本发明专利技术提供一种粘合剂配方，其能在基材表面，特别是在包含钛或铝的基材表面上形成耐热和侵蚀的涂层。该粘合剂配方包含金属醇盐化合物(例如钛醇盐)以及有机硅烷(例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GTMS))。该粘合剂材料能够将粘合剂牢固粘合到基材上。粘合剂涂层还可包括一种或多种可帮助改善涂层的耐热性和冲击吸收的添加剂。该粘合剂还可包括一种或多种颜料，以使所得到的溶胶-凝胶涂层具有所需的外观和性能。该溶胶-凝胶涂层可在环境条件下固化并且不需要额外的热固化。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种粘合剂配方，其能在基材表面，特别是在包含钛或铝的基材表面上形成耐热和侵蚀的涂层。该粘合剂配方包含金属醇盐化合物(例如钛醇盐)以及有机硅烷(例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GTMS))。该粘合剂材料能够将粘合剂牢固粘合到基材上。粘合剂涂层还可包括一种或多种可帮助改善涂层的耐热性和冲击吸收的添加剂。该粘合剂还可包括一种或多种颜料，以使所得到的溶胶-凝胶涂层具有所需的外观和性能。该溶胶-凝胶涂层可在环境条件下固化并且不需要额外的热固化。【专利说明】耐热和耐雨水侵蚀的涂层 本申请是分案申请，原申请的申请日为2006年11月28日，申请号为 200680047326. 3 (PCT/US2006/045594)，专利技术名称为"耐热和耐雨水侵蚀的涂层"。
技术介绍
在某些情况下，一部分航空器的喷气式发动机废烟可在运行过程中接触航空器表 面的各个部分。这种接触可导致接触表面的局部发热。根据航空器的类型和发动机的位置， 接触表面可包括机身的各部分、控制表面、和/或机翼。一些航空器采用反推力装置，当航 空器在地面上时，该反推力装置帮助操纵该航空器。在某些情况下，反推力装置可将热的发 动机废气引到航空器的表面上。例如，某些航空器上的反推力装置可将热的废气引到机翼 的前缘。热的废气可导致存在于航空器表面上（例如机翼前缘上）的常规涂层热降解。涂 层的热降解可导致不想要的涂层外观以及其它有害影响。 在航空器应用中，涂层的热降解可由于高速雨滴的冲击而扩大。飞行过程中雨滴 的冲击可进一步损害并侵蚀涂层。在涂层已存在应力的情况下，这样的冲击可导致对涂层 的严重损害包括，例如，暴露底层金属。 暴露的金属在需要降低航空器可视度的军事应用中尤其有问题。许多军用航空器 可具有设计成降低航空器可视度的伪装涂层。裸露的金属可导致高反射表面，这将损害伪 装涂层体系的整体效率。 已经开发了可以承受高温的商用高温涂层。然而许多这种涂层可具有使其不适于 用在航空器上的缺点。例如，某些高温涂层对飞行过程中高速雨滴的反复冲击的抵抗可能 不足。在某些情况下，这些涂层可能受到损害并因此失效。 在其它情况中，涂层可能不易于粘附到航空器表面并且可能需要对待涂布的表面 进行专门的处理。表面打磨处理，例如喷砂处理，最初可导致改善的涂层粘附力，但其通常 是劳动密集的并且可能难以在航空器喷漆机库环境下进行。而且具有喷砂处理表面的航空 器部分在以后的再喷漆前可能更难以剥离和再清洁。一些涂层可能需要加热固化以使涂层 获得所需性能。在许多情况下，可能无法对涂层进行热固化，在大机翼航空器的情况中尤为 如此。 此外，某些涂层仅可在工厂环境中通过专门的加工装置进行涂布。在某些情况下， 待涂布的部分可能需要从航空器上移除。将这样的涂层涂布到已有的航空器上并非总是可 行的，因为与这种操作相关的成本高并且可能造成航空器喷漆和再喷漆操作的延迟。 因此，仍然需要耐热和侵蚀的涂层，其可在未对待涂布表面进行大规模预处理的 情况下涂布，并且无需热固化或无需使用专门的加工装置。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供用于涂布金属表面和复合材料基材的溶胶-凝胶，其克服 了许多前述问题。在一个实施方案中，提供了包含有机硅烷化合物和金属醇盐（例如乙醇 钛）的溶胶-凝胶。有机硅烷和乙醇钛用作在基材表面上形成膜涂层的粘合剂。有机硅烷 分子上的官能部分能与基材形成强的共价键。乙醇钛的存在还可帮助在基材和涂层之间 形成共价键，并且还可用作提高有机硅烷化合物交联或聚合以在基材表面上形成膜涂层的 速度的催化剂。在一个实施方案中，有机硅烷可包括3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷 (GTMS)。 在一个实施方案中，溶胶-凝胶涂层可包括水作为溶剂。在其它实施方案中，溶 胶-凝胶涂层还可包括用于活化粘合剂的活化剂。在某些实施方案中，溶胶-凝胶涂层与 粘合剂组分相比，可具有相对低的水含量，通常小于40体积％。乙醇钛粘合剂可与各种化 合物螯合以生成与水和GTMS相容的水溶性络合物。结果，在本专利技术的一个实施方案中，提 供基于水的溶胶-凝胶，其包括反应性金属醇盐，该反应性金属醇盐可在环境条件下加速 涂层的固化速度。 在一个实施方案中，溶胶-凝胶可包括一种或多种颜料以及一种或多种添加剂， 该添加剂可帮助改善涂层的耐侵蚀性和耐热性。在某些实施方案中，可对颜料进行选择，以 便使所得到的涂层具有需要的外观、反射率、光泽度、颜色等。通过溶胶-凝胶中高的颜料/ 添加剂担载量（loading)可改善涂层的耐侵蚀性。在某些实施方案中，以有机硅烷和钛醇 盐组分的体积计，颜料/添加剂担载量可为约20?40体积％。高的颜料担载量可帮助增 强所得到的膜，使得当粘合剂反应物（例如有机硅烷和钛醇盐）在固化过程中收缩时，可降 低粘合剂中的应力。结果，可改善涂层的整体强度和耐侵蚀性。 在一个实施方案中，溶胶-凝胶可以包括一种或多种改善涂层的耐侵蚀性和/或 耐热性的添加剂。具有薄片状结构且平均直径为1至20微米的颗粒物质可对改善涂层的 耐侵蚀性特别有用。据信当以相对高的颜料担载量将这种薄片状的颗粒引入溶胶-凝胶中 时，它们可帮助抵消固化时涂层中的应力。云母是特别有用的添加剂，其可帮助改善涂层的 耐热性和耐侵蚀性。在一个实施方案中，根据所使用的颜料和涂布有涂层的基材的类型，涂 层能够承受超过800° F、900° F、甚至超过1200° F的温度。 因此，本专利技术的实施方案提供具有改善的耐热性和耐侵蚀性的涂层，其能在环境 条件下固化并从而可减少（如果不是消除）对热固化的需求。 【具体实施方式】 现在将参照附图更全面地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的某些但非全部实 施方案。实际上，这些专利技术可以许多不同的形式实施并且不应解释为限于本文所提出的实 施方案；相反，提供这些实施方案使得该公开内容可以满足适用的法律要求。相同的标记始 终表示相同的要素。 本专利技术的实施方案提供能在基材表面上，特别是包含钛或铝的基材表面上形成耐 热和耐侵蚀的涂层的溶胶-凝胶。在一个实施方案中，本专利技术的溶胶-凝胶包括粘合剂，该 粘合剂包含金属醇盐化合物（例如钛醇盐）以及有机硅烷（例如3-缩水甘油氧基丙基三 甲氧基硅烷（GTMS))。该粘合剂材料能够将粘合剂牢固地粘合到基材上。该溶胶-凝胶涂 层还可包括一种或多种可帮助改善涂层的耐热性和冲击吸收的添加剂。该溶胶-凝胶还可 包括一种或多种颜料使所得的溶胶-凝胶涂层具有需要的外观和性能。 术语"溶胶-凝胶"是溶液-凝胶化的缩写，其表示通过水解化学前体或化学前 体混合物制备特种金属氧化物玻璃和陶瓷的方法，所述化学前体或化学前体混合物在水解 为玻璃或陶瓷前依次经过溶液态和凝胶态。22Kirk-〇thmer，ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY，69-81 (第4版，1997)。在本专利技术的情况下，用于制备溶胶-凝胶涂层用粘合剂 的化学前体包括有机硅烷和金属醇盐反应物。金属醇盐组分可与有机螯合剂预先反应以降 低它们的水解速度并提高它们在水性涂布体系中的稳定性。有机硅烷组分可提供有机改性 的二氧化硅网络，该二氧化硅网络形成涂层网络本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适于对基材进行表面处理以提供耐温性和耐侵蚀性涂层的溶胶‑凝胶，其包含：有效量的钛醇盐；有效量的用于在该基材表面上形成溶胶‑凝胶网络的有机硅烷；有机酸；有效量的一种或多种添加剂以改善所得到的溶胶‑凝胶涂层的耐冲击性、耐热性、或其组合；和有效量的一种或多种颜料以在用该溶胶‑凝胶进行涂布形成溶胶涂层时控制基材的光泽度、颜色、反射率、或其组合，并且其中以该钛醇盐与有机硅烷的总体积计，一种或多种添加剂以及一种或多种颜料的组合百分体积担载量为至少20％。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思·A·克林克，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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