基材表面上的彈性底涂層和涂覆到至少一部分底涂層上的面涂層。
彈性底涂層由包含一種或多種在固化時(shí)優(yōu)選為彈性的可固化聚合物材料的可固化底涂層組合物形成。有用的聚合物材料的例子包括可交聯(lián)或自交聯(lián)多硫化物、聚硫醚、聚氨酯、及其共聚物和混合物。優(yōu)選地，可固化底涂層組合物包含一種含硫的物質(zhì)，例如一種或多種聚硫醚或多硫化物。
有用的多硫化物在有機(jī)基團(tuán)之間包含重復(fù)的多硫化物鍵，每個(gè)有機(jī)基團(tuán)具有至少一個(gè)伯碳原子連接到二硫化物鍵上。有用的聚合物包含一種或多種具有以下結(jié)構(gòu)式的單元 其中R是二價(jià)或多價(jià)有機(jī)基團(tuán)，包括(但不限于)烷基、亞烷基、或氧烴如二乙基甲?；籱為2或更高，優(yōu)選2-4(包含)，且稱作該聚合物的硫級(jí)；且n為大于1的整數(shù)，優(yōu)選5-50。R視需要包括類似的側(cè)基。
有用的固體多硫化物優(yōu)選具有使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物按照凝膠滲透色譜測(cè)定大于約100000的數(shù)均分子量。優(yōu)選的多硫化物的數(shù)均分子量為約300-15000且一般在環(huán)境溫度(約25℃)和大氣壓(約760毫米汞柱)下為液體。更優(yōu)選，多硫化物的數(shù)均分子量為約500-10000。多硫化物視需要具有一個(gè)或多個(gè)端或側(cè)羥基或硫醇官能團(tuán)。優(yōu)選地，多硫化物具有端硫醇官能團(tuán)。
優(yōu)選的多硫化物包括可購(gòu)自Morton International的LP多硫化物，例如LP-2、LP-3和LP-32、以及例如公開(kāi)于美國(guó)專利1962460和4623711的多硫化物，在此將其作為參考并入本發(fā)明。
有用的聚硫醚物質(zhì)包括具有一種或多種以下通式單元的那些 其中R1、R2、R3和R4分別獨(dú)立地選自具有1-6個(gè)碳原子的脂族基團(tuán)且x、y和n分別獨(dú)立地選自等于或大于1的整數(shù)。至少一個(gè)脂族基團(tuán)可進(jìn)一步包含至少一個(gè)選自具有1-12個(gè)碳原子的取代或未取代脂族基團(tuán)、環(huán)脂族基團(tuán)和芳基的側(cè)基。取代的脂族基團(tuán)可包含1-12個(gè)碳原子和一個(gè)或多個(gè)選自氧、氮和硫的雜原子。優(yōu)選地，基團(tuán)R1、R2、R3和R4分別獨(dú)立地為C1-C3脂族基團(tuán)。更優(yōu)選R2、R3和R4為乙基且R1為異丙基。更進(jìn)一步優(yōu)選，y大于x且n使得聚硫醚的數(shù)均分子量為約300-15000，這樣該聚硫醚在環(huán)境溫度和大氣壓下為液體。該聚硫醚物質(zhì)可包括一個(gè)或多個(gè)端官能團(tuán)如羥基、硫醇或烷基。
有用的聚硫醚物質(zhì)包括公開(kāi)于美國(guó)專利4366307、5912319和5959071(在此將其分別作為參考并入本發(fā)明)的那些、以及可購(gòu)自PRC-Desoto International的PERMAPOL P-3和855聚合物。優(yōu)選的含聚硫醚的組合物是可購(gòu)自PRC-Desoto的PR-2911。
有用的聚氨酯包括通過(guò)一種或多種多元醇與一種或多種聚異氰酸酯反應(yīng)制成的那些。有用的聚氨酯包括聚酯多醇、聚醚多醇、以及二醇或三醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油和三羥甲基丙烷。有用的聚異氰酸酯可包括脂族聚異氰酸酯、環(huán)脂族聚異氰酸酯或芳族聚異氰酸酯。
可以使用上述聚合物材料的混合物或共聚物。
優(yōu)選地，聚合物材料占可固化底涂層組合物的約30-55％重量，以該可固化底涂層組合物的總重為基準(zhǔn)，更優(yōu)選約40-50％重量。
優(yōu)選地，可固化底涂層組合物包含一種或多種固化劑。合適的固化劑的非限定性例子包括多元胺、多元醇、聚異氰酸酯、金屬氧化物、聚環(huán)氧化物及其混合物。
