抗冲击多层涂层[发明专利]

*CN103237849A*

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103237849 A(43)申请公布日 2013.08.07

(12)发明专利申请

(21)申请号 201180044959.X(22)申请日 2011.09.19

(30)优先权数据

BG2010A000050 2010.09.17 IT(85)PCT申请进入国家阶段日 2013.03.18

(86)PCT申请的申请数据

PCT/IB2011/0091 2011.09.19(87)PCT申请的公布数据

WO2012/035520 EN 2012.03.22(71)申请人4V-涂料有限公司

地址意大利博尔戈里科(帕多瓦)(72)发明人M·韦奇亚托

(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公

司 31100

代理人郭辉()发明名称

抗冲击多层涂层(57)摘要

本发明涉及一种抗冲击涂层，包含由第一涂料形成的第一涂层，第一涂料包含百分含量5-20％的聚乙烯树脂、百分含量1-10％的酚醛树脂、百分含量7-20％的环氧树脂、百分含量15-50％的聚异氰酸酯树脂、百分含量15-50％的腐蚀抑制剂、百分含量1-15％的酸或胺；以及由第二涂料形成的第二涂层，第二涂料包含百分含量50-75％的环氧树脂或羟基官能化的多元醇、百分含量0.5-10％的空心球体、百分含量1-7％的增强纤维、百分含量23-55％的胺和/或聚异氰酸酯固化剂。

(51)Int.Cl.

C09D 5/00(2006.01)

权利要求书3页 说明书17页权利要求书3页 说明书17页

CN 103237849 ACN 103237849 A

权 利 要 求 书

1/3页

1.抗冲击涂料，特征在于其包含：

-环氧树脂或羟基官能化的多元醇 50-75％-空心球体 0.5-10％-增强纤维 1-7％-胺和/或聚异氰酸酯固化剂 23-55％

上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。2.如权利要求1的涂料，特征在于其包含：-环氧树脂或羟基官能化的多元醇 60-70％-空心球体 2.5-6％-增强纤维 1.5-3.5％-胺和/或聚异氰酸酯固化剂 28-42％

上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。3.如一个或多个前述权利要求的涂料，特征在于其包含：-环氧树脂或羟基官能化的多元醇 65-68％-空心球体 2.5-4％-增强纤维 1.5-2.5％-胺和/或聚异氰酸酯固化剂 28-32％

上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。4.如一个或多个前述权利要求的涂料，特征在于其所述的空心球体由惰性材料制的，惰性材料选自包含以下的组：

-直径20-130μm的玻璃-直径20-130μm的塑性材料

所述增强纤维选自包含以下的组：-尺寸0.5-2.0mm的玻璃纤维-尺寸0.5-2.0mm的碳纤维-尺寸0.5-2.0mm的聚酰胺纤维

-尺寸0.5-2.0mm的芳族聚酰胺纤维。5.抗冲击涂层，特征在于其包含由第一涂料得到的第一层，第一涂料包含：

以及由第二涂料形成的第二层，所述第二涂料为权利要求1-4当中的一种或多种，上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。

6.如权利要求5的涂层，特征在于所述第一涂料包含：

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权 利 要 求 书

2/3页

上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。7.如一个或多个权利要求5到6的涂层，特征在于所述第一涂料包含：

上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。8.如一个或多个前述权利要求的涂层，特征在于所述环氧树脂选自以下组成的组：-双酚A环氧树脂-双酚F环氧树脂-双酚A/F环氧树脂-聚硫化物改性环氧树脂-环氧聚酯树脂-环氧酚醛树脂

-环氧乙烯基酯树脂。

9.如一个或多个权利要求5到7的涂层，特征在于所述聚乙烯树脂选自由以下组成的组：

-聚乙烯醇缩丁醛树脂，-氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯醇或丙烯酸羟烷基酯的具有羟基官能团的共聚物树脂，所述腐蚀抑制剂选自由以下组成的组：-硼酸盐、铬酸盐、钼酸盐、磷酸锌和硅酸锌、铝、钙、锶、钠、铅-氧化铝、锌-锌粉

