用于碳纤维复合材料表面的清漆及其施工方法与流程

本发明涉及工业涂料，具体涉及的是用于碳纤维复合材料表面的清漆的领域。

背景技术：

1、近年来，复合材料因为其轻质高强度的特点，故能广泛地应用在各种行业中，特别是汽车行业。

2、其中，最受到注目的是碳纤维增强树脂基复合材料(cfrp)，由于具有轻质高强、高断裂韧性、耐腐蚀、可设计性强、易成形、减振阻尼性能好等一系列优点，既能够满足部件刚强度、轻量化的设计要求，在车辆安全性上也具有明显优势。目前，cfrp已成为继高强钢、铝合金、镁合金、工程塑料和玻璃纤维复合材料(gfrp)后汽车工业领域最流行、最具发展潜力的轻量化材料。

3、碳纤维增强树脂基复合材料的抗拉强度和拉伸模量受到纤维种类、用量、形态、铺层方式以及树脂等多方面因素的影响，表现不一。从整体上讲，抗拉强度、拉伸模量，特别是比强度和比模量都比金属材料显著提高。因此，在汽车行业，一直得到各大汽车企业的广泛关注。

4、一方面，对于碳纤维复合材料而言，因为其主体树脂通常为环氧树脂或聚氨酯树脂，具有一定的可燃性，碳纤维复合材料的本身不具有阻燃性，因而限制了碳纤维复合材料在防火领域的应用。

5、另一方面，碳纤维复合材料在应用过程中，使用者往往喜好暴露其编织纹理的效果，因而用于碳纤维复合材料表面清漆的高光、高透明性尤为重要。

6、然而，现有技术中，目前还没有特定地用于碳纤维复合材料表面的清漆，该清漆既具备高光、高透明的特性，又具备防火阻燃的特性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述技术问题，本发明提供了用于碳纤维复合材料表面的清漆及其施工方法和应用。该清漆一方面提供了高光、高透明、光洁的碳纤维复合材料涂装表面，同时又能赋予碳纤维复合材料防火阻燃的特性。

2、根据本发明的第一方面，其提供了一种用于碳纤维复合材料表面的清漆，其中，其组分按质量百分比包含：

3、

4、所述清漆的含量合计为100.0％。

5、进一步地，其提供了一种用于碳纤维复合材料表面的清漆，其中，其组分按质量百分比包含：

6、

7、所述清漆的含量合计为100.0％。

8、进一步地，其提供了一种用于碳纤维复合材料表面的清漆，其中，其组分按质量百分比包含：

9、

10、所述清漆的含量合计为100.0％。

11、进一步地，所述功能树脂选自丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氟碳树脂、聚酯树脂以及有机硅树脂的一种或多种的组合。

12、根据本发明的一实施例，其中所述丙烯酸树脂为水性多羟基丙烯酸树脂一级分散体、水性多羟基丙烯酸树脂二级分散体、溶剂型多羟基丙烯酸树脂一种或多种的组合。

13、具体地说，所述丙烯酸树脂选自：coverstro公司所提供的型号为bayhydrol 145、bayhydrol 2470、bayhydrol 2601、bayhydrol 2546的水性丙烯酸树脂；或万华公司所提供的型号为antkote 2042、antkote 2043、antkote 2033的水性丙烯酸树脂；或basf公司所提供的型号为joncryl s938t、joncryl 8312、basonol 1120水性丙烯酸树脂；或nuplex公司所提供的型号为setalux 1774，setalux1184，setalux 1753，setalux1196的水性丙烯酸树脂。

14、根据本发明的又一实施例，其中所述聚氨酯树脂为数均分子量大于10000的水性大分子聚氨酯分散体、羟值≥120，数均分子量小于6000水性小分子聚氨酯分散体、溶剂型聚氨酯树脂、氟含量＞5％的氟碳改性聚氨酯树脂、硅含量>10％的有机硅改性聚氨酯树脂的一种或多种的组合。