有用的多元胺包括伯或仲二胺或多元胺，其中連接到氮原子上的基團(tuán)可以是飽和或不飽和的、脂族、脂環(huán)族、芳族、芳族取代的脂族或脂族取代的芳族基團(tuán)。合適的脂族和脂環(huán)族二胺的例子包括1，2-亞乙基二胺、異佛爾酮二胺。合適的芳族二胺包括二乙基甲苯二胺和亞甲基二苯二胺(MDA)。有用的三胺包括二亞乙基三胺。
有用的多元醇包括聚氧亞烷基多元醇、聚酯多元醇、聚氧四亞甲基多元醇、聚氨酯多元醇、和二醇或三醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油和三羥甲基丙烷。
有用的聚異氰酸酯包括封端或未封端的聚異氰酸酯，包括芳族二異氰酸酯；脂族二異氰酸酯如1，6-六亞甲基二異氰酸酯；和環(huán)脂族二異氰酸酯如異佛爾酮二異氰酸酯和4，4’-亞甲基-二(環(huán)己基異氰酸酯)。適用于聚異氰酸酯的封端劑的例子包括低級(jí)脂族醇如甲醇、肟如甲基乙基酮肟和內(nèi)酰胺如己內(nèi)酰胺。
有用的金屬氧化物包括二氧化錳(如可購(gòu)自Eastman Chemical Co.的AT-407)、氧化鉛、過(guò)氧化鈣、過(guò)氧化鋇和氧化鋅。
有用的聚環(huán)氧化物每分子包含至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)。有用的多元醇聚縮水甘油醚可通過(guò)將表鹵醇與多元醇如二元醇在堿性縮合和脫鹵化氫催化劑，如氫氧化鈉或氫氧化鉀的存在下進(jìn)行反應(yīng)而形成。合適的多元醇可以是芳族、脂族或環(huán)脂族的。合適的芳族多元醇的非限定性例子包括酚類，優(yōu)選為至少二元酚。用于本發(fā)明的芳族多元醇的非限定性例子包括二羥基苯，例如間苯二酚和對(duì)苯二酚；二(4-羥基苯基)-1，1-異丁烷；4，4-二羥基二苯甲酮；二(4-羥基苯基)-1，1-乙烷；二(2-羥基苯基)甲烷；1，5-羥基萘；4-亞異丙基二(2，6-二溴苯酚)；1，1，2，2-四(對(duì)-羥基苯基)乙烷；1，1，3-三(對(duì)-羥基苯基)丙烷；酚醛清漆樹(shù)脂；雙酚F；長(zhǎng)鏈雙酚；和2，2-二(4-羥基苯基)丙烷，即，優(yōu)選的雙酚A。
脂族多元醇的非限定性例子包括二醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，2-亞丙基二醇、1，4-亞丁基二醇、2，3-亞丁基二醇、五亞甲基二醇、聚氧亞烷基二醇；多元醇如山梨醇、甘油、1，2，6-己三醇、赤蘚糖醇和三羥甲基丙烷；及其混合物。
合適的環(huán)氧官能物質(zhì)具有約150-200的環(huán)氧當(dāng)量，使用甲基紫作為指示劑滴定測(cè)得。合適的市售環(huán)氧功能物質(zhì)的一個(gè)例子是EPON828環(huán)氧樹(shù)脂，它是一種由雙酚A和表鹵醇制成的雙酚A環(huán)氧官能二縮水甘油醚且可購(gòu)自Shell Chemical Company。
優(yōu)選地，固化劑在涂覆之前立即加入可固化底涂層組合物中。固化劑的選擇取決于在底涂層組合物中聚合物材料的端官能度。例如，異氰酸酯誘導(dǎo)了多元胺或多元醇的固化；且環(huán)氧、金屬氧化物和金屬過(guò)氧化物分別誘導(dǎo)硫醇基團(tuán)的固化。底涂層組合物的固化通過(guò)將聚合物材料與固化劑充分混合并將該組合物經(jīng)受用于固化的大氣和溫度條件來(lái)進(jìn)行。優(yōu)選地，聚合物材料在固化劑的存在下在環(huán)境空氣中固化。通常，固化在約10-150℃的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，選擇固化劑的濃度和特性以在環(huán)境溫度和大氣壓下在幾小時(shí)內(nèi)精確固化。固化所需的時(shí)間部分取決于特定的配方以及固化催化劑的性質(zhì)和濃度。
一般來(lái)說(shuō)，固化劑占可固化底涂層組合物的約9-100％重量，以可固化底涂層組合物的總重為基準(zhǔn)，優(yōu)選約9.3-100％重量。
優(yōu)選地，可固化底涂層組合物還包含至少一種選自顏料、增塑劑、填料、粘附促進(jìn)劑、溶劑及其混合物的添加劑。
