用于涂覆復合材料的固化性組合物的制作方法
【專利說明】
[0001] 本分案申請是基于申請號為200980135868.X、申請日為2009年9月14日、發明名 稱為"用于涂覆復合材料的固化性組合物"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及可在40°C以下固化的組合物的用途，纖維-塑料復合材料的涂覆方 法，經涂覆的纖維-塑料復合材料，可固化組合物和它們的制備，包含這些組合物的單涂層 和多涂層漆體系，以及制備所述組合物的模塊體系。
【背景技術】
[0003] 復合材料是包含兩種或更多種被接合的材料的材料。該術語包括纖維-塑料復合 材料（FKV)，也稱為纖維復合塑料或纖維增強的塑料，它們由增強用纖維和塑料基體組成。 可以采用的增強用纖維的實例是碳纖維、玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維。相應地，纖維-塑料 復合材料稱作碳纖維增強的塑料（CFK)、玻璃纖維增強的塑料（GFK)和芳族聚酰胺纖維增 強的塑料（AFK)。
[0004] 在航空和航天工程中，輕金屬例如鋁正越來越多地被此種纖維-塑料復合材料替 代。這些材料的優點在于它們的比輕金屬和鋼相對低的重量以及它們的高比強度和剛性。
[0005] 對于航空器涂層體系的要求是尤其高的。例如，安全性要求比例如在汽車領域中 高得多。此外，其應保護基底數十年，克服經常變換的環境條件，例如極端的壓力和溫度波 動，以及提高的UV暴露，和滿足美學需求，例如高光澤和良好的流平。在此，外殼與各種運 轉材料和助劑，例如煤油或油類，此外還與除冰劑接觸，其必須相應地由漆體系保護。另外， 涂層應該在基底上良好粘附。尤其在具有高電阻的纖維-塑料復合材料（FKV)情況下，此 外，對表面提出附加的要求，以達到過量電荷的改進的耗散，以例如達到在雷擊之后的能量 分布。因此，施加于FKV上的航空器涂層體系應該具有至少一個這樣的涂層，該涂層允許表 面電阻降低和靜電耗散。例如，這一功能可以借助于抗靜電涂層獲得。
[0006] 在航空工程中，存在為漆體系設置的國家和國際最低標準。例如，表面電阻應該通 常具有大約1〇6歐姆的值。
[0007] 表面電阻（也稱作漏泄電阻）提供關于涂層表面上存在的絕緣狀態的信息，或絕 緣體形成導電表面層的傾向。表面電阻可以通過外部影響例如濕氣、酸等而改變。例如， 它可以借助于費片電極測定（R6flippLexikonLackeundFarben,GeorgThiemeVerlag Stuttgart1998,isbn3-13-776〇oi-i，關鍵詞"OberflSchenwiderstami1丨（表面電 阻））。
[0008] 在航空工程中，金屬基底通常被預處理以完全除去雜質。相反，FKV通常不被預處 理。尤其是放棄例如用有機溶劑的化學預處理，以防止材料溶脹。僅有的適合方法是物理方 法，例如電暈放電。而FKV用模內底漆涂覆，以然后配備有二道底漆作為底涂層。之后，涂 布面漆體系。面漆體系在此包括底涂層和透明涂層。取決于要求和用戶希望，也可以放棄 模內底漆和面漆體系的一部分。在航空器新制造中，已經經常部分涂覆單個部件。在最終 裝配之后，首先進行試飛，在最終涂漆之前，通常施加面涂層。因為基底的性能，漆體系（航 空器新制造中和維修中兩者）可不經歷熱固化。熔融溫度或玻璃化轉變溫度可已經位于大 約70°C的范圍中。同樣，由于最終裝配的航空器或其單獨部件的尺寸，無熱固化是可能的。
[0009]US4, 155, 896公開了用于航空器的抗靜電、非水性涂料組合物。該組合物適合于 涂覆錯基底。
[0010] WO2008/085550描述了用于航空器的耗散電的涂料組合物，其涂布于商業二道底 漆上，所述二道底漆防止冰層形成。
[0011] 專利申請DE19948821描述了用于塑料（尤其是纖維增強的塑料）的導電性含水 底漆（Hydroprimer)。然而，這些塑料不應用在航空工程或航天中。
[0012] 但是，現在，越來越多地力求減少溶劑的比例和提供水基涂料體系。
【發明內容】
[0013] 本發明的目的是滿足上述對于用于航空和航天領域的二道底漆的要求。意于提供 水基組合物，其作為二道底漆能夠滿足對于航空器漆體系的高要求并同時能夠用作抗靜電 涂層。該組合物應該在40°C以下的溫度下固化，并應該直接對纖維-塑料復合材料和對涂 有模內底漆的纖維-塑料復合材料都顯示良好的粘附。另外，二道底漆應該顯示良好的流 平并應該能夠以高膜層厚度施加。
[0014] 具體地，本發明提供以下技術方案：
[0015] 1.在40°C以下固化性并包含以下組分的組合物作為用于涂覆纖維一塑料復合材 料的二道底漆的用途：
[0016]a. 1質量％-50質量％的選自聚（甲基）丙烯酸酯、聚酯和聚氨酯的至少一種羥基 官能的粘結劑，
[0017] b.
