本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域,涉及一種用于鈦合金表面絕緣保護層的絕緣涂料。
背景技術(shù):
現(xiàn)有鈦合金具有密度小、比強度高、無磁性、無毒、耐腐蝕性強等優(yōu)點,在航空、航天、化工、石油、輕工、冶金、發(fā)電等眾多領(lǐng)域中獲得日益廣泛的應(yīng)用,是具有發(fā)展前景的新型結(jié)構(gòu)材料。在實際使用中,出于性能、成本等因素的考慮,鈦合金或多或少都要與其它的異種金屬接觸使用,但鈦合金屬于高電位金屬,在與其它低電位金屬接觸使用中,如鋁、鋼材等,極易引起低電位金屬的電偶腐蝕。因此在許多實際情況下,需對鈦合金進行絕緣保護,相比鈦合金的陽極氧化和微弧氧化,涂覆絕緣性有機涂料是一種比較簡單有效的方法。
由于鈦金屬活性大,暴露在含氧介質(zhì)中鈦金屬會很快被氧化,迅速形成一層致密的氧化鈦惰性膜,這層氧化鈦惰性膜的表面能極低,并且堅硬光滑,常規(guī)機械打磨的涂裝前處理方式難于清除,因此在使用簡單的機械打磨方式處理的鈦合金表面,涂覆常規(guī)的有機涂層時,有機涂層的附著力很差,極易脫落。因此,制備與鈦合金具有高結(jié)合強度的絕緣涂料具有重大的意義。
cn103571301a公開了一種用于鈦合金表面絕緣保護層的高結(jié)合強度絕緣涂料,其由高結(jié)合強度絕緣涂料和涂料固化劑兩組份組成,且涂料固化劑選用聚酰胺類固化劑,高結(jié)合強度絕緣涂料,由成膜樹脂、增韌改性劑、附力促進劑、消泡劑、流平劑、有機土、氣相二氧化硅、常規(guī)著色顏填料和常規(guī)有機溶劑組成,該增韌改性劑是丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物與三苯基磷的反應(yīng)產(chǎn)物;按配比將高結(jié)合強度絕緣涂料與涂料固化劑混合均勻,采用噴涂、刷涂或滾涂等方式,施涂于鈦合金表面,室溫干燥固化7天,即在鈦合金表面獲得高結(jié)合強度絕緣保護涂膜,涂膜厚度50μm時,膜層與鈦合金基材的結(jié)合強度≥13mpa,絕緣電阻≥1011ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護,但是該力學(xué)性能在實際應(yīng)用中仍不能滿足需求,有待進一步提高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種用于鈦合金表面絕緣保護層的絕緣涂料,尤其是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能的絕緣涂料,從而有效解決鈦合金表面的絕緣以及高強度保護問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
第一方面,本發(fā)明提供一種用于鈦合金表面絕緣保護的絕緣涂料,由高結(jié)合強度絕緣涂料和涂料固化劑兩組份組成,按質(zhì)量計,其高結(jié)合強度絕緣涂料為100份,固化劑為15~20份,按所述配比,將高結(jié)合強度絕緣涂料與涂料固化劑混合均勻,采用噴涂、刷涂或滾涂等方式,施涂于鈦合金表面,即在鈦合金表面獲得高結(jié)合強度絕緣保護涂層,所述涂料固化劑選用聚酰胺類固化劑,所述高結(jié)合強度絕緣涂料,其按質(zhì)量計組分配方如下:
成膜樹脂:
雙酚a型環(huán)氧樹脂70~90份;
基團改性劑:
羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液30~50份;
增韌改性劑:
丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物與三苯基磷的反應(yīng)產(chǎn)物20~40份;
附著力促進劑:
氨基硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧基團硅烷偶聯(lián)劑3~8份;
消泡劑:
改性聚硅氧烷、聚醚、或高級醇類消泡劑0.3~0.8份;
流平劑:
本發(fā)明中,所述基團改性劑為羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液,其重量份為30~50份,例如為30份、32份、35份、38份、40份、42份、44份、46份、48份或50份等。
優(yōu)選地,所述羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液是將羥基磷灰石和環(huán)糊精分散到二甲基砜中,以1000rpm的轉(zhuǎn)速球磨24~48h得到的。所述球磨時間例如為24h、26h、30h、32h、33h、35h、36h、37h、39h、40h、42h、42.5h、45h、46h或48h等。
優(yōu)選地,所述羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液中羥基磷灰石的濃度為3~5mol/l,例如為3mol/l、3.2mol/l、3.5mol/l、3.6mol/l、3.8mol/l、4.0mol/l、4.1mol/l、4.3mol/l、4.5mol/l、4.75mol/l、4.8mol/l、4.9mol/l或5mol/l等。
進一步優(yōu)選地,所述羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液中羥基磷灰石的濃度為4mol/l。
優(yōu)選地,所述羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液中環(huán)糊精的濃度為8~10mo/l,例如為8mol/l、8.2mol/l、8.4mol/l、8.5mol/l、8.6mol/l、8.7mol/l、8.8mol/l、9mol/l、9.2mol/l、9.5mol/l、9.8mol/l或10mol/l等。