有用的顏料包括炭黑或金屬氧化物如氧化鐵和二氧化鈦。一般來(lái)說(shuō)，顏料占底涂層組合物的約3-6％重量。優(yōu)選地，如果彈性涂層組合物是雙組分體系，可向每組分中加入不同顏色的顏料以幫助均勻混合。
有用的增塑劑包括氫化三苯基和二-或三-異癸基鄰苯二甲酸酯。優(yōu)選地，增塑劑在底涂層組合物中的存在量為底涂層組合物總重的約0-5％重量。
有用的填料包括炭黑、碳酸鈣、二氧化鈦和發(fā)煙硅石。優(yōu)選地，填料在底涂層組合物中的存在量為底涂層組合物總重的約20-30％重量。
粘附促進(jìn)劑可包括在底涂層組合物中以幫助與基材的粘附。有用的粘附促進(jìn)劑包括硅烷、酚醛樹(shù)脂、鈦酸酯和環(huán)氧。優(yōu)選地，粘附促進(jìn)劑在底涂層組合物中的存在量為底涂層組合物總重的約2-5％重量。
可以向底涂層組合物中加入溶劑以降低該組合物的粘度并幫助噴涂。有用的溶劑包括甲乙酮、甲苯和丙二醇甲基醚乙酸酯。如果存在，溶劑在底涂層組合物中的存在量為底涂層組合物總重的約20-30％重量。
優(yōu)選地，彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度為約50-600磅/平方英寸，且在50密耳(1.27毫米)涂層厚度下按照ASTM-D-412-617(在此將其作為參考并入本發(fā)明)測(cè)定的百分伸長(zhǎng)為約50-800％。本文所用的“拉伸強(qiáng)度”是指材料的最大耐變形性，基于該材料按照ASTM-D-412-617測(cè)定的未變形區(qū)域。本文所用的“伸長(zhǎng)率”是指按照ASTM-D-412-617測(cè)定的在材料破裂之前的最大永久應(yīng)變。
優(yōu)選地，彈性底涂層的耐燃料性使得它在140°F(60℃)下暴露于Jet Reference Fluid(JRF)時(shí)體積膨脹低于50％。JRF是約30％體積甲苯、60％環(huán)己烷、10％異辛烷和1％叔丁基二硫化物的一種混合物。另外優(yōu)選的是，該彈性底涂層是水解穩(wěn)定的，即，它在158°F(70℃)水中1個(gè)月之后保持其原始拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的至少40％。
底涂層組合物優(yōu)選通過(guò)常規(guī)的涂覆技術(shù)如噴涂、刷涂、輥或常規(guī)的填充和排放技術(shù)施涂到基材的表面上，這些是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知的。
通常，底涂層組合物施涂到基材上，得到約3-30密耳(0.07-0.76毫米)，優(yōu)選約10-20密耳(0.25-0.5毫米)的干厚?？梢岳斫?，底涂層厚度可通過(guò)一次或多次涂覆該底涂層組合物而形成。如果基礎(chǔ)彈性涂層厚度通過(guò)多次涂覆而增加，固化視需要在涂覆其它層之前誘發(fā)。優(yōu)選地，基礎(chǔ)彈性涂層通過(guò)一次涂覆而施涂。
底涂層組合物可在使用面涂層組合物之前在某個(gè)溫度(優(yōu)選約10-100℃)下固化。
通過(guò)本發(fā)明涂覆的基材可由一種或多種聚合物、復(fù)合或金屬材料或其組合而形成。有用的金屬材料包括鋁、鋼、鈦及其合金。有用的聚合物材料包括聚氨酯、腈或布納“N”橡膠和纖維復(fù)合體。可以理解，本發(fā)明的復(fù)合涂層可應(yīng)用于平面以及復(fù)雜的幾何基材。盡管本發(fā)明的描述涉及剛性或柔性燃料儲(chǔ)存容器，可以理解，本發(fā)明可用于涂布包括建筑接頭、路面、航天場(chǎng)合的各種基材以及用于涂覆包括電線、軟管、儲(chǔ)存罐、船用容器和燃料傳輸管線的各種基材。
視需要，可以在使用底涂層組合物之前清潔該基材表面以去除外來(lái)的脂肪和碎屑。在燃料罐刷新的情況下，可以采用本發(fā)明而無(wú)需處理已有的表面密封劑。
盡管底涂層組合物優(yōu)選直接施涂到基材上，但可以理解，可以視需要采用在底涂層組合物層的底表面和基材之間的中間層或底漆涂層。如果存在，中間層或底漆涂層用作彈性底涂層和基材之間的粘附促進(jìn)劑。有用的中間層涂料視需要包括PR-148、PR-1826、PR-182和PR-1861，分別為鈦酸酯-、環(huán)氧-、硅烷-和環(huán)氧基底漆，可購(gòu)自PRC-Desoto。