所述酸选自由以下组成的组：-磷酸-

所述胺选自由以下组成的组：-脂肪族环胺

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权 利 要 求 书

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-聚酰胺加成物-叔胺-二胺。

10.一种结构物，特征在于至少其一表面部分涂覆如权利要求1到4中一个或多个所述的涂料。

11.一种结构物，特征在于至少其一表面部分涂覆如权利要求5到9中一个或多个所述的涂层。

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说 明 书抗冲击多层涂层

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说明

本发明涉及一种高性能的抗冲击多层涂层。

[0002] 众所周知抗冲击涂层用于涂覆面对冲击风险的交通工具。尤其是，这些涂层不但被用于保护轮船、火车、飞机的脆弱部位，而且被用于保护汽车和卡车的脆弱部位，经受不同类型物体的意外冲击。

[0003] 在铁路行业抗冲击涂层的应用是尤其重要的，由于火车，尤其是现代高速火车在行驶时经常会受到飞溅的石块的意外冲击。 [0004] 特别是在火车较低的部位发生的冲击，可能会造成严重的毁坏，像一些脆弱部位，比如轮组(由轮轴、车轮、刹车和传动组成的系统)，其位于车厢底部，很容易受到石块和道碴的撞击，这些部位一旦受损会对火车造成严重后果。 [0005] 上述意外撞击造成的哪怕仅仅是涂料的掉落，都可能损坏火车的车身，因为保护涂层的掉落导致车身金属的外露，这些车身过早地暴露于空气中物质的腐蚀，导致火车整体的过早损坏。 [0006] 现在，比如用于涂覆火车车身的涂料，尤其是涂覆车厢和火车头底部的涂料，多采用多组分材料，其通过常规的的施涂涂料的方法涂覆到需要保护的结构物上。但是，这种涂料类型存在一些稳定性方面的问题。尤其是在低温或高温环境下使用，常规抗冲击涂料不能保证具有足够的保护作用。

[0007] 某些情况下是非常有必要保证足够的保护作用以应对冲击的发生，比如，列车轮组的涂层，位于刹车系统周围的区域，最高温度可以达到+150℃。这些部位承受高应力，普通涂层无力承受如此高的温度就会脱落，结果就会造成这些部位暴露于冲击和凹陷伤害中。

[0008] 这些涂层在零度以下使用的话，会发生硬化现象，造成脆裂和/或在冲击过程中脱落。某些情况下温度远低于零度，有些国家在冬天的几个月里，温度甚至会降到零下40度，在这些特殊情况下，冰或压实雪块的碎片都可以造成意外冲击。 [0009] 因此，需要这样一种涂料，其可以在低于其最佳使用环境条件下仍然可以保 持耐受特性从而保护结构物免受其它物体冲击危害。 [0010] 需要这样一种涂料，即使处在高温变化，置于溶剂或腐蚀性物质下，和处于磨损条件下，仍然可以稳定的发挥其性能。 [0011] 还需要这样一种抗冲击涂料，其可以很容易地施涂到非规则表面上，其可以使用常规的施涂方法涂覆并且能维持较长时间的抗冲击性能。 [0012] 因此，本发明的目的是提供一种涂料，其用于火车、轮船、飞机、以及汽车、卡车或工程车辆的金属、非金属部分，可以有效保护处理后的表面免受任何形式由于飞溅或移动的物体可能的冲击造成的降解，避免凹陷、破裂及材料的内部应力。 [0013] 本发明的另一目的是提供一种涂料，其可以在经受温度变化的条件下提供抗冲击保护，尤其是其可以在非常高的温度和远低于零度的温度下发挥最佳情形的抗冲击性能，因此，在从-45℃到+180℃温度范围内保证其性能。

[0001]

5

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说 明 书

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本发明的另一目的是提供一种抗冲击涂料，其保护表面免受飞溅的颗粒物的磨蚀