本發(fā)明的增韌改性劑中,所述“丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物”指:丁腈橡膠和環(huán)氧樹脂的混合物。
優(yōu)選地,所述丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物中,丁腈橡膠與環(huán)氧樹脂的比為30~50︰50~60。
優(yōu)選地,所述增韌改性劑中,丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物與三苯基磷之比為80~110︰0.2~0.6。
優(yōu)選地,所述流平劑為:
第二方面,本發(fā)明提供一種如第一方面所述的用于鈦合金表面絕緣保護的絕緣涂料的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)按配比將成膜樹脂、基團改性劑、常規(guī)有機溶劑和增韌改性劑加入到分散罐中,高速攪拌分散均勻;
(2)將步驟(1)的混合物和附著力促進劑、消泡劑、流平劑、有機土、氣相二氧化硅、常規(guī)著色顏填料加入到磨漆罐中,高速攪拌研磨至細度小于等于45μm,制得鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣組分;
(3)按質(zhì)量計,根據(jù)步驟(2)制備的高結(jié)合強度絕緣涂料的總量,按高結(jié)合強度絕緣組分:涂料固化劑為100:15~20份的比例,準備聚酰胺類固化劑。
優(yōu)選地,增韌改性劑的制備步驟為:
(1)按質(zhì)量計,將丁腈橡膠︰環(huán)氧樹脂為30~50︰50~60的丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物,加熱至80℃,攪拌均勻,得到增韌改性劑混合物;
(2)按質(zhì)量計,在步驟(1)得到的增韌改性劑混合物中,按丁腈橡膠、環(huán)氧樹脂混合物︰三苯基磷為80~110︰0.2~0.6的比例,逐步加入三苯基磷,加熱至120℃,反應(yīng)4h,冷卻,得到反應(yīng)產(chǎn)物。
第三方面,本發(fā)明提供如第一方面所述的用于鈦合金表面絕緣保護的絕緣涂料的使用方法,具體為:
根據(jù)質(zhì)量計配比,將高結(jié)合強度絕緣涂料與涂料固化劑混合均勻,采用噴涂、刷涂和滾涂等方式,施涂于鈦合金表面,室溫干燥固化7天后即在鈦合金表面獲得高結(jié)合強度絕緣保護涂層。
與已有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明以羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液作為基團改性劑,其中的官能團與反應(yīng)物中的環(huán)氧樹脂和羧基等基團發(fā)生協(xié)同促進作用,協(xié)同改善界面結(jié)合力、涂料在使用過程中的附著力以及耐水性和耐磨性,本發(fā)明得到的用于鈦合金表面絕緣保護的絕緣涂料的綜合性能非常好,而且,本發(fā)明通過對配方的調(diào)整,可以在較低的固化劑使用量條件下得到高性能的絕緣涂料,降低了成本。
(2)本發(fā)明所述的鈦合金表面用絕緣涂料使用具有優(yōu)異介電性能的改性環(huán)氧樹脂為主要成膜樹脂,涂料配方中使用的填料也具有較高的介電常數(shù),而使涂料成膜物具有優(yōu)異的絕緣電阻。
(3)本發(fā)明所述的鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料成膜后,涂膜厚度為50μm時,其與鈦合金基材的結(jié)合強度≥40mpa,絕緣電阻≥5×1012ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1:
1)、制備增韌改性劑:
將質(zhì)量組成丁腈橡膠ctbn30份、環(huán)氧樹脂e5140份混合,加熱至80℃,攪拌均勻;在攪拌均勻的混合物中,加入0.2份三苯基磷,加熱至120℃,反應(yīng)4h,冷卻,得到增韌改性劑。
2)、制備基團改性劑:
將羥基磷灰石和環(huán)糊精分散到二甲基砜中,以1000rpm的轉(zhuǎn)速球磨24h得到的羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液(其中,羥基磷灰石的濃度為3mol/l;環(huán)糊精的濃度為10mo/l),即基團改性劑。
3)、制備鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料:
按比例將雙酚a環(huán)氧樹脂6101成膜樹脂60份,基團改性劑50份、上述增韌改性劑20份,環(huán)氧基團硅烷偶聯(lián)劑kh-560附著力促進劑3份,改性聚硅氧烷defom5500消泡劑0.3份,丙烯酸酯共聚物levelol495流平劑0.5份,有機土3份,氣相二氧化硅2份,氧化鐵紅顏料50份,溶劑是由二甲苯與丁醇以6︰4體積比混合的混合物10份,混合均勻制成鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料;
使用時,按質(zhì)量計組成,在100份鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料中加入20份聚酰胺固化劑651涂料固化劑,混合均勻后,采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。
涂膜固化干燥后,與鈦合金基材的結(jié)合強度可達41.83mpa,絕緣電阻可達5.2×1012ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護。
實施例2:
1)、制備增韌改性劑:
將質(zhì)量組成丁腈橡膠ctbn50份、環(huán)氧樹脂e5160份混合,加熱至80℃,攪拌均勻;在攪拌均勻的混合物中加入0.6份三苯基磷,加熱至120℃,反應(yīng)4h,冷卻,得到增韌改性劑。