面涂層組合物施涂到至少部分固化的底涂層上。面涂層不同于底涂層，即，它包含至少一種在化學(xué)上不同于底涂層組分的組分、或至少一種在存在量上不同于底涂層中相同組分的組分。
面涂層優(yōu)選為彈性涂層且在按照ASTM D-412-617測(cè)定時(shí)具有與底涂層相比較高的拉伸強(qiáng)度和/或百分伸長(zhǎng)，其中由每種材料單獨(dú)制備出流出物用于測(cè)試。優(yōu)選地，面涂層在50密耳(1.27毫米)涂層厚度下的拉伸強(qiáng)度為約1000-3000磅/平方英寸(70-120千克/厘米2)且百分伸長(zhǎng)為約500-1000％。優(yōu)選地，面涂層拉伸強(qiáng)度比基礎(chǔ)彈性涂層的相應(yīng)值高100％。即，在變形、振動(dòng)或機(jī)械應(yīng)力下，底涂層優(yōu)選會(huì)失敗，這樣面涂層能夠在保持燃料密封完整性的同時(shí)進(jìn)行彎曲和伸長(zhǎng)。
面涂層由可固化面涂層組合物形成，其中包含一種或多種例如以上在底涂層組合物的聚合物材料時(shí)詳細(xì)描述的聚硫醚物質(zhì)。優(yōu)選地，聚硫醚物質(zhì)在環(huán)境溫度和壓力下為液體。有用的聚硫醚物質(zhì)包括可購(gòu)自PRC-Desoto International的PERMAPOL P-3和855聚合物。一般來(lái)說(shuō)，聚硫醚物質(zhì)占可固化面涂層組合物的約40-60％重量，以所述可固化面涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。
優(yōu)選地，可固化面涂層組合物還包含一種或多種固化劑。合適的固化劑包括以上在彈性底涂層的固化劑時(shí)描述的那些。優(yōu)選地，固化劑占可固化面涂層組合物的約2-3％重量，以所述可固化面涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。優(yōu)選地，聚硫醚物質(zhì)在固化劑的存在下在環(huán)境空氣中固化。
可固化面涂層組合物還可包含一種或多種添加劑如顏料、增塑劑、填料、粘附促進(jìn)劑、溶劑及其混合物。有用的添加劑的例子包括類似量的以上在彈性底涂層的添加劑時(shí)描述的那些。
面涂層優(yōu)選還包含第一顏料且底涂層包含第二、不同顏色的顏料，這樣可相對(duì)彈性底涂層產(chǎn)生不同的面涂層著色，這有助于通過(guò)面涂層完全覆蓋。面涂層通過(guò)噴涂、刷涂、輥或常規(guī)的填充和排放技術(shù)施涂到層壓品上，干厚度為約10(0.25毫米)至約30密耳(0.76毫米)，優(yōu)選約10(0.25毫米)至約20密耳(0.5毫米)。面涂層可以水分或環(huán)境或熱固化，其中固化溫度優(yōu)選為約10-100℃。
該多組分復(fù)合涂層還可在至少一部分面涂層上包含一層或多層外涂層。合適的外涂層可包括油漆和底漆。
在本發(fā)明的一個(gè)替代優(yōu)選實(shí)施方案中，提供了一種多組分復(fù)合涂層，包括一層由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層。該可固化底涂層組合物包含一種或多種選自聚氨酯、多硫化物、聚硫醚、及其共聚物和混合物的聚合物材料。面涂層施涂到底涂層上，所述面涂層不同于底涂層且具有比彈性底涂層較高的拉伸強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng)。
還提供了一種從燃料儲(chǔ)存容器內(nèi)部抑制燃料泄漏的方法，包括，用任何以上詳細(xì)描述的復(fù)合涂層體系涂布燃料儲(chǔ)存罐的內(nèi)部。
本發(fā)明的多組分復(fù)合涂層提供了可用于抑制從基材或兩基材的接頭處泄漏液體的涂料或密封劑。如果本發(fā)明的底涂層例如因?yàn)楦g、涂覆不好或沖擊損害而產(chǎn)生粘附損失，較低拉伸強(qiáng)度和較低伸長(zhǎng)率固化的彈性底涂層優(yōu)選在較高拉伸強(qiáng)度和較高伸長(zhǎng)率面涂層之前失敗，這樣可保持整個(gè)涂層的完整性并防止暴露下方的基材。就飛機(jī)燃料容器而言，本發(fā)明可提供一種更柔性和耐振的燃料容器，因?yàn)楣袒膹椥缘淄繉涌晌张c飛機(jī)操作時(shí)所遇到的膨脹和收縮有關(guān)的大部分應(yīng)力。本發(fā)明可用于重新密封老化的飛機(jī)燃料罐，因?yàn)槔匣拿芊鈩┛捎迷摱嘟M分復(fù)合涂層重新涂覆以密封已有的漏處，無(wú)需處理其中已有的密封劑。相反，簡(jiǎn)單磨擦和最佳的溶劑清洗使得已有的密封劑能夠接受按照本發(fā)明的復(fù)合涂層。