和侵蚀作用，比如水、灰尘、沙子、冰，而且还能保护这些表面免受移动物体的磨损。 [0015] 本发明另一种目的是提供一种抗冲击涂料，其可以保护表面免受腐蚀性和/或污染性媒介引起的的腐蚀和降解作用，比如酸性气体、碱性气体、大气媒介、工业烟尘、微气候，而且可以保护处理过的表面免于接触化学物质，比如酸碱、有机溶剂、去污剂和水。 结合本发明，上述目的通过一种抗冲击涂料来实现，其特征在于包含： [0017] 环氧树脂或羟基官能化的多元醇 50-75％ [0018] 空心球体 0.5-10％ [0019] 增强纤维 1.0-7％ [0020] 胺和/或聚异氰酸酯固化剂 23-55％

[0021] 上述百分含量为相对于涂料总重量的重量百分含量。 [0022] 根据本发明的抗冲击涂料，提供了一种可以保护结构物或其一部分免受冲击，无论是意外冲击还是非意外冲击，因此其可以施涂于交通工具的某部分，比如火车、飞机还有轮船、工程机械，其经常遭受意外冲击或执行的工作带来的冲击。 [0023] 尤其，根据本发明的涂料，为火车底部提供一种涂层，可以在火车行驶时保 护车厢和火车头经受飞溅的石块或其它钝物的意外冲击。该涂料即使在高温下仍可以发挥其保护功能，这对于保护接近火车刹车系统的某些部位是必要的，其会受到高温应力。 [0024] 根据本发明的涂料，抗冲击的保护功能在远低于零度的条件下仍可以保证，或是在可以损坏火车金属的溶剂或腐蚀性物质存在下仍可以保证，而上述情形会导致必要的安全得不到保证。

[0025] 根据本发明的抗冲击涂料，由以下组成：环氧树脂(比如瀚森特种化学公司的

[0016]

828)或者羟基官能化的多元醇，占50-75％，胺和/或聚异氰酸酯固化剂(比如

P+M高分子化学有限公司(P+M Polimer Kémia Kft)的

T-53)，占23-55％，空心

球体占0.5-10％，增强纤维占1-7％。

[0026] 本说明书当中的百分含量指的是材料重量相对于涂料总重量的重量百分含量 [0027] 优选的方案当中，本发明的涂料包括环氧树脂或者羟基官能化的多元醇，占60-70％，胺或聚异氰酸酯固化剂，占28-42％，然后是空心球体占2.5-6％，最后是增强纤维占1.5-3.5％。

[0028] 在更优选的技术方案当中，该涂料包括：环氧树脂或者羟基官能化的多元醇，占65-68％，胺和/或聚异氰酸酯固化剂，占28-32％，空心球体占2.5-4％，增强纤维占1.5-2.5％。

[0029] 根据本发明，术语空心球体是一种球型的惰性材料，尺寸在20-200μm。构成球体的材料选自由玻璃或塑料材料或陶瓷材料组成的组。

[0030] 术语增强纤维是指惰性材料纤维适当地碾碎到一定尺寸，然后能和涂料混合并增强性能和/或使涂层导电(碳纤维、金属纤维)。这些纤维选自由尺寸在0.5-2mm之间的玻璃纤维、尺寸在0.2-2.2mm之间的碳纤维、尺寸在0.2-2.2mm之间的聚酰胺纤维、尺寸在0.2-2.2mm之间的芳族聚酰胺纤维、尺寸在0.2-2.2mm之间的金属纤维、尺寸在0.2-2.2mm之间的矿物质纤维(例如拉皮纳斯纤维公司(Lapinus Fibres company)的

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粒

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说 明 书

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状羊毛)组成的组。本配方的涂料可以填充保证稳定性和有助于促进其应用的物质。填充的物质是抗沉淀剂、润湿和分散添加剂、反应促进剂、颜料、着色剂和腐蚀抑制附加剂、表面活性剂、表面添加剂、流平剂、扩散剂、阻燃剂、抗静电剂(烷基铵盐、牛脂胺、磺酸钠等)、干润滑剂(例如聚四氟乙烯、硅球体、聚酰胺粉末等)、 对基材粘着力增强剂(硅烷、有机硅烷、聚酯树脂、聚烯烃等)，抗磨剂(陶瓷粉末、氧化铝粉、

