專利名稱：一種高速列車涂裝用涂料的制作方法
一種高速列車涂裝用涂料所屬發(fā)明領域本發(fā)明涉及到金屬表面涂料技術領域，具體說是涉及到一種高速列車涂裝用涂 料。
背景技術：
當前，隨著交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，軌道交通作為交通運輸業(yè)的主體，其發(fā)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，都使得用于涂裝列車的 涂料品種以及性能指標也發(fā)生了根本轉變。由于高速列車的行駛速度快，其行駛速度已經(jīng) 達到350公里/h以上，高速列車飛速運行中會卷起軌道路基上的砂石，對車頭、車廂底架、 轉向架等部位產(chǎn)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，高速列車涂裝用的涂料主要有1.脂肪族丙烯酸聚氨酯體系涂料，這種涂 料雖然具有較好的耐候性，但耐風沙撞擊性差，經(jīng)過一段時間的風沙侵蝕后。往往造成漆膜 損傷、斑駁脫落。2.彈性聚酯-聚氨酯防腐涂料，這種涂料雖然彈性好、耐磨、抗風沙撞擊， 但是附著力較差差；3.彈性環(huán)氧樹脂-聚氨酯涂料，這種涂料雖然附著力好、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-聚氨酯涂料，這種涂料雖然粘結強度 高，耐候保護色性好，但是涂膜彈性不足，抗風沙磨蝕性較差。雖然以上幾種涂料各有特點， 但用于高速列車的涂裝也都存在著不足，因此，研制適用于高速列車車體涂裝的新型涂料 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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有涂膜彈性好、附著力強、強度高、耐沖擊性好、耐候 耐久耐腐蝕、抗砂石撞擊及磨蝕的一種高速列車涂裝用涂料，本發(fā)明的另一個目的是提供 一種高速列車涂裝用涂料的制備工藝。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種高速列車涂裝用涂料，其特點 是，采用環(huán)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(zhì)量比混合制備成 雙組份的高速列車涂裝用涂料；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(huán)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%,硅烷偶聯(lián)劑HK-560紫外線吸收劑1130光穩(wěn)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，采用質(zhì)量比。上述高速列車涂裝用涂料制備工藝步驟如下甲組份的制備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， 待二元酸全部溶解后開動攪拌，并迅速升溫至150°C左右，開始反應并析出水，于150°C左 右保溫反應1. 0-1. 5h后，迅速升溫至180°C酯化脫水反應2h，繼續(xù)升溫至220°C酯化脫水， 使酸值小于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(huán)氧樹脂溶液制備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60_70°C，加入等量環(huán) 氧樹脂609，樹脂溶化后，攪拌均勻，制成固含量為50%的環(huán)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(huán)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(jīng)砂磨 而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和余量溶劑，高速分散均勻后調(diào)整粘度至 90-100S (涂-4杯)，過濾、包裝，制成甲組份；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(zhì)量比為5 1 比例攪拌混合均勻，靜置30min后進行涂刷。本發(fā)明以環(huán)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 基的基料樹脂采用m(50%環(huán)氧樹脂609液)m(丙烯酸樹脂BS-982-3) :m(自制彈性 聚酯)=1 1 3進行混拼，加入金紅石型鈦白粉+硅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(zhì)量比混合后，構成雙組 份的用于高速列車的涂料。作為用于高速列車涂料涂膜的延伸率、強度、恢復率、附著力、耐 磨性是衡量其耐風沙撞擊、沖磨強弱的重要表征。當涂膜延伸率大、恢復率高且有一定強度 時，其彈縮性好、耐磨性優(yōu)、抗風沙撞擊性強。而高附著力是保證涂膜在外力作用下不損壞、 起皮或脫落的決定因素之一。經(jīng)過試驗，當m(環(huán)氧樹脂)m(丙烯酸樹脂)m(彈性聚 酯樹脂)為1 1 3混拼時，涂膜的斷裂伸長率為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，涂膜抗人工噴砂撞擊性好無明顯損壞現(xiàn)象，取 得了較好的綜合性能。其機理是環(huán)氧樹脂對涂膜的附著力、柔韌性和強度有著顯著影響； 雙酚A環(huán)氧棚旨因其分子結構中含芳環(huán)而有一定硬度，又因含醚鍵便于分子旋轉而具有彈 性；環(huán)氧基極性大而具有優(yōu)異的附著力。環(huán)氧樹脂的分子量越大含羥基值越高，與NCO基團 的交聯(lián)密度越大，因而涂膜的彈性好且抗拉強度高、附著力強。環(huán)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。彈性聚酯對涂膜的彈性和
4耐磨性的影響在于自制的彈性聚酯將單體HO-R' — OH選用了不規(guī)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采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(zhì)量，有利于彈性的 提高。羥基丙烯酸樹脂對涂膜的附著力、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，涂 膜有極好的柔韌性、附著力、耐沖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)。當外力除去后 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。由于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(tài)、改善漆膜的綜合性能。