為了更完整地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，給出了以下實(shí)施例。應(yīng)該理解，以下只是示例性的，無(wú)意于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例環(huán)氧/石墨復(fù)合板6英寸×6英寸×0.084英寸(15.24×15.24×0.21厘米)(Hercules AW193-PW/3501-6S，在177℃下固化并具有49.2-50.2％的纖維體積)用甲乙酮(MEK)溶劑清洗，并通過(guò)洗滌或刷涂來(lái)施涂一層PR-148調(diào)控劑(PRC-Desoto)以形成薄膜。石墨板的厚度為2.108-2.134毫米。以下得到按照本發(fā)明的最佳結(jié)果。
底涂層在清潔和調(diào)控的板的表面上通過(guò)涂覆以下的含多硫化物的雙組分底涂層組合物(按來(lái)樣計(jì)算)而形成組分的重量百分?jǐn)?shù)組分A 二氧化錳159％增塑劑229％顏料33％填料43％二苯胍 6％組分B 多硫化物聚合物549％
填料624.5％溶劑724.5％粘附促進(jìn)劑82％粘附促進(jìn)劑90.2％1AT-407二氧化錳，可購(gòu)自Eastman Chemical Co。
2HB-40氫化三苯基增塑劑，可購(gòu)自Monsanto Co。
3THERMAX N-991炭黑，可購(gòu)自R&T Vanderbilt4Talc-IT-3X滑石，可購(gòu)自R&T Vanderbilt5LP-32多硫化物聚合物，可購(gòu)自Morton International6SOCAL 2G 31 UF碳酸鈣，可購(gòu)自Solvay Performance Chemical7甲乙酮(Ashland Chemical)和Amsco Solvent L-541甲苯溶劑(Union Carbide Corp.)的共混物8METHYLON Resin 75108(4.8％重量)、DUREZ 10694(27％重量)和31513酚醛樹(shù)脂(68％重量)，可購(gòu)自O(shè)ccidental Chemical Corp的共混物9可購(gòu)自O(shè)SI Specialities的SILQUEST A-186環(huán)氧硅烷(50％重量)和可購(gòu)自R&T Vanderbilt的戊基zimate(50％重量)的共混物以總重計(jì)，組分A與組分B的比率為9.3∶100。底涂層配方接近PR-2094(PRC-Desoto)。
底涂層組合物通過(guò)噴涂到石墨板上并在環(huán)境條件(25℃±5℃)下固化6小時(shí)至干厚度0.015英寸(0.38毫米)而涂覆。固化的底涂層的拉伸強(qiáng)度為350磅/平方英寸(24.7千克/厘米2)且伸長(zhǎng)率為250％，按照ASTM-D-412-617測(cè)定。
面涂層組合物施涂到底涂層上，面涂層組合物的組成給出如下。
組分的重量百分?jǐn)?shù)組分A 胺10(pKb≥4) 4.6％填料117.5％溶劑1286％
顏料132％壬酸140.2％組分B PERMAPOL 85586％溶劑1514％10二乙基甲苯二胺，可購(gòu)自Ethyl Chemicals Corp。
11CAB-O-SIL TS-720發(fā)煙硅石填料，可購(gòu)自Pacific CoastChemicals。
12丙二醇甲醚乙酸酯，可購(gòu)自Etastman Chemicals Corp。
13REGAL 660R炭黑，可購(gòu)自Cabot Corp14EMERY 1202，可購(gòu)自Henkel Chemicals。
15丙二醇甲醚乙酸酯，可購(gòu)自Etastman Chemicals Corp。