粉末等)，塑

化/增韧剂(例如氯化石蜡、邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、偏苯三酸酯、己二酸酯、烃树脂、环氧-聚硫化物、例如来自赢创德固赛公司(Evonik Degussa Gmbh)或来自帝王工业有限公司(King Industries Inc)的

的LTW聚酯树脂等)、官能化活性稀释剂(例如

等)，遮光剂(例如硅石、聚氨酯和/或聚酰胺和/或聚丙烯蜡、云母、比

如来自赢创德固赛公司的

聚酰胺粉末等)，UV吸收剂(例如羟苯基三嗪、苯并三

系列的HALS产品等)，提供表面润滑和疏

唑、巴斯夫公司(BASF Company)的来自

水性和抗涂鸦效果的反应性硅。

[0031] 防沉剂是能够保护包含在涂料中的固体颗粒，比如空心球和增强纤维，在涂料存储期间在其中分散防止沉淀到容器底部的物质。这是物质举例来说是改性酰胺或聚酰胺蜡、有机膨润土、热解法二氧化硅或改性尿素聚合物溶液。 润湿和分散添加剂是能够促进和维持涂料中固体颗粒分散，获得均匀涂料的物质。这些物质举例来说为具有酸官能团的烷基铵盐、不饱和聚胺酰胺盐和低分子量酸聚酯酸盐或长链聚胺酰胺盐溶液和极性酸酯盐。

[0033] 反应促进剂是能够在施涂到需处理结构物后促进涂料固化过程获得一个连续均匀的涂层的物质，涂层保护经过这种涂料处理的整个结构物抵挡冲击。用于反应促进的物质举例来说为DBTL二丁基二月桂酸锡、辛酸锌、叔胺、聚酰胺加成物。 [0034] 表面活性剂、流平和扩散剂是能够作用于产品的表面张力提高对结构物或颜料的润湿性能，提供涂料改良的表面粘结性、扩散和流平的添加剂。例如表面活性剂、水平和扩散剂的添加剂可以是基于硅、丙烯酸和/或聚酯的助剂。 [0035] 如果发生涂层与明火的接触，阻燃剂提供涂层减少烟雾散发、厚度增长的性质，发生着火时涂层依然表现出隔热和阻燃的性能。阻燃剂举例来说可以是卤化类型、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸酯、多磷酸铵、HDBC、DECA等。 [0036] 颜料、着色剂和增量剂是能够给涂料赋予颜色和形体以及特殊性能(防滑、抗静电等)的物质，以及促进其允许涂料用量的物理评估的应用，否则透明涂层的话不能用来评估。这些物质可以是例如硫酸钡、云母、高岭土、滑石、碳酸钙、石英、彩色石英、彩色聚合物球体、镍粉、铜粉、包覆陶瓷粉、氧化铝粉、铁和铁铬氧化物、云母氧化铁、薄铝片和粉、二氧化钛、碳黑、导电碳黑、 铜酞菁、铋钒衍生物、酸反应得到的着色剂。 [0037] 腐蚀抑制剂可以选自由硼酸盐、铬酸盐、钼酸盐、磷酸锌和硅酸盐、铝、钙、锶、钠和铅、铝和锌的氧化物、粉末和片状锌、铝薄片组成的组。

[0038] 本发明描述的涂料可以通过常规涂覆涂料的方法使用，所以可以借助刷子和辊，但是也可以通过喷涂或抹刀施涂。 [0039] 为了方便应用，也为了使得产品更加均匀，可以将涂料通过有机溶剂稀释。加入的溶剂不仅促进了制备、促进成分的混合，还促进了应用，特别是喷涂的应用。溶剂可以是

[0032]

