一种导静电涂料及其制备方法和应用与流程

本文涉及涂料，具体涉及一种高减阻飞机蒙皮用导静电涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、导静电涂料可以使飞机蒙皮免受潮湿气体、盐雾、雨淋和日晒等因素的影响，并使其表面具有一定的导电性，避免飞行过程中电子设备受雷击和静电影响而不能正常工作。目前飞机蒙皮导静电涂层是通过涂装防腐底漆、并配套导静电面漆来实现防腐和导静电的目的。导静电涂料多采用导电云母粉作为导静电填料，为达到一定的导静电性，需要添加大量的导电粉，如，导电炭黑、导电云母、导电纳米掺锑二氧化锡等导电粉体大量的添加，会导致涂料中的颜基比失衡，使基料树脂不能充分覆盖颜填料表面，使涂料整体性能下降，尤其是拉开法附着力不能满足15mpa的要求，结合力等力学性能有较大影响。

2、发明专利cn1286932c一提出种复合导电体导静电涂料及其制备方法，此专利利用碳纳米管和导电云母粉复配使用，该方法依然需要加入较多的导电填料，并且未涉及拉开法附着力的测试。发明专利cn117210088a中提出的飞机油箱的抗静电涂料及其制备方法，使用碳钛铝作为导电粒子来提高涂层的导电性并保证其防腐性能。发明专利cn116004087a中提供了一种防静电的石墨烯涂料及其制备方法，此专利是水性体系中，应用在工业地坪上。

3、另外，飞机在高速飞行时和空气有强烈的摩擦，使得飞机受到很大的飞行阻力，虽然如何减少飞机的飞行阻力，目前主要集中在优化飞机的结构，但是如何减少保护涂层和空气的摩擦力，也是对飞机的发展有特殊的意义。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本技术提供一种导静电涂料及其制备方法和应用，具体涉及一种新型的高减阻飞机蒙皮用导静电蒙皮涂料及其制备方法以及所述涂料形成的涂层，所述涂层中片状石墨烯与针状碳纳米管发生协同作用，碳纳米管穿插于平铺的石墨烯中，增加石墨烯的导电通路，使其具有良好的导静电性。使用特定异氰酸酯来固化feve型氟碳树脂，通过协调控制颜基比、石墨烯/碳纳米管复合纳米材料的加量、助剂的加量等因素来保证涂层于基材及配套底漆优异的结合力、耐腐蚀性、耐环境老化性等。同时可以减小涂层的摩擦系数，有效降低飞机飞行阻力。

3、本技术的目的可以通过以下技术方案实现：

4、本技术第一个方面提供了一种导静电涂料，所述导静电涂料的原料由甲组份和乙组分组成，所述甲组份和乙组分按照重量份数比为100:（7-15），其中，

5、甲组分按重量份数计包括以下组分：氟碳树脂20-50份，颜填料20-40份，石墨烯/碳纳米管分散浆4-8份，第一分散剂1-1.5份，催干剂1-1.5份，触变剂0.5-1.5份，偶联剂1-3份，流平剂1-1.5份，第一溶剂20-40份，消光粉1-1.5份；

6、乙组分为固化剂。

7、在一种示例性实施例中，所述石墨烯/碳纳米管分散浆为5-15wt%浓度的石墨烯/碳纳米管复合导电填料分散浆。当超过15wt%浓度的石墨烯/碳纳米管复合导电填料浆时，由于浆料体系内石墨烯/碳纳米管含量过多，浆料粘度过高，所述导静电涂料中氟碳树脂与石墨烯/碳纳米管之间的相互作用受到极大削弱，不利于分散研磨和贮存。

8、在一种示例性实施例中，所述石墨烯/碳纳米管分散浆的原料，按重量份数，包括如下组成：石墨烯3-15份，碳纳米管2-10份，氟碳树脂7-15份，第二溶剂10-40份，定位剂3-7份，第二分散剂3-7份。

9、在一种示例性实施例中，所述石墨烯/碳纳米管分散浆中，石墨烯和碳纳米管的重量比为3:2。

10、在一种示例性实施例中，所述氟碳树脂为三氟氯乙烯和乙烯基酯共聚feve型氟碳树脂。

11、在一种示例性实施例中，所述氟碳树脂选自jf-2x，jf-3，zb-f100，zb-f200中的至少一种。

12、在一种示例性实施例中，所述石墨烯为小粒径薄层石墨烯纳米片，片径为1-10μm，厚度2-3nm，电导率：500-600s/cm。

13、在一种示例性实施例中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，管外径1-2nm，管长度＞5μm，比表面积300-800m²/g。

