專利名稱：一種用于高速列車車體表面涂料的制作方法
一種用于高速列車車體表面涂料所屬發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及到金屬表面涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及到一種用于高速列車車體表 面涂料。
背景技術(shù)：
眾所周知，交通運輸業(yè)的發(fā)展體現(xiàn)著一個國家現(xiàn)代化進(jìn)步的程度，在國民經(jīng)濟(jì)中 占有重要地位。近年來隨著世界范圍內(nèi)交通運輸業(yè)的大力發(fā)展，尤其是軌道交通的快速發(fā) 展令世人矚目。隨著高速火車行駛速度的不斷提高，城際高速列車的普及，勢必給高速列車 的研制帶來一系列的技術(shù)革命。隨著高速列車車體材質(zhì)的改變，例如由碳鋼改為輕質(zhì)鋁合 金或者其他航空材料的使用，而用于其表面的防護(hù)涂料也必將會有質(zhì)的改變，才能保障高 速列車優(yōu)越性能的充分發(fā)揮。由于高速列車的行駛速度快、行駛路程長、跨越地域廣、遭遇 各種惡劣環(huán)境的幾率高；如因高速列車車速高而卷起的碎石增多、使得列車車體撞擊力加 大；夏季因太陽光輻射而引起車內(nèi)溫度升高使得車體表面內(nèi)外要承受高溫，而冬季則因為 嚴(yán)寒使得車體外表面承受低溫，與車內(nèi)溫度形成過大溫度差；這就要求用于高速列車外表 面的涂料必須具有高附著力、耐腐蝕、抗砂石沖擊、隔熱節(jié)能、耐溫變、高耐候、易清潔等功 能，同時還應(yīng)有較高的硬度、光澤、裝飾性、安全性及使用壽命長。顯然，傳統(tǒng)的用于金屬表 面的涂料則不具備上述特性。而研制適用于高速列車車體表面涂料則是本技術(shù)領(lǐng)域面臨的 重大課題，也是本技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前急需解決的重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高附著力、硬度高、抗砂石沖擊，隔熱節(jié)能、耐腐蝕、 耐溫變、高耐候、易清潔；同時還具有良好的裝飾性、安全性能強并且使用壽命長的用于高 速列車車體表面的涂料，同時也提供其制備工藝。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于高速列車車體表面涂料， 其特點在于，以高羥值彈性聚酯和羥基丙烯酸樹脂混拼為基體樹脂，以金紅石鈦白粉為顏 料，以硅鋁基陶瓷空心微珠為填料，以納米ATO和納米SiO2為改性材料，在助劑和溶劑的配 合下制備成甲組份，以HDI三聚體N-3390為乙組份，配制成雙組份的用于高速列車車體表 面涂料，在配方中各組份成分構(gòu)成如下，其中甲組份為彈性聚酯25-35%,
丙烯酸樹脂8-15%,
高分子超分散劑0. 4-1. 2%,
消泡劑0. 2-0. 6%,
流平劑0. 2-0. 6%,
防流掛劑2. 0-4. 0%,
紫外線吸收劑0. 2-0. 6%,
金紅石型鈦白粉20-28%,
3
超細(xì)空心微珠
5-10%, 3-6%, 3-5%, 10-20%,納米ATO納米SiO2混合溶劑催化劑
0. 005-0. 007% ；乙組份為HDI三聚體N-3390，甲乙組份配比比列為100 30 ；以上各組份成分的比例均按重量百分比計。上述用于高速列車車體表面涂料的制備工藝步驟如下甲組份的制備a.納米ATO和納米SiO2的預(yù)處理基體樹脂+高分子超分散劑+納米ATO及納米 SiO2,混合并高速分散4h后再研磨成漿料；b.按配方比例稱取原材料，除陶瓷空心微珠外，將原料混合分散均勻，研磨至細(xì)度 ^ 15 μ m的顏料漿，顏料漿在攪拌過程中加入空心微珠和助劑，用混合溶劑調(diào)整涂料粘度 為100-120S (涂4杯)的液體，過濾包裝；c.乙組份HDI三聚體N-3390為外購，單獨包裝，使用時將甲乙組份按比列為 100 30的配比混合使用。由于涂料涂膜的附著力、耐磨性、柔性、耐沖擊性是衡量其耐風(fēng)砂和碎石撞擊性優(yōu) 劣的重要表征。當(dāng)涂膜柔性好、附著力強、耐磨蝕性優(yōu)、耐正、反沖擊性佳時，可有效抵抗風(fēng) 砂、碎石撞擊及惡劣氣候的侵襲，減少涂膜損壞程度。本發(fā)明正是根據(jù)涂料的這些特點，采 用上述配方混合而成，其中乙組份HDI三聚體N-3390為外購獲得，而甲組份中所采用的高