以總重計(jì)，組分A與組分B的比率為90∶100。
面涂層通過(guò)噴涂至約0.035英寸(1.14毫米)并在環(huán)境條件(25℃±5℃)下固化約168小時(shí)而涂覆。
面涂層的拉伸強(qiáng)度大于1800psi(127千克/厘米2)且伸長(zhǎng)率為900％，其中單獨(dú)使用面涂層材料鑄塑至厚度0.05英寸(0.0127毫米)。這些值大于底涂層的值(350psi拉伸強(qiáng)度和250％伸長(zhǎng)率)，按照ASTM-D-412-617測(cè)定。
設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)室裝置以測(cè)試涂覆和未涂覆板在沖擊損害前后的滲透性，這樣模擬出燃料罐條件。由圓筒組成的測(cè)試設(shè)備在一端開(kāi)口以接納待測(cè)試的板。圓筒的相對(duì)端配有閥和一個(gè)用于填充夾具以燃料的開(kāi)口。安裝一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器以保持測(cè)試夾具內(nèi)的恒定壓力0.35千克/厘米2。測(cè)試試樣加工成15.2厘米2并在1、2、4、8和12英尺-磅下沖擊。將最低三個(gè)測(cè)試板在每種條件下沖擊，隨后將每個(gè)板安裝在夾具中。將1千克的TT-S-735 VII型噴射參考燃料(JRF)通過(guò)開(kāi)口裝載到每個(gè)夾具中，隨后密封。用氮?dú)鈱A具加壓至0.35千克/厘米2，然后將燃料泄漏檢測(cè)劑粉末噴灑到?jīng)_擊區(qū)和墊圈周圍以視覺(jué)幫助檢查受損區(qū)的泄漏并評(píng)估開(kāi)口密封墊圈的性能。該試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間為4周，在第一周得到恒定的重量損失。高度受損板的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為幾秒至幾天，直至失敗。
測(cè)試出制備如上且總涂層厚度為0.045英寸(1.14毫米)的測(cè)試板在沖擊損害之后的燃料滲透性。3個(gè)板的平均測(cè)試結(jié)果在下表1中給出。
表1環(huán)氧/石墨復(fù)合體在沖擊受損前后的燃料滲透性沖擊，英尺-磅(J) 未涂覆板，重量損失(克/天)涂覆板、重量損失(克/天)0(0) 0 01.0(1.4) 0.7 02.0(7.7) 11 040(5.4)530.018.0(10.8)31kgs 0.1212.0(16.3) 6336kgs 0.13在用MEK清潔和用PR-148涂底之后，上述的復(fù)合底涂層以0.01英寸(0.25毫米)干厚度施涂到鋁板6英寸×6英寸×0.04英寸(15.24×15.24×0.1厘米)(按照MIL-S-5541處理的合金7075)。在底涂層固化6小時(shí)之后，將上述面涂層以0.035英寸(0.89毫米)干厚度涂覆。在面涂層于75°F(24℃)下固化168小時(shí)之后，測(cè)試這些板在沖擊受損之后的燃料滲透性。表2給出了如此得到的結(jié)果。
表2鋁板在沖擊受損之后的燃料滲透性沖擊，英尺-磅(J) 未涂覆板，重量損失(克/天)層壓板，0.035英寸(0.80米)，重量損失(克/天)4.0(5.4) 005.0(10.8)144 012.0(16.3) 6100kgs0.03除了本文給出和描述的，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員顯然可從以上描述中看出本發(fā)明的各種改進(jìn)。這些改進(jìn)也應(yīng)該落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合涂層，包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層；和(b)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述可固化底涂層組合物包含一種選自聚氨酯、多硫化物、聚硫醚、及其共聚物和混合物的聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述底涂層組合物包含多硫化