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说 明 书

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酯类，例如乙酸正丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、醇类例如异丁醇、乙醇、n-丁醇、苯甲醇、酮类例如甲基异丁基酮(MIBK)、甲乙酮(MEK)、丙酮、二异丁基甲酮(DIBK)、氯化溶剂例如1，2-二氯丙烷、二氯甲烷、芳香族溶剂例如石脑油溶剂(芳烃油溶剂100(solvesso 100))、二甲苯、甲苯、二醇类例如丙二醇甲醚醋酸酯(PMA，propanol methoxy acetate)、丙二醇甲醚(PM，propanol methoxy)、丁二醇。

[0040] 描述的涂料被施涂于结构物表面使得其抗冲击，施涂厚度可以在1-15mm，优选4-10mm之间变化。涂料可以施涂于不同材料制得的结构物例如金属，举例来说钢、铝、铜，塑料材料例如PVC、PMMA、HDPE、复合材料例如碳纤维或玻璃纤维板、陶瓷材料以及矿物介质例如混凝土或砖。

[0041] 为了获得以最好方式展现抗冲击性能的涂料，在涂覆上述涂料前，要保护的表面(首先对于金属表面例如钢铁和铝的情形)被第一层涂层预处理，涂层由包括百分含量聚乙烯树脂5-20％、酚醛树脂1-10％、环氧树脂7-20％、聚异氰酸酯树脂15-50％、腐蚀抑制剂15-50％、以及酸或胺1-15％的涂料获得。 [0042] 在一个优选配方中，所述第一层可以由涂料包含聚乙烯树脂8-20％、酚醛树脂2-8％、环氧树脂9-9％、聚异氰酸酯树脂30-40％、腐蚀抑制剂20-30％、以及酸或胺4-12％获得。

[0043] 在一个更优选配方中，所述第一层可以由涂料包含聚乙烯树脂10-16％、酚醛树脂2-5％、环氧树脂14-19％、聚异氰酸酯树脂22-36％、腐蚀抑制剂20-27％、以及酸或胺5-10％获得。

[0044] 根据组成第一层涂层的上述涂料的配方，环氧树脂选自由固体或液体环氧组成的组，其中包括双酚A或双酚F或A/F混合物、聚硫化物改性环氧树脂、环氧-聚酯树脂、环氧酚醛树脂、环氧乙烯基酯树脂(环氧树脂可以包含官能活性 稀释剂)；聚乙烯树脂可以具有羟基官能团以及其选自但不限于由聚乙烯缩丁醛树脂，氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯醇、丙烯酸羟烷基酯、其中个别挑选的混合物的共聚物树脂组成的组。所述腐蚀抑制剂选自由硼酸盐、铬酸盐、钼酸盐、磷酸锌和硅酸盐、铝、钙、锶、钠和铅、铝和锌的氧化物、锌粉组成的组；所述酸选自由磷酸和组成的组；所述胺选自由脂肪族环胺、聚酰胺加成物、叔胺、二胺组成的组。

[0045] 所述涂料也可以包含保证稳定性以及便于促进其应用的物质，例如防沉剂、表面活性剂、表面剂、扩散剂、流平剂、润湿和分散添加剂、反应促进剂、塑化/增韧剂或树脂，(例如氯化石蜡、邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、偏苯三酸酯、己二酸酯、烃树脂、环氧-聚硫化物、例如来自赢创德固赛公司的LTW聚酯树脂或来自帝王工业有限公司的母、来自赢创德固赛公司的

等)，上

述的着色剂颜料和增量剂，遮光剂(例如硅石、聚亚胺酯和/或聚酰胺和/或聚丙烯蜡、云

聚酰胺粉末等)，附着粘性增强添加剂(有机硅、聚

烯烃等)和官能反应稀释剂。我们注意到有机硅烷的添加提高了体系对无机天然介质(陶瓷、玻璃、混凝土和砖)的相容性，而氯化聚烯烃的添加提高了个别塑料介质的粘着性。 [0046] 所述第一涂层可以以常规施涂方法通过借助刷子或辊的涂覆涂料方法涂覆，也可以采用喷涂。

[0047] 根据应用于所述第一涂层的施涂类型，包含合适的有机溶剂涂料的组成，同样促进了涂料的制备。所述有机溶剂可以是酯类，例如乙酸正丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、醇类