羥值彈性聚酯的結(jié)構(gòu)式為式中單體HO-R1-OH選用不規(guī)整的、相對分子質(zhì)量大的醇1，2_丙二醇取代乙二醇， 同時單體hooc-R2-COOH采用長鏈脂肪酸，因而聚酯的彈性好、耐磨性、抗沖擊性、抗石擊性 強；聚酯樹脂主鏈由軟、硬鏈段交替構(gòu)成，以軟鏈段為主、硬鏈段為輔，并有一定的支鏈化結(jié) 構(gòu)，且相對分子量控制在中等程度，當(dāng)采用HDI三聚體為交聯(lián)固化劑時，獲得具有一定硬度 的柔韌涂膜，而彈性聚酯對涂膜的柔韌性、耐磨性、抗沖擊性、抗石擊性有顯著作用；而羥基 丙烯酸樹脂耐候保色性、附著力和硬度好，而采用的羥基丙烯酸樹脂的結(jié)構(gòu)式為(CH2-C (R1) (COO-R2OH)n本發(fā)明選用的羥基丙烯酸樹脂，羥基值(100%樹脂)為1000mgK0H/g，玻璃化溫度 為60°C，與N-3390配漆交聯(lián)密度大、硬度高、耐沾污性好。以彈性聚酯和丙烯酸樹脂按一 定比例混配為基體樹脂，以N-3390為固化交聯(lián)劑配制的涂料，其涂膜具有既堅硬又柔韌的 獨特性能。其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(dāng)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、柔韌性和附著力，同時具有抗風(fēng)砂、碎石撞擊性，且耐候性優(yōu)異。在基體樹脂中添加適量的功能性顏填料，可以防止涂膜病態(tài)，改善涂膜的綜合性 能。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(2. 8)、太
O-C-R2-C-OR1) OH陽光反射系數(shù)大(》80% )、耐候保色性好、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)等特點；本發(fā)明選用的填料為 超細(xì)硅鋁基陶瓷空心微珠，其內(nèi)部呈微小的多孔性空心結(jié)構(gòu)，表面由纖維空心網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu) 成堅硬的外殼，是一種標(biāo)準(zhǔn)球形氧化硅鋁陶瓷材料，其抗壓強度為5000-7000/(kg/cm2)、莫 氏硬度為5-7、導(dǎo)熱系數(shù)為0. 07-0. 12ff/(m. k)、光散射率達(dá)80-88%。其典型特征和物理特 性為球形、超細(xì)、流動好沖空、超輕、密度低；多孔、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；無毒、防菌、耐酸堿；這是因為陶 瓷空心微珠的粒徑小(1250-2500目)，表面積大，表面呈纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(jié)合得更緊密，形成的涂膜更致密、柔性好、強度 高。多孔性空心微珠與實心結(jié)構(gòu)相比，表面吸收的成膜物大分子鏈更多更好，對荷載的分布 更均勻，能夠有效地分散內(nèi)部和外部應(yīng)力，減弱局部受到的沖擊和摩擦力，減少磨損值。本 發(fā)明采用的納米ATO粉體具有優(yōu)良光電性能，對太陽光譜有理想的選擇性，在可見光區(qū)(波 長400-720nm)透過率很高，對紅外光(波長720-2500nm)都有很好的屏蔽性，由于近紅外 光占太陽光總能量的50%，因此提高涂膜對紅外輻射熱的阻隔率，才能有效地降低基材的 溫度。將一定的ATO分散到本發(fā)明的涂料中，可顯著提高涂膜的隔熱降溫性，這是因為納 米粒子存在界面效應(yīng)，使之與樹脂間形成更多的接觸面積，產(chǎn)生更多的微裂紋和彈性變形， 將更多的沖擊能轉(zhuǎn)化為熱能吸收，從而提高沖擊強度，達(dá)到增加強度、提高韌性的目的；納 米ATO的隔熱機理是在摻銻二氧化錫(ATO)半導(dǎo)體中，由于Sb5+固溶到SnO2中，以及SnO2 在高溫?zé)Y(jié)時形成的氧空位而產(chǎn)生自由載流子。