15、具体地说，所述聚氨酯树脂选自：coverstro公司所提供的型号为bayhydrol2750、bayhydrol 2757、bayhydrol 2188的水性聚氨酯树脂；或basf公司所提供的型号为basonol 5168、basonol 1035的水性聚氨酯树脂；或allnex公司所提供的型号为的daotan6431,daotan 6451,daotan 6466水性聚氨酯树脂。

16、根据本发明的又一实施例，其中所述氟碳树脂为数均分子量3000-1200000，熔点140-220℃的pvdf聚偏氟乙烯树脂、数均分子量1000-1000000，熔点200-500℃的ptfe聚四氟乙烯性树脂、数均分子量2000-200000，固含25-65％，氟含量7％-40％的feve氟烯烃与烷基乙烯基醚的共聚物一种或多种的组合。

17、具体地说，其中所述氟碳树脂为杜邦公司所提供的型号为teflon ptfe树脂、tedlarpvf树脂、pvf乳液；大金公司所提供的型号为polyflon ptfe树脂、polyflon ptfe乳液；阿科玛公司所提供的型号为pvdf 740树脂、pvdf 761树脂、kynar 500树脂；东氟化工公司所提供的型号为m05feve乳液，m05a feve乳液，m15feve乳液、jf-50x2feve、jf-50x3feve氟碳树脂；agc公司所提供的型号为lumiflon 4400fe，lumiflon 1001fe氟碳树脂中的一种或多种的组合。

18、根据本发明的另一实施例，其中所述聚酯树脂为数均分子量>6000的线性聚酯树脂、数均分子量>8000且支化度＜3.0的非线性聚酯树脂和数均分子量>12000且支化度>3.0的超支化聚酯树脂中的一种或几种。

19、根据本发明的另一实施例，所述的聚酯树脂为弹性树脂聚酯，其羟基含量>5.0％,分子量<2000，固含量>75％。

20、具体地说，所述聚酯树脂选自柏斯托公司所提供的型号为capa 2054；205cp，3050的聚酯树脂；或金氏化学所提供的型号为的kflex188、kflex 350w聚酯树脂的一种或多种的组合。

21、根据本发明的另一实施例，其中所述有机硅树脂为粘度为40cp羟基有机硅树脂、粘度为200cp羟基有机硅树脂、粘度为500cp羟基有机硅树脂、粘度为2000cp羟基有机硅树脂、粘度为6000cp羟基有机硅树脂、粘度为50000cp羟基有机硅树脂、粘度为40cp甲基有机硅树脂、粘度为200cp甲基有机硅树脂、粘度为500cp甲基有机硅树脂、粘度为2000cp甲基有机硅树脂、粘度为6000cp甲基有机硅树脂、粘度为50000cp甲基有机硅树脂、粘度为40cp环氧基有机硅树脂、粘度为200cp环氧基有机硅树脂、粘度为500cp环氧基基有机硅树脂、粘度为2000cp环氧基有机硅树脂、粘度为6000cp环氧基有机硅树脂、粘度为50000cp环氧基有机硅树脂中的一种或多种的组合。

22、具体地说，所述有机硅树脂选自道康宁公司所提供的型号为pmx200-100，pmx200-50,pmx0345，pmx0930的有机硅树脂；安比亚特公司所提供的型号为andsil oh40，andsiloh500,andsil oh2000，andsil oh50000的有机硅树脂中的一种或多种的组合。

23、根据本发明的另一实施例，所述阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石、水菱镁/斜方云石矿、水滑石、蒙脱土、硅藻土、人造硅酸镁铝、羟基二氧化硅溶胶中的一种或多种的组合。

24、根据本发明的另一实施例，所述阻燃助剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯、pyrol99、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯，二溴甲烷、三氯溴甲烷、二氯溴甲烷、八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、四溴双酚a中的一种或多种的组合。

25、根据本发明的另一实施例，所述的其他助剂选自ph调节剂、消泡剂、润湿剂、光稳定剂、紫外吸收剂、增稠剂中的一种或多种的组合。

26、根据本发明另一优选的实施例，所述的助剂，按清漆组合物的整体的质量百分比包括ph调节剂0.1％-10.0％、消泡剂0.1％-5.0％、润湿剂0.1％-5.0％、光稳定剂0.1％-5.0％、紫外吸收剂0.1％-10.0％、增稠剂0.1％-10.0％。