經(jīng)過試驗，本發(fā)明選擇的金紅石型鈦白粉是戶外飾面涂料常 用的白色顏料，具有遮蓋力強、折光指數(shù)高、耐候保色性好、耐化學腐蝕性優(yōu)等特性；而選用 添加的陶瓷空心微珠，是以硅鋁為主要成分、在氮氣保護下經(jīng)高溫熔融、強氣流氣化噴霧形 成的輕質(zhì)空心微珠，其內(nèi)部呈微小的多孔性空心結構，表面由纖維空心網(wǎng)狀結構構成堅硬 的外殼，是一種標準的物理球形氧化硅鋁陶瓷粉末材料；其典型特征和物理特性為球形、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、耐酸堿；涂料添加陶瓷空心微珠后，涂膜 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(wǎng)狀結構，易吸收成膜物形成更多的物理交聯(lián)點，使成膜物與空 心微珠結合得更緊密，形成的涂膜更致密，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(nèi)部和 外部應力，減弱局部受到的沖擊和摩擦力，減少磨損值。 由于本發(fā)明采用以環(huán)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+硅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，并以甲乙組份以5 1質(zhì)量比混合構成雙組份用于高速列車涂料的技 術方案，使得本發(fā)明具有彈性好、韌性優(yōu)、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(jīng)檢測，本發(fā)明主要性能如下
檢測項目檢測結果檢驗方法
涂膜外觀平整光滑、色澤均勻GB/T1729
光澤(60°C )/%彡91GB/T9754-1988
細度/um20GB/T1724
表干/h0. 5GB9754-1989
實干Λ20GB9754-1989
耐沖擊性/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(fā)明的涂膜外觀、光澤、耐沖擊性、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，適應高速列車的涂裝，同時也可廣泛應用于風力發(fā)電裝置、高原地區(qū)戶外設施及裝備的 飾面涂裝，達到了發(fā)明目的。
具體實施例方式下面結合實施例詳述本發(fā)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涂裝用涂料，其中配方中甲組份成分為彈性聚酯36%，50%環(huán)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%,
硅烷偶聯(lián)劑 HK-560 0.3%，紫外線吸收劑11300.3%,光穩(wěn)定劑1230.2%，催化劑10% 二甲苯液0.3%，混合溶劑2%，高速列車涂裝用涂料制備工藝步驟如下甲組份的制備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， 待二元酸全部溶解后開動攪拌，并迅速升溫至150°C左右，開始反應并析出水，于150°C左 右保溫反應1. 0-1. 5h后，迅速升溫至180°C酯化脫水反應2h，繼續(xù)升溫至220°C酯化脫水， 使酸值小于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(huán)氧樹脂溶液制備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60-70°C，加入等量環(huán) 氧樹脂609，樹脂溶化后，攪拌均勻，制成固含量為50%的環(huán)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(huán)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(jīng)砂磨 而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和余量溶劑，高速分散均勻后調(diào)整粘度至 90-100S (涂-4杯)，過濾、包裝，制成甲組分；
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(zhì)量比為5 1 比例攪拌混合均勻，靜置30min后進行涂刷。
權利要求
一種高速列車涂裝用涂料，其特征在于采用環(huán)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(zhì)量比混合制備成雙組份的高速列車涂裝用涂料；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(huán)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％，硅烷偶聯(lián)劑HK 560 0.2 0.5％，紫外線吸收劑1130 0.2 0.5％，光穩(wěn)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，采用質(zhì)量比。
2.制備如權利要求l所述高速列車涂裝用涂料的制備方法，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℃，待二元酸全部溶解后開動攪拌，并迅速升溫至150℃左右，開始反應并析出水，于150℃左右保溫反應1.o—1.5h后，迅速升溫至180℃酯化脫水反應2h，繼續(xù)升溫至220℃酯化脫水，使酸值小于lOmgK()H／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110mgK()H／g，備用。b.環(huán)氧樹脂溶液制備將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60一70℃，加入等量環(huán)氧樹脂609，樹脂溶化后，攪拌均勻，制成固含量為50％的環(huán)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(huán)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(jīng)砂磨而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和余量溶劑，高速分散均勻后調(diào)整粘度至90—lOOs，過濾、包裝，制成甲組份；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(zhì)量比為5l比例攪拌混合均勻，靜置30min后進行涂刷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速列車涂裝用涂料，采用環(huán)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(jīng)彈性聚酯的合成、環(huán)氧樹脂溶液制備、添加顏填料、研磨、攪拌、混合、包裝等工藝制成甲組份，以HDI縮二脲N-75為乙組份，甲乙組份以5∶1質(zhì)量比混合制備成雙組份的用于高速列車的涂料。本發(fā)明具有彈性好、韌性優(yōu)、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，適用于高速列車的涂裝，也可應用于風力發(fā)電裝置、高原地區(qū)戶外設施及裝備的飾面涂裝。
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(yōu)先權日2010年8月2日
發(fā)明者劉成樓, 陳學聯(lián) 申請人:唐山市思遠涂料有限公司