當(dāng)太陽光射到涂膜表面時，熱輻射一部分 被載流子吸收，另一部分由于入射光源低于等離子振蕩固有頻率而被等離子反射，涂膜對 輻射熱的阻隔作用是吸收和反射共同作用的結(jié)果，反射和吸收都起到屏蔽紅外光的作用， 即產(chǎn)生了良好的隔熱性，并可提高涂膜的附著力、耐沖擊性、耐磨性，而采用的納米SiO2是 無定型白色粉末(指其團(tuán)聚體)，比表面積大，表面自由能高，表面存在不飽和殘鍵和不同 鍵合狀態(tài)的羥基，其分子呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)，具有很大的表面活性。納米SiO2具有極強的紫 外線屏蔽作用，對UVA(320-400nm)屏蔽率達(dá)88% ；對UVB (290_320nm)的屏蔽率為85% ； 對UVC(200-290nm)的屏蔽率仍在70-80%，同時納米SiO2對大于800nm的紅外光反射率達(dá) 70%以上，可協(xié)同Ti02、AT0將涂層的熱輻射和吸收熱發(fā)射出去，使涂層具有隔熱降溫性能， 同時提高耐沾污性。將其分散到本涂料中，可顯著提高涂膜的抗紫外老化性能。這是因為 納米SiO2表面能高，在涂料中能形成強大的吸附中心，在涂膜表面形成鍵合，提高了涂膜的 致密度、硬度和柔性，繼而使涂膜附著力、耐沖擊性、耐磨性和耐沾污性增強，同時納米SiO2 還能改善涂料的流變性和抗流掛性。本發(fā)明涂料中選擇了二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯按質(zhì)量比3 2 2 進(jìn)行混配的混合溶劑，有利于涂膜流平和延長施工期，能加快-NC0/-0H的反應(yīng)速率，蒸餾 曲線應(yīng)呈平穩(wěn)上升的形狀，能使混合溶劑的氣相組成和液相組成在環(huán)境溫度下的揮發(fā)過程 中，始終保持一致，從而使殘留溶劑具有良好的溶解力。經(jīng)檢測，本發(fā)明主要性能如下檢測項目技術(shù)指標(biāo)檢驗結(jié)果檢驗方法遮蓋力(白面漆)/(g.m_2)彡 11085GB/ T1726-1979(1998)光澤(60°)彡 9095GB/T9754-1988附著力(劃格法)/級00GB/T9286-1998
杯突試驗/mm彡3彎曲試驗(圓柱軸)/mm彡20耐沖擊性/cm 正沖50反沖彡10鉛筆硬度(劃痕)彡IH耐磨性(1000r/1000g)/mg彡 25 T1768-1778(1989)耐鹽霧性(IOOOh)/級1耐人工老化(IOOOh)/級1耐溫差變化(20個周期)/級_抗石擊性(手動噴砂/IOmin)-陽光反射率-隔熱性表面溫差/°C-內(nèi)部溫差/°C-
50 40
GB/T9753-1998 GB/T6742-1986 GB/T1732-1993
IH
T6739-1996
18
2000h,1 級 1
無損傷無脫落 86 15 5
GB/
GB/T1771-1991 IS011507 1997 GB/T9154-1988 自檢 ASTMC1371-04a 自檢 自檢以上檢測均按底、中、面層配套制板，其中底涂層為柔性環(huán)氧漆，涂膜厚為30 μ m, 中涂層為彈性聚酯/Pu，涂層厚為70-80 μ m,面涂層厚度為40-50 μ m,合計> 150 μ m。檢測表明，本發(fā)明涂料具有高附著力、硬度高、抗砂石沖擊，隔熱節(jié)能、耐腐蝕、耐 溫變、高耐候、易清潔；同時還具有良好裝飾性、安全性能強且使用壽命長。由于本發(fā)明基體樹脂選用彈性聚酯和羥基丙烯酸樹脂按比例混合而成，固化交聯(lián) 劑選用HDI三聚體N-3390，配制的聚氨酯涂料，具有優(yōu)異的柔韌性、附著力、耐磨性、耐沖擊 性和耐石擊性，耐人工老化達(dá)到2000h ；以金紅石型鈦白粉為顏料，以硅鋁基陶瓷空心微珠 為填料，使涂膜的物化綜合性能好，涂膜的光反射率達(dá)到86%，隔熱性優(yōu)良；以納米ATO和 納米SiO2粉體為改性劑，可顯著提高涂膜的耐沖擊性、耐磨性和耐老化性，同時提高涂層的 隔熱性，可有效地降低車體內(nèi)空調(diào)電能消耗。用二甲苯、醋酸丁酯及丙二醇甲醚醋酸酯混合 溶劑，使聚氨酯涂料的綜合物化性能得到提高；經(jīng)檢測涂料的性能達(dá)到了發(fā)明目的。
