一種高速列車塗裝用塗料的製作方法

2023-06-01 05:27:01

專利名稱：一種高速列車塗裝用塗料的製作方法
一種高速列車塗裝用塗料所屬發明領域本發明涉及到金屬表面塗料技術領域，具體說是涉及到一種高速列車塗裝用塗 料。
背景技術：
當前，隨著交通運輸業的迅速發展，軌道交通作為交通運輸業的主體，其發展更為 的迅猛，普通列車的行駛速度不斷提高，城際高速列車的日益增多，都使得用於塗裝列車的 塗料品種以及性能指標也發生了根本轉變。由於高速列車的行駛速度快，其行駛速度已經 達到350公裡/h以上，高速列車飛速運行中會捲起軌道路基上的砂石，對車頭、車廂底架、 轉向架等部位產生強烈的撞擊和磨損，造成這些部位的漆膜破損，縮短了維修周期，加大了 維修成本。目前，高速列車塗裝用的塗料主要有1.脂肪族丙烯酸聚氨酯體系塗料，這種塗 料雖然具有較好的耐候性，但耐風沙撞擊性差，經過一段時間的風沙侵蝕後。往往造成漆膜 損傷、斑駁脫落。2.彈性聚酯-聚氨酯防腐塗料，這種塗料雖然彈性好、耐磨、抗風沙撞擊， 但是附著力較差差；3.彈性環氧樹脂-聚氨酯塗料，這種塗料雖然附著力好、耐磨耐腐蝕， 但是耐候、耐紫外線老化性較差；4.羥基丙烯酸樹脂-聚氨酯塗料，這種塗料雖然粘結強度 高，耐候保護色性好，但是塗膜彈性不足，抗風沙磨蝕性較差。雖然以上幾種塗料各有特點， 但用於高速列車的塗裝也都存在著不足，因此，研製適用於高速列車車體塗裝的新型塗料 則是本技術領域目前面臨的重大課題，也是本技術領域當前急需解決的重要任務。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有塗膜彈性好、附著力強、強度高、耐衝擊性好、耐候 耐久耐腐蝕、抗砂石撞擊及磨蝕的一種高速列車塗裝用塗料，本發明的另一個目的是提供 一種高速列車塗裝用塗料的製備工藝。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案一種高速列車塗裝用塗料，其特點 是，採用環氧樹脂/丙烯酸樹脂/彈性聚酯樹脂混拼改性作為含羥基的基料樹脂，添加顏填 料及助劑組成甲組份，以HDI縮二脲N-75為乙組份，甲乙組份以5 1質量比混合製備成 雙組份的高速列車塗裝用塗料；在配方中各組份成分構成如下，其中甲組份為彈性聚酯32-40%，50%環氧樹脂溶液10-15%羥基丙烯酸樹脂10-15%，金紅石型鈦白粉10-15%，陶瓷空心微珠1250目10-15%，二甲苯 / 醋酸丁酯/PMA 10-15%,分散劑BYK-1100. 2-0. 5 %，消泡劑BYK-1410.2-0.5%，
3
流平劑 BYK-3O6
0. 2-0. 5%, 0. 2-0. 5%, 0. 2-0. 5%, 0. 2-0. 5%, 0. 2-0. 5% ； 1-3%,矽烷偶聯劑HK-560紫外線吸收劑1130光穩定劑123催化劑10% 二甲苯液混合溶劑乙組分為HDI縮二脲N-75 ；以上各組份成分的比例均按重量百分比計；甲乙組份配比比列為甲組份乙組份=5 1，採用質量比。上述高速列車塗裝用塗料製備工藝步驟如下甲組份的製備a.彈性聚酯的合成將二元酸、多元酸、二元醇加入反應瓶中，緩慢加熱至110°C， 待二元酸全部溶解後開動攪拌，並迅速升溫至150°C左右，開始反應並析出水，於150°C左 右保溫反應1. 0-1. 5h後，迅速升溫至180°C酯化脫水反應2h，繼續升溫至220°C酯化脫水， 使酸值小於10mgK0H/g，粘度達4-6s (格式管)降溫，用混合溶劑兌稀至樹脂固體含量為 60%，樹脂(100% )羥值為 110mgK0H/g，備用。b.