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说 明 书

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例如异丁醇、乙醇、n-丁醇、苯甲醇、酮类例如甲基异丁基酮(MIBK)、甲乙酮(MEK)、丙酮、二异丁基甲酮(DIBK)、氯化溶剂例如1，2-二氯丙烷、二氯甲烷、芳香族溶剂例如石脑油溶剂(芳烃油溶剂100)、二甲苯、甲苯，脂肪烃溶剂，例如矿质松节油，二醇类例如丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、丙二醇甲醚(PM)、丁二醇。

[0048] 抗冲击涂料被用于上述第一保护层的上面，这样覆盖被处理表面形成涂层。 [0049] 根据本发明，第一保护层施涂干层厚为8-12μm而保护涂料施涂干层厚为4000-15000μm。

[0050] 以上述涂料可以处理不同材料的结构物或结构物表面的部分，例如金属，举例来说钢、铝、铜，塑料材料例如PVC、PMMA、HDPE、复合材料例如碳纤 维或玻璃纤维板、陶瓷材料以及矿物介质例如混凝土或砖。

[0051] 根据本发明的抗冲击涂料和第一保护层的一些实例在下面列举。 [0052] 第一保护层的实施例[0053] 实施例1[00]

[0055] [0056]

实施例2

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说 明 书

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[0057]

[0058] [0059]

实施例310

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说 明 书

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在混合所有上述实施例中的组分后，在5-8小时内涂覆第一层到要处理的部分。

[0061] 第一保护层可以通过刷子施涂，但是难以施涂一个固定的厚度。因此通过辊涂或使用HVLP喷，或者常规空气喷，或者低压隔膜泵的喷涂的实施方式是优选的。以实施例中组成，通过横竖笔划喷涂湿涂料，最后得到的干膜厚度 为大约8÷12μm。 [0062] 抗冲击涂料的实施例 [0063] 实施例1[0060] [00]

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说 明 书

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[0065] [0066]

实施例212

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说 明 书

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[0067]

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说 明 书

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[0068] 实施例3

[0069]

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CN 103237849 A[0070]

说 明 书

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[0071] [0072]

实施例4

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说 明 书

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[0073]

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说 明 书

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[0074] [0075]

实施例5

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CN 103237849 A[0076]

[0077] 实施例6

[0078]

说 明 书

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说 明 书

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[0079]

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说 明 书

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在混合上述配方的成分，涂料在20-40分钟内施涂在需要处理的部分。

[0081] 涂料可以通过刷子、抹刀和辊施涂或者使用合适改进的真空泵(在通道和过滤部分，喷嘴等)防止产品含有的纤维堵塞系统。通常由实施例配方得到的干膜厚度，通过合适的校准过的无气系统施涂，可以达到1÷2mm每层。为了获得抗冲击最佳效果至少4mm厚度的干膜是应施涂的。

[0082] 根据所用树脂(或多或少的柔性)和/或任何塑化剂或反应性稀释剂类型，涂料可获得或多或少的柔性。测试显示更柔性涂料作为第一涂层接着更刚性涂料作为第二涂层，同时在较高的温度下提供了最佳的耐冲击性，此时软涂层失去凝聚力，原理就像摩托车头盔。

[0080]

根据标准BS EN 13261(2003)类1，评估抗冲击在-25度，环境温度+25度，对上面

列出的实施例所述的涂料处理的结构物作出测定。这些测试对火车或者其它交通工具的部分表面进行冲击耐力评估。

[0084] 下面表格显示本发明涂料涂覆的结构物获得的测试结果。

[0083] [0085]

[0086]

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说 明 书

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测试也依据ASTM和ISO的标准进行，为了评估涂料受到化学或机械应力的耐受

性，这些测试结果列在下表中。

[0087] [0088]

用根据本发明的涂料可以简单和迅速地涂覆任何材质和形状的结构物或者结构物表面。同样也可以使得接触的涂层在任何时间保证要保护的表面足够的保护。所述涂料在高温或低温下保证了高性能，同样在保护部分遭受高应力冲击时，保证了其最优的性能。

[00]

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