14、在一种示例性实施例中，所述颜填料包括轻质碳酸钙、沉淀硫酸钡、钛白粉、滑石粉、云母粉、硅微粉和色浆中的至少一种。

15、在一种示例性实施例中，所述滑石粉的粒径为1250目。

16、在一种示例性实施例中，所述色浆主要作为调色组分，可根据需要调节颜色为红色、蓝色、黑色或黄色等；优选地，所述色浆为铁红、酞青蓝、炭黑、铬黄中的至少一种。

17、在一种示例性实施例中，所述第一分散剂可为高分子聚合物分散剂，优选地，为聚氨酯类、聚丙烯酸类分散剂种的至少一种，例如，efka pu4015、byk2009。

18、在一种示例性实施例中，所述第二分散剂可为高分子聚合物分散剂或低分子聚合物分散剂，优选地，为含酸性基团共聚物、聚羧酸盐或酸性聚醚的至少一种，例如，efka fa4663、efka fa 4620和byk110。

19、在一种示例性实施例中，所述流平剂选自有机硅类流平剂、聚丙烯酸酯类润湿流平剂中的至少一种；优选地，为byk306和efka3777中的至少一种。

20、在一种示例性实施例中，所述催干剂为二月桂酸二丁基锡；优选地，为二甲苯稀释的二月桂酸二丁基锡；更优选地，为浓度为1wt%的二甲苯稀释的二月桂酸二丁基锡。

21、在一种示例性实施例中，所述触变剂可选自聚酰胺类触变剂和硫化烯烃类触变剂中的至少一种；优选地，为mt6900-20x和rc-4410中的至少一种。触变剂使涂料具有防沉触变性，对涂料的生产和刷涂有着重要影响。

22、在一种示例性实施例中，所述偶联剂为磷酸酯偶联剂和硅醇偶联剂中的至少一种；优选地，为edl-6026f和edl-6101a中的至少一种。

23、在一种示例性实施例中，所述第一溶剂和所述第二溶剂包括饱和环酮类溶剂，醇酯类溶剂以及芳香烃类溶剂中的至少一种；优选地，为环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯、醋酸丁酯和二价酸酯中的至少一种。

24、在一种示例性实施例中，所述第一溶剂和所述第二溶剂的组成可以相同或不同；优选地，所述第一溶剂和所述第二溶剂的组成不同。

25、在一种示例性实施例中，所述第一溶剂由重量比为(0.5-1)：(0.8-1)：(6-7)：(1-1.5)：(2-4)的环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯、醋酸丁酯和二价酸酯组成。

26、在一种示例性实施例中，所述第二溶剂由重量比为(0.5-1)：(1-1.5)：(1-1.5)的环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯组成。

27、在一种示例性实施例中，所述定位剂为纤维素酯类定位剂，优选地，为醋酸丁酯纤维素。

28、在一种示例性实施例中，所述固化剂为异氰酸酯；优选地，为脂肪族多异氰酸酯；更优选地，为六亚甲基二异氰酸酯。

29、在一种示例性实施例中，所述固化剂选自ht-90b和hb-75b中的至少一种。

30、在一种示例性实施例中，所述导静电涂料的原料由甲组份和乙组分组成，所述甲组份和乙组分按照重量份数比为100：10，其中，甲组分按重量份数计包括以下组分：氟碳树脂40份，颜填料29.6份，石墨烯/碳纳米管分散浆5份，第一分散剂1份，催干剂1份，触变剂0.8份，偶联剂2份，流平剂1份，第一溶剂32.5份，消光粉1份；乙组分为固化剂；

31、所述石墨烯/碳纳米管分散浆的原料，按重量份数，包括如下组成：石墨烯0.3份，碳纳米管0.2份，氟碳树脂1份，第二溶剂2.5份，定位剂0.5份，第二分散剂0.5份。