環氧樹脂溶液製備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60_70°C，加入等量環 氧樹脂609，樹脂溶化後，攪拌均勻，製成固含量為50%的環氧樹脂溶液備用；c.將彈性聚酯加入分散罐中，攪拌下加入50%的環氧樹脂溶液、羥基丙烯酸樹 脂、混合溶劑，攪拌混合均勻，加入各種助劑、金紅石型鈦白粉，高速分散30min，經砂磨 而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和餘量溶劑，高速分散均勻後調整粘度至 90-100S (塗-4杯)，過濾、包裝，製成甲組份；d.乙組份HDI縮二脲N-75為外購，單獨包裝，使用時將甲乙組份按質量比為5 1 比例攪拌混合均勻，靜置30min後進行塗刷。本發明以環氧樹脂、羥基丙烯酸樹脂、彈性聚酯樹脂混拼改性作基料樹脂，其含羥 基的基料樹脂採用m(50%環氧樹脂609液)m(丙烯酸樹脂BS-982-3) :m(自製彈性 聚酯)=1 1 3進行混拼，加入金紅石型鈦白粉+矽鋁陶瓷空心微珠的顏填料及多種 助劑組成甲組份，以HDI縮二脲N-75為乙組份，甲乙組份以5 1質量比混合後，構成雙組 份的用於高速列車的塗料。作為用於高速列車塗料塗膜的延伸率、強度、恢復率、附著力、耐 磨性是衡量其耐風沙撞擊、衝磨強弱的重要表徵。當塗膜延伸率大、恢復率高且有一定強度 時，其彈縮性好、耐磨性優、抗風沙撞擊性強。而高附著力是保證塗膜在外力作用下不損壞、 起皮或脫落的決定因素之一。經過試驗，當m(環氧樹脂)m(丙烯酸樹脂)m(彈性聚 酯樹脂)為1 1 3混拼時，塗膜的斷裂伸長率為185%，抗拉強度為130kg/cm2，拉伸恢 復率為94%，附著力為1級，磨耗為0. 008g，塗膜抗人工噴砂撞擊性好無明顯損壞現象，取 得了較好的綜合性能。其機理是環氧樹脂對塗膜的附著力、柔韌性和強度有著顯著影響； 雙酚A環氧棚旨因其分子結構中含芳環而有一定硬度，又因含醚鍵便於分子旋轉而具有彈 性；環氧基極性大而具有優異的附著力。環氧樹脂的分子量越大含羥基值越高，與NCO基團 的交聯密度越大，因而塗膜的彈性好且抗拉強度高、附著力強。環氧樹脂SM609具有高分子 量(Mr3750)、羥基值高(0.37)粘結強度高、柔韌性更佳的特點。彈性聚酯對塗膜的彈性和
4耐磨性的影響在於自製的彈性聚酯將單體HO-R' — OH選用了不規整的、相對分子量大的 1，2丙二醇取代乙二醇，同時單體H00C-R2-C00H採用長鏈脂肪酸代替短鏈脂肪酸，因而提高 了聚酯的彈性和耐磨性，聚酯帶有極性酯鍵基團，增大樹脂的相對分子質量，有利於彈性的 提高。羥基丙烯酸樹脂對塗膜的附著力、強度和耐候保色性的影響也是重要的，所選用的丙 烯酸樹脂BS-982-3 (60% )彈性好，其羥基值為110mgK0H/g、Tg為-26°C，與N-75配漆，塗 膜有極好的柔韌性、附著力、耐衝擊性和耐紫外線老化性。而聚氨酯中的氨酯鍵可以形成氫 鍵，在外力作用下，氫鍵可以分離而吸收外來的能量(每摩爾吸收20-25KJ)。當外力除去後 又可重新再形成氫鍵，因此，使聚氨酯漆膜具有高度機械磨性和柔韌性[2]、較強的抗風沙撞 擊性。由於顏填料添加對漆膜的性能有直接的影響，添加適量的功能性顏填料，可以防止漆 膜病態、改善漆膜的綜合性能。經過試驗，本發明選擇的金紅石型鈦白粉是戶外飾面塗料常 用的白色顏料，具有遮蓋力強、折光指數高、耐候保色性好、耐化學腐蝕性優等特性；而選用 添加的陶瓷空心微珠，是以矽鋁為主要成分、在氮氣保護下經高溫熔融、強氣流氣化噴霧形 成的輕質空心微珠，其內部呈微小的多孔性空心結構，表面由纖維空心網狀結構構成堅硬 的外殼，是一種標準的物理球形氧化矽鋁陶瓷粉末材料；其典型特徵和物理特性為球形、超 細、流動好；中空、超輕、密度低；潤滑、易填充；抗壓、增韌、硬度高；阻燃、隔熱、耐高溫；隔 音、絕緣、防靜電；防水、防腐、低收縮；天毒、防菌、耐酸鹼；塗料添加陶瓷空心微珠後，塗膜 的斷裂伸長率、抗拉強度相應提高，磨耗降低，抗風沙撞擊性增強。