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的復(fù)合涂層，其中所述聚合物材料占所述可固化底涂層組合物的約40-60％重量，以所述可固化底涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的復(fù)合涂層，其中所述可固化底涂層組合物還包含固化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的復(fù)合涂層，其中所述固化劑選自多胺、多醇、聚異氰酸酯、金屬氧化物、聚環(huán)氧化物及其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的復(fù)合涂層，其中所述固化劑占所述可固化底涂層組合物的約4-6％重量，以所述可固化底涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的復(fù)合涂層，其中所述聚合物材料在固化劑的存在下在環(huán)境空氣中固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述可固化底涂層組合物還包含至少一種選自顏料、增塑劑、填料、粘附促進(jìn)劑、溶劑、及其混合物的添加劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述彈性底涂層在50密耳厚度下的拉伸強(qiáng)度為約50-600磅/平方英寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述可固化面涂層組合物的聚硫醚物質(zhì)具有至少一個(gè)以下的通式單元 其中R1、R2、R3和R4分別獨(dú)立地選自具有1-6個(gè)碳原子的脂族基團(tuán)且x、y和n分別獨(dú)立地選自等于或大于1的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的復(fù)合涂層，其中至少一個(gè)脂族基團(tuán)進(jìn)一步包含至少一個(gè)選自具有1-12個(gè)碳原子的取代或未取代脂族基團(tuán)、環(huán)脂族基團(tuán)和芳基的側(cè)基。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的復(fù)合涂層，其中所述取代脂族基團(tuán)包含1-12個(gè)碳原子并包含選自氧、氮和硫的雜原子。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述聚硫醚物質(zhì)占所述可固化面涂層組合物的約40-60％重量，以所述可固化面涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述聚硫醚物質(zhì)在環(huán)境溫度和壓力下為液體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述可固化面涂層組合物還包含固化劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合涂層，其中所述固化劑選自多元胺、多元醇、聚異氰酸酯、金屬氧化物、聚環(huán)氧化物及其混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合涂層，其中所述固化劑占所述可固化面涂層組合物的約2-3％重量，以所述可固化面涂層組合物的總重為基準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的復(fù)合涂層，其中所述聚硫醚物質(zhì)在固化劑的存在下在環(huán)境空氣中固化。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述可固化面涂層組合物還包含至少一種選自顏料、增塑劑、填料、粘附促進(jìn)劑、溶劑、及其混合物的添加劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述面涂層在50密耳厚度下的拉伸強(qiáng)度為約1000-3000磅/平方英寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述面涂層的拉伸強(qiáng)度大于所述彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的復(fù)合涂層，其中所述面涂層的拉伸強(qiáng)度比所述彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度高40％。