32、在一种示例性实施例中，所述导静电涂料的原料由甲组份和乙组分组成，所述甲组份和乙组分按照重量份数比为100：9.5，其中，甲组分按重量份数计包括以下组分：氟碳树脂38份，颜填料31份，石墨烯/碳纳米管分散浆7.1份，第一分散剂1份，催干剂1份，触变剂1份，偶联剂2份，流平剂1份，第一溶剂31.3份，消光粉1.5份；乙组分为固化剂；

33、所述石墨烯/碳纳米管分散浆的原料，按重量份数，包括如下组成：石墨烯0.6份，碳纳米管0.4份，氟碳树脂1.5份，第二溶剂3.2份，定位剂0.7份，第二分散剂0.7份。

34、在一种示例性实施例中，所述导静电涂料的原料由甲组份和乙组分组成，所述甲组份和乙组分按照重量份数比为100：12，其中，甲组分按重量份数计包括以下组分：氟碳树脂40份，颜填料31.5份，石墨烯/碳纳米管分散浆4.63份，第一分散剂1份，催干剂1份，触变剂1份，偶联剂2份，流平剂1份，第一溶剂31.3份，消光粉1.5份；乙组分为固化剂；

35、所述石墨烯/碳纳米管分散浆的原料，按重量份数，包括如下组成：石墨烯0.2份，碳纳米管0.13份，氟碳树脂1份，第二溶剂2.5份，定位剂0.4份，第二分散剂0.4份。

36、本技术第二个方面提供了一种上述导静电涂料的制备方法，包括以下步骤：

37、甲组份的制备：

38、s1：制备石墨烯/碳纳米管分散浆：将石墨烯、碳纳米管、第二分散剂、定位剂、氟碳树脂和第二溶剂混合，制备稳定的石墨烯/碳纳米管分散浆；

39、s2：制备着色分散浆：将颜填料、氟碳树脂、消光粉、第一溶剂、第一分散剂、催干剂和触变剂经分散、研磨和搅拌达到均匀交换、充分润湿的混合状态，得到着色分散浆；

40、s3：将所述着色分散浆用第一溶剂调稀，并加入所述石墨烯/碳纳米管分散浆、流平剂和偶联剂，得到甲组份；

41、将甲组分和乙组分按照重量份数比为100：(7-15)分别包装。

42、在一种示例性实施例中，步骤s1包括：通过超声波和高速分散的方式，将石墨烯、碳纳米管、第二分散剂、定位剂、氟碳树脂和第二溶剂混合，制备稳定的石墨烯/碳纳米管分散浆；

43、可选地，超声功率和时间为：功率大于800w，时间1-2h；

44、可选地，高速分散的转速和时间：转速1000-2000r/min，时间1-2h。

45、在一种示例性实施例中，步骤s2中，研磨后所述着色分散浆的分散细度≤30μm。

46、本技术第三个方面提供了一种上述导静电涂料在飞机蒙皮中的应用。

47、在一种示例性实施例中，所述导静电涂料可用作底漆或面漆。

48、本技术第四个方面提供了一种由上述导静电涂料形成的涂层，所述涂层为所述导静电涂料涂覆到基材上并固化形成。

49、在一种示例性实施例中，所述基材为飞机蒙皮。

50、与现有相关技术相比，本技术具有以下技术效果：

51、而氟碳树脂由于c-f键稳定性很好，具有很好的耐磨和润滑性，在氟碳树脂涂料中加入石墨烯/碳纳米管，石墨烯/碳纳米管可以覆盖在涂层表面，涂层表面的粗糙度被石墨烯/碳纳米管表面的粗糙度所替代，可以提高涂层抗磨性能及润滑性能，从而降低涂层表面的摩擦系数，有效降低飞行阻力。

52、本技术的高减阻飞机蒙皮导静电涂料，通过加入石墨烯/碳纳米管料浆，使得涂料具有特殊的导静电作用，使用异氰酸酯固化氟碳树脂，通过协调控制颜基比、石墨烯/碳纳米管复合纳米材料的加量、助剂的加量等因素来保证涂层于基材及配套底漆优异的结合力、耐腐蚀性、耐环境老化性等，同时可以有效降低飞机的风行阻力。其中，本技术所述高减阻飞机蒙皮导静电涂料的拉开法附着力＞15mpa，表面电阻≤106ω/sq，静摩擦系数μs＜0.30，动摩擦系数μd＜0.25。

53、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。