2)、制備基團改性劑:
將羥基磷灰石和環(huán)糊精分散到二甲基砜中,以1000rpm的轉(zhuǎn)速球磨48h得到的羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液(其中,羥基磷灰石的濃度為5mol/l;環(huán)糊精的濃度為8mo/l),即基團改性劑。
3)、制備鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料漆料:
按比例將雙酚a環(huán)氧樹脂6101成膜樹脂90份,基團改性劑30份、按上述制備的增韌改性劑40份,氨基硅烷偶聯(lián)劑kh-550附著力促進劑8份,改性聚硅氧烷defom5500消泡劑0.8份,丙烯酸酯共聚物levelol495流平劑,1份,有機土8份,氣相二氧化硅6份,氧化鐵紅顏料70份,溶劑是由二甲苯與丁醇以6︰4體積比混合的混合溶劑40份,混合均勻制成鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料。
使用時,按質(zhì)量計組成,在100份鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料中加入16份聚酰胺固化劑651涂料固化劑,混合均勻后,采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。
漆膜固化干燥后,與鈦合金基材的結(jié)合強度可達43.56mpa,絕緣電阻可達6.3×1012ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護。
實施例3:
1)、制備增韌改性劑:
將質(zhì)量組成丁腈橡膠ctbn40份、環(huán)氧樹脂e5155份混合,加熱至80℃,攪拌均勻;在攪拌均勻的混合物中加入0.5份三苯基磷,加熱至120℃,反應(yīng)4h,冷卻,得到增韌改性劑。
2)制備基團改性劑:
將羥基磷灰石和環(huán)糊精分散到二甲基砜中,以1000rpm的轉(zhuǎn)速球磨36h得到的羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液(其中,羥基磷灰石的濃度為4mol/l;環(huán)糊精的濃度為8.5mo/l),即基團改性劑。
3)、制備鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料漆料的:
按比例將雙酚a環(huán)氧樹脂6101成膜樹脂70份,基團改性劑40份、上述增韌改性劑30份,氨基硅烷偶聯(lián)劑kh-550附著力促進劑5份,改性聚硅氧烷defom5500消泡劑0.6份,丙烯酸酯共聚物levelol495流平劑0.7份,有機土6份,氣相二氧化硅4份,氧化鐵紅顏料60份,溶劑是由二甲苯與丁醇以6︰4體積比混合的混合溶劑20份,混合均勻制成用于鈦合金表面高結(jié)合強度絕緣涂料。
使用時,按質(zhì)量計組成,在100份鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料中,加入20份聚酰胺固化劑651涂料固化劑,混合均勻后,采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。
漆膜固化干燥后,與鈦合金基材的結(jié)合強度可達47.55mpa,絕緣電阻可達7.7×1012ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護。
實施例4:
1)、制備增韌改性劑:
將質(zhì)量組成丁腈橡膠ctbn33份、環(huán)氧樹脂e5140份混合,加熱至70℃,攪拌均勻;在攪拌均勻的混合物中,加入0.5份三苯基磷,加熱至115℃,反應(yīng)5h,冷卻,得到增韌改性劑。
2)、制備基團改性劑:
將羥基磷灰石和環(huán)糊精分散到二甲基砜中,以1000rpm的轉(zhuǎn)速球磨38h得到的羥基磷灰石的環(huán)糊精二甲基砜溶液(其中,羥基磷灰石的濃度為3.5mol/l;環(huán)糊精的濃度為9mo/l),即基團改性劑。
3)、制備鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料:
按比例將雙酚a環(huán)氧樹脂6101成膜樹脂85份,基團改性劑38份、上述增韌改性劑36份,環(huán)氧基團硅烷偶聯(lián)劑kh-560附著力促進劑4份,聚醚消泡劑0.5份,丙烯酸酯共聚物levelol495流平劑0.5份,有機土8份,氣相二氧化硅4份,氧化鐵紅顏料60份,溶劑是由二甲苯與丁醇以6︰4體積比混合的混合物15份,混合均勻制成鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料;
使用時,按質(zhì)量計組成,在100份鈦合金表面用高結(jié)合強度絕緣涂料中加入15份聚酰胺固化劑651涂料固化劑,混合均勻后,采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。
涂膜固化干燥后,與鈦合金基材的結(jié)合強度可達43.13mpa,絕緣電阻可達5.1×1012ω,能有效實現(xiàn)鈦合金的絕緣保護。
對比例1
除不添加基團改性劑外,其他制備方法和條件與實施例1相同,得到絕緣涂料。
絕緣涂料的使用方法與實施例1相同。
涂膜固化干燥后,與鈦合金基材的結(jié)合強度可達18.78mpa,絕緣電阻可達1.5×1011ω,結(jié)合強度較差,不能滿足實際中的有效保護要求。
申請人聲明,本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法,但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,對本發(fā)明的任何改進,對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。