[0018] i. 0.01質量％-25質量％的選自導電性炭黑、石墨烯、富勒烯、經摻雜的珠光顏料 和金屬顏料的至少一種導電性顏料，
[0019]或
[0020]ii. 0. 001質量％_5質量％的選自納米粒子和導電性聚合物的至少一種導電性顏 料，
[0021] c. 5質量％ -80質量％的至少一種非導電性顏料，
[0022] d. 0.001質量％ -25質量％的選自聚醚、低聚醚、聚硅氧烷和脂族乙炔醇的至少一 種化合物作為流平劑，
[0023]e. 0. 05質量％ -20質量％的至少一種未封閉的多異氰酸醋，
[0024]f. 10質量％-60質量％的水，和
[0025]g. 0質量％ -20質量％的有機溶劑，
[0026] 其中質量％數據基于所述組合物的總質量。
[0027] 2.根據第1項的用途，其中所述二道底漆用于所述復合材料的抗靜電涂覆。
[0028] 3.根據上述任一項的用途，其中涂層具有102_108歐姆的表面電阻。
[0029] 4.根據上述任一項的用途，其中所述纖維一塑料復合材料用于航空和/或宇航工 程。
[0030] 5.根據上述任一項的用途，其中存在另外的粘結劑。
[0031] 6.根據上述任一項的用途，其中所述非導電性顏料選自二氧化鈦、石灰、二氧化 硅、滑石和硅石。
[0032] 7.根據上述任一項的用途，其中包括至少一種炭黑作為導電性顏料并且至少包括 二氧化鈦作為非導電性顏料。
[0033] 8.根據第7項的用途，其中所述炭黑具有20ym或更小的粒子尺寸。
[0034] 9.根據上述任一項的用途，其中所述有機溶劑選自芳族烴、脂族烴、環脂族烴、月旨 族醇、脂族酮和脂族胺。
[0035] 10.根據上述任一項的用途，其中所述組合物可由包含以下模塊的模塊體系制 備：
[0036] a.粘結劑模塊，其包含
[0037] i.所有粘結劑和
[0038] ii?水，和
[0039] b.固化劑模塊，其包含
[0040]i.所有未封閉的多異氰酸酯，
[0041] ii.當合適時，所有其它固化劑，和
[0042] iii.水和/或有機溶劑。
[0043] 11.用于航空或宇航工程的纖維一塑料復合材料的涂覆方法，按以下順序包括：
[0044] a?當合適時，施加模內底漆，
[0045]b.施加至少一種根據上述任一項的組合物，
[0046]c.至少一種由以下組分組成的面漆
[0047] i.至少一個底涂層和/或
[0048]ii.至少一個透明涂層，
[0049] 其中將所述組合物完全固化，然后涂布所述面漆并將其固化，
[0050]或
[0051] 在將所述組合物完全固化之前涂布所述面漆，并將層b和c共同完全固化。
[0052] 12.可通過第11項的涂覆方法獲得的經涂覆的纖維一塑料復合材料。
[0053]13.組合物，其包含：
[0054] a. 1質量％-50質量％的粘結劑混合物，該粘結劑混合物包含至少一種羥基官能 的聚（甲基）丙烯酸酯和選自聚酯和聚氨酯的至少一種另外的羥基官能的粘結劑，
[0055] b.
[0056]i. 0.01質量％-25質量％的選自導電性炭黑、石墨烯、富勒烯、經摻雜的珠光顏料 和金屬顏料的至少一種導電性顏料，
[0057]或
[0058]ii. 0. 001質量％-5質量％的選自納米粒子和導電性聚合物的至少一種導電性顏 料，
[0059]c. 5質量％-80質量％的至少一種非導電性顏料，
[0060] d. 0.001質量％-25質量％的選自聚醚、低聚醚、聚硅氧烷和脂族乙炔醇的至少一 種化合物作為流平劑，
[0061] e. 0. 05質量％-20質量％的至少一種未封閉的多異氰酸醋，和
[0062] f. 10質量％-60質量％的水，
[0063] g.0質量％-20質量％的有機溶劑，
[0064] 其中所述質量％數據基于組合物的總質量，且將所述組合物在40°C以下固化。
[0065] 14.根據第13項的組合物，其中所述導電性炭黑具有10ym或更小的粒子尺寸。
[0066] 15.制備根據第13或14項的組合物的方法，該方法包括
[0067] a.將至少一種粘結劑、至少一種導電性顏料和水混合并研磨成糊料，和
[0068] b.將所述糊料與至少一種非導電性顏料和至少一種作為流平劑的化合物混合以 獲得組分I，所述作為流平劑的化合物選自聚醚、低聚醚、聚硅氧烷和脂族乙炔醇，
[0069] 然后將所述組分I
[0070]c.與作為組分II的所述一種或多種未封閉的多異氰酸酯混合。
[0071] 16.單涂層或多涂層漆體系，其包括至少一個由第13 - 14中任一項的組合物形成 的涂層。
[0072] 17.根據第16項的單涂層或多涂層漆體系，其中由所述組合物形成的涂層具有 40-120ym的干膜層厚度。
[0073] 18.經涂覆的纖維一塑料復合材料，其涂覆有根據第13或14項的組合物。
[0074] 19.用于制備第13