這是因為空心微珠粒徑 小，表面積大，表面呈纖維網狀結構，易吸收成膜物形成更多的物理交聯點，使成膜物與空 心微珠結合得更緊密，形成的塗膜更緻密，因而延伸率高、彈性好、抗拉強度高。而多孔性空 心結構的表面吸附的成膜物大分子鏈更多，對荷載的分布更均衡，能夠有效地分散內部和 外部應力，減弱局部受到的衝擊和摩擦力，減少磨損值。 由於本發明採用以環氧樹脂、羥基丙烯酸樹脂、彈性聚酯樹脂混拼改性作基料樹 脂，加入了金紅石型鈦白粉+矽鋁陶瓷空心微珠的顏填料及多種助劑組成甲組份，以HDI縮 二脲N-75為乙組份，並以甲乙組份以5 1質量比混合構成雙組份用於高速列車塗料的技 術方案，使得本發明具有彈性好、韌性優、強度高、附著力好、耐磨耐候耐腐蝕、抗風沙撞擊 及磨蝕等特點。經檢測，本發明主要性能如下
檢測項目檢測結果檢驗方法
塗膜外觀平整光滑、色澤均勻GB/T1729
光澤(60°C )/%彡91GB/T9754-1988
細度/um20GB/T1724
表幹/h0. 5GB9754-1989
實幹Λ20GB9754-1989
耐衝擊性/cm50GB/T1732-1993
柔韌性/mm1GB1731-1993
附著力/級1GB/T1720-1979(89)
抗拉強度/kg · cm^2 130GB528-98
斷裂伸長率180GB/T5209
恢復率％94-
5
人工加速老化1000h不起泡未脫落無明顯變色 GB/T1766-1995磨耗/g0.008GB1768-79抗風沙撞擊性無明顯損傷、無脫落_檢測結果表明，本發明的塗膜外觀、光澤、耐衝擊性、柔韌性、附著力、抗拉強度、斷 裂伸長率、恢復率、人工加速老化、磨耗及抗風沙撞擊性等性能指標均達到或超過國家標 準，適應高速列車的塗裝，同時也可廣泛應用於風力發電裝置、高原地區戶外設施及裝備的 飾面塗裝，達到了發明目的。
具體實施例方式下面結合實施例詳述本發明，所涉及的百分比均按重量百分比計。實施例一種高速列車塗裝用塗料，其中配方中甲組份成分為彈性聚酯36%，50%環氧樹脂溶液12%羥基丙烯酸樹脂12%金紅石型鈦白粉12%陶瓷空心微珠1250目12%二甲苯 / 醋酸丁酯/PMA12%分散劑BYK-1100. 3%,消泡劑BYK-1410. 3%,流平劑BYK-3060. 3%,
矽烷偶聯劑 HK-560 0.3%，紫外線吸收劑11300.3%,光穩定劑1230.2%，催化劑10% 二甲苯液0.3%，混合溶劑2%，高速列車塗裝用塗料製備工藝步驟如下甲組份的製備a.彈性聚酯的合成將二元酸、多元酸、二元醇加入反應瓶中，緩慢加熱至110°C， 待二元酸全部溶解後開動攪拌，並迅速升溫至150°C左右，開始反應並析出水，於150°C左 右保溫反應1. 0-1. 5h後，迅速升溫至180°C酯化脫水反應2h，繼續升溫至220°C酯化脫水， 使酸值小於10mgK0H/g，粘度達4-6s (格式管)降溫，用混合溶劑兌稀至樹脂固體含量為 60%，樹脂(100% )羥值為 110mgK0H/g，備用。b.環氧樹脂溶液製備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60-70°C，加入等量環 氧樹脂609，樹脂溶化後，攪拌均勻，製成固含量為50%的環氧樹脂溶液備用；c.將彈性聚酯加入分散罐中，攪拌下加入50%的環氧樹脂溶液、羥基丙烯酸樹 脂、混合溶劑，攪拌混合均勻，加入各種助劑、金紅石型鈦白粉，高速分散30min，經砂磨 而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和餘量溶劑，高速分散均勻後調整粘度至 90-100S (塗-4杯)，過濾、包裝，製成甲組分；