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述面涂層的百分伸長(zhǎng)大于所述彈性底涂層的百分伸長(zhǎng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述彈性底涂層包含第一顏料且所述面涂層進(jìn)一步包含第二顏料，這樣可賦予面涂層以不同于彈性底涂層的著色。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述多組分復(fù)合涂層包括位于彈性底涂層和面涂層之間的中間涂層。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合涂層，其中所述多組分復(fù)合涂層還包括涂覆到至少一部分面涂層上的外涂層。
28.一種復(fù)合涂層，包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層，所述可固化底涂層組合物包含選自聚氨酯、多硫化物、聚硫醚、及其共聚物和混合物的聚合物材料；和(b)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層并具有高于所述彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng)。
29.一種具有施涂到至少一部分其表面上的復(fù)合涂層的涂覆基材，所述多組分復(fù)合涂層包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層；和(b)施涂到底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。
30.一種具有施涂到至少一部分其表面上的復(fù)合涂層的涂覆基材，所述多組分復(fù)合涂層包括(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層，所述可固化底涂層組合物包含選自聚氨酯、多硫化物、聚硫醚、及其共聚物和混合物的聚合物材料；和(b)施涂到至少一部分底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層并具有高于所述彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng)。
31.一種從燃料儲(chǔ)存容器內(nèi)部抑制燃料泄漏的方法，包括以下步驟(a)用一種多組分復(fù)合涂層涂覆燃料儲(chǔ)存罐的內(nèi)部，該復(fù)合涂層包括(i)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層；和(ii)施涂到至少一部分底涂層上的面涂層，所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多組分復(fù)合涂層,包括:(a)由沉積在基材表面上的可固化底涂層組合物形成的彈性底涂層;和(b)施涂到底涂層上的面涂層,所述面涂層不同于底涂層且由包含聚硫醚物質(zhì)的可固化面涂層組合物形成。所述面涂層可具有高于彈性底涂層的拉伸強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng),這樣當(dāng)復(fù)合涂層變形時(shí),底涂層可在面涂層之前破裂,從而在保持面涂層完整性的同時(shí)面涂層進(jìn)一步變形。該復(fù)合涂層可用于抑制從飛機(jī)燃料儲(chǔ)存容器中泄漏燃料。
文檔編號(hào)C09D181/04GK1354765SQ00807902
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月21日
發(fā)明者S·蘭達(dá)佐 申請(qǐng)人:Prc-迪索托國(guó)際公司