27、根据本发明另一优选的实施例，所述的助剂，按清漆组合物的整体的质量百分比包括ph调节剂0.2％-7.0％、消泡剂0.2％-4.5％、润湿剂0.2％-4.5％、光稳定剂0.1％-4.5％、紫外吸收剂0.1％-7.0％、增稠剂0.1％-8.0％。

28、据本发明另一优选的实施例，所述的助剂，按清漆组合物的整体的质量百分比包括ph调节剂0.2％-6.0％、消泡剂0.2％-4.0％、润湿剂0.2％-4.0％、光稳定剂0.1％-4.0％、紫外吸收剂0.1％-6.0％、增稠剂0.1％-7.0％。

29、具体地说，所述的ph调节剂为dmea，具体选自basf公司提供的二甲基乙醇胺dmea。

30、所述的消泡剂选自迪高公司提供的型号为tego 805n的消泡剂、basf公司提供的型号为foamstar st 2400的消泡剂、毕克公司提供的型号为byk1790的消泡剂中的一种或多种的组合。

31、所述的润湿剂选自毕克公司提供的型号为byk-345、byk-306的润湿剂。

32、所述的光稳定剂选自basf公司提供的型号为tinuvin 292的光稳定剂。

33、所述的紫外吸收剂选自巴斯夫公司提供的型号为tinuvin 400的紫外吸收剂。

34、所述的增稠剂选自毕克公司提供的型号为laponite 3％溶液和/或汽巴公司提供的型号为hv-30的增稠剂。

35、根据本发明的另一实施例，所述溶剂为乙酸丁酯，乙酸乙酯，丁酮，甲基异丁基酮，甲基戊基酮，丙二醇甲醚乙酸酯，s-100号溶剂，s-150号溶剂，丙二醇甲醚，乙二醇丁醚，乙醇，异丙醇，正丁醇中的一种或多种的组合

36、根据本发明的另一实施例，其中所述的用于碳纤维复合材料表面的清漆固化后，涂膜的光泽大于90°、透光率>95％、雾影值<10、防火阻燃性能达到vtm 0级。

37、根据本发明的第二方面，其提供了上述用于碳纤维复合材料表面的清漆的施工方法。该施工方法包括以下步骤：

38、(1)将碳纤维复合材料脱模后进行喷砂处理；

39、(2)使用砂纸依次打磨碳纤维复合材料表面，除尘，使得碳纤维复合材料表面孔隙完全暴露；

40、(3)使用溶剂擦拭所述碳纤维复合材料表面，以除去油脂；

41、(4)将混合固化剂后的清漆填补至暴露出的孔隙中，除去多余的涂料，并在60-80℃的条件下，烘烤30-60min；

42、(5)使用喷枪进行喷涂，并室温闪干5-15min后，在60-80℃的条件下，烘烤30-60min；

43、(6)重复步骤(2)-步骤(5)，其中步骤(2)中每重复一次砂纸目数提高一级，直至所有孔隙填平，涂膜表面光洁平整。

44、根据本发明的另一实施例，所述喷涂步骤的工艺参数为：1.3口径空气喷枪，气压1.0-4.0bar，雾化扇幅75％，出漆量1.5-2圈，喷涂膜厚40-50μm。

45、根据本发明的第三方面，其提供了一种碳纤维复合材料，其中所述的碳纤维复合材料的表面涂布有本发明第一方面所述的清漆。

46、与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

47、本发明基于功能树脂、阻燃填料和阻燃助剂的配方体系，优化调整了清漆组合物的配方，利用功能树脂、阻燃填料和阻燃助剂协同作用，通过相容性筛选，从而在赋予涂膜高光泽、高透明性的同时，保证被涂覆碳纤维复合材料表面的防火阻燃效果。特别地，所制备的清漆特别适用于需要展现碳纤维纹理的应用场景。