d.乙組份HDI縮二脲N-75為外購，單獨包裝，使用時將甲乙組份按質量比為5 1 比例攪拌混合均勻，靜置30min後進行塗刷。
權利要求
一種高速列車塗裝用塗料，其特徵在於採用環氧樹脂/丙烯酸樹脂/彈性聚酯樹脂混拼改性作為含羥基的基料樹脂，添加顏填料及助劑組成甲組份，以HDI縮二脲N 75為乙組份，甲乙組份以5∶1質量比混合製備成雙組份的高速列車塗裝用塗料；在配方中各組份成分構成如下，其中甲組份為彈性聚酯 32 40％，50％環氧樹脂溶液 10 15％羥基丙烯酸樹脂 10 15％，金紅石型鈦白粉 10 15％，陶瓷空心微珠1250目 10 15％，二甲苯/醋酸丁酯/PMA10 15％，分散劑BYK 110 0.2 0.5％，消泡劑BYK 141 0.2 0.5％，流平劑BYK 306 0.2 0.5％，矽烷偶聯劑HK 560 0.2 0.5％，紫外線吸收劑1130 0.2 0.5％，光穩定劑1230.2 0.5％，催化劑10％二甲苯液 0.2 0.5％；混合溶劑 1 3％，乙組分為HDI縮二脲N 75；以上各組份成分的比例均按重量百分比計；甲乙組份配比比列為甲組份∶乙組份＝5∶1，採用質量比。
2.製備如權利要求l所述高速列車塗裝用塗料的製備方法，其工藝步驟如下a.彈性聚酯的合成將二元酸、多元酸、二元醇加入反應瓶中，緩慢加熱至110℃，待二元酸全部溶解後開動攪拌，並迅速升溫至150℃左右，開始反應並析出水，於150℃左右保溫反應1.o—1.5h後，迅速升溫至180℃酯化脫水反應2h，繼續升溫至220℃酯化脫水，使酸值小於lOmgKH／g，粘度達4—6S(格式管)降溫，用混合溶劑兌稀至樹脂固體含量為60％，樹脂羥值為110mgKH／g，備用。b.環氧樹脂溶液製備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60一70℃，加入等量環氧樹脂609，樹脂溶化後，攪拌均勻，製成固含量為50％的環氧樹脂溶液備用；C.將彈性聚酯加入分散罐中，攪拌下加入50％的環氧樹脂溶液、羥基丙烯酸樹脂、混合溶劑，攪拌混合均勻，加入各種助劑、金紅石型鈦白粉，高速分散30min，經砂磨而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和餘量溶劑，高速分散均勻後調整粘度至90—lOOs，過濾、包裝，製成甲組份；d.乙組份HD工縮二脲N一75為外購，單獨包裝，使用時將甲乙組份按質量比為5l比例攪拌混合均勻，靜置30min後進行塗刷。
全文摘要
本發明公開了一種高速列車塗裝用塗料，採用環氧樹脂/丙烯酸樹脂/彈性聚酯樹脂混拼改性作為含羥基的基料樹脂，經彈性聚酯的合成、環氧樹脂溶液製備、添加顏填料、研磨、攪拌、混合、包裝等工藝製成甲組份，以HDI縮二脲N-75為乙組份，甲乙組份以5∶1質量比混合製備成雙組份的用於高速列車的塗料。本發明具有彈性好、韌性優、強度高、附著力好、耐磨耐候耐腐蝕、抗風沙撞擊及磨蝕等特點，適用於高速列車的塗裝，也可應用於風力發電裝置、高原地區戶外設施及裝備的飾面塗裝。
文檔編號C09D175/04GK101899261SQ201010243298
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者劉成樓, 陳學聯 申請人:唐山市思遠塗料有限公司