具體實施例方式下面結(jié)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。實施例一種用于高速列車車體表面的涂料，配方中各組份成分構(gòu)成如下，其中甲組份為
彈性聚酯30%,
丙烯酸樹脂12%,
高分子超分散劑0. 8%,
消泡劑0. 394%,
流平劑0. 4%,
防流掛劑3%,
紫外線吸收劑0. 4%,
金紅石型鈦白粉24%,
超細(xì)空心微珠8%，納米ATO4%,納米SiO24%,混合溶劑13%，催化劑0.006%;乙組份為HDI三聚體N-3390，甲乙組份配比比列為100 30 ；以上各組份及成分的比例均按重量百分比計。其制備工藝步驟如下甲組份的制備a.納米ATO和納米SiO2的預(yù)處理基體樹脂+高分子超分散劑+納米ATO及納米 SiO2,混合并高速分散4h后再研磨成漿料；b.按配方比例稱取原材料，除陶瓷空心微珠外，將原料混合分散均勻，研磨至細(xì)度 ^ 15 μ m的顏料漿，顏料漿在攪拌過程中加入空心微珠和助劑，用混合溶劑調(diào)整漆料粘度 為100-120S (涂4杯)的液體，過濾包裝；c.乙組份N-3390則外購后單獨包裝，使用時將甲乙組份按比列為100 30的配
比混合后使用。
權(quán)利要求
一種用于高速列車車體表面涂料，其特征在于，以高羥值彈性聚酯和羥基丙烯酸樹脂混拼為基體樹脂，以金紅石鈦白粉為顏料，以硅鋁基陶瓷空心微珠為填料，以納米ATO和納米SiO2為改性材料，在助劑和溶劑的配合下制備成甲組份，以HDI三聚體N 3390為乙組分，配制成雙組份的用于高速列車車體表面涂料，在配方中各組份成分構(gòu)成如下，其中甲組份為彈性聚酯 25 35％，丙烯酸樹脂8 15％，分散劑0.4 1.2％，消泡劑0.2 0.6％，流平劑0.2 0.6％，防流掛劑 2.0 4.0％，紫外線吸收劑 0.2 0.6％，金紅石型鈦白粉20 28％，超細(xì)空心微珠 5 10％，納米ATO 3 6％，納米SiO2 3 5％，混合溶劑 10 20％，催化劑0.005 0.007％；乙組份為HDI三聚體N 3390；甲乙組份配比比列為100∶30；以上各組份中成分的比例均按重量百分比計。
2.制備如權(quán)利要求1所述用于高速列車車體表面涂料的制備方法，其工藝步驟如下a.納米ATO和納米SiO2W預(yù)處理基體樹脂+高分子超分散劑+納米ATO及納米SiO2, 混合并高速分散4h后再研磨成漿料；b.按配方稱取原材料，除陶瓷空心微珠外，將原料混合分散均勻，研磨至細(xì)度<15μπι 的顏料漿，顏料漿在攪拌過程中加入空心微珠和剩余助劑，用混合溶劑調(diào)整漆料粘度為 100-120S的液體，過濾包裝，制成甲組份；c.乙組份為HDI三聚體Ν-3390單獨包裝，使用時將甲乙組份按比列為100 30的配 比混合使用。25-35%, 8-15%, 0. 4-1. 2%, 0. 2-0. 6%, 0. 2-0. 6%, 2. 0-4. 0%, 0. 2-0. 6%, 20-28%, 5-10%, 3-6%, 3-5%, 10-20%, 0. 005-0. 007% ；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高速列車車體表面涂料，以高羥值彈性聚酯和羥基丙烯酸樹脂混拼為基體樹脂，以金紅石鈦白粉為顏料，以硅鋁基陶瓷空心微珠為填料，以納米ATO和納米SiO2為改性材料，在助劑和溶劑的配合下經(jīng)研磨、攪拌、混合、包裝等工藝制成甲組份，以HDI三聚體N-3390為乙組份，混合成雙組份的用于高速列車車體表面涂料。本發(fā)明具有高附著力、硬度高、抗砂石沖擊，隔熱節(jié)能、耐腐蝕、耐溫變、高耐候、易清潔；同時還具有裝飾性、安全性強并且使用壽命長，適用于高速列車車體表面保護(hù)涂層。
文檔編號C09D175/06GK101899260SQ201010158179
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉成樓, 陳學(xué)聯(lián) 申請人:唐山市思遠(yuǎn)涂料有限公司