飞行器电磁窗耐雨蚀复合涂层的制备
袁立新, 狄志刚, 傅 敏, 朱晓丰, 许后麟 (中化建常州涂料化工研究院, 213016)
0 引 言
电磁窗是飞行器的重要制导和通信部件。飞行器经长时间飞行, 在高速气流、砂石、雨滴的作用下,涂层会老化或损伤。为了保障电磁窗的正常工作, 我们采用了线形聚酯树脂、多元醇及甲苯二异氰酸酯等制备预聚物, 再与二元胺交联固化成弹性聚氨酯涂层。该涂层体系具有高弹性、高硬度、耐温性以及良好的耐湿热性、耐盐雾性、耐磨性, 可以满足飞行器电磁窗涂层的要求。
1 实验部分
1. 1 原材料
聚醚N220: 工业品; 线形聚酯: 自制; 甲苯二异氰酸酯( TD I) : 日本三井; 多元醇: 工业品; 流平剂BYK- 331、分散剂BYK161: 德国BYK 化学公司产品; 阻聚剂( 10%乙酸丁酯溶液) : 工业品; 颜填料: 工业品;二甲苯: 工业品; 乙酸丁酯: 工业品; 二元胺: 工业品。
1. 2 耐雨蚀底漆的制备
1. 2 耐雨蚀底漆的制备
耐雨蚀底漆配方见表1。
按配方量称取聚醚、多元醇和二甲苯, 投入装有搅拌器、分水器、冷凝器和温度计的反应瓶中, 开动搅拌升温到回流温度进行回流脱水, 当无水分分出时降温至40 ºc 以下, 加入配方量的TD I, 缓缓升温至90ºc , 保温4 h, 再加入流平剂和阻聚剂, 降温, 过滤出料。所得预聚物与自制固化剂配制成耐雨蚀底漆,其性能见表2。
1. 3 耐雨蚀面漆的制备
耐雨蚀面漆配方见表3。
按配方量称取线形聚酯、分散剂和溶剂, 充分搅拌均匀, 研磨至细度 30 um, 制成色浆, 除TDI和溶剂外, 将其他原料与色浆一起投入反应瓶中升温回流脱水, 余下操作同耐雨蚀底漆。
所得色浆预聚物与自制固化剂配制成耐雨蚀面漆, 其性能见表4。
3 结果与讨论
3. 1 聚酯树脂对耐雨蚀面漆的影响[ 3 ]
一般来说, 具有一定结构的聚氨酯高分子中的极性基团越多, 极性越大, 则分子的内聚力与分子的作用力就越大, 抗张强度和硬度就越高。利用这一原理我们设计了端羟基聚醚和线形聚酯作为制备弹性聚氨酯涂料的主要原料。在本文中聚酯型聚氨酯的性能受聚酯分子链的柔顺性、规整性、相对分子质量等影响很大。另外, 由于结晶的影响, 弹性越大干性越差。因此, 经过对相对分子质量及聚酯结构的筛选, 我们选择了用线型聚酯合成弹性聚氨酯, 得到具有高断裂强度、高弹性、高剥离强度和优良耐化学介质等性能的弹性聚氨酯涂料[ 1 ] 。
3. 2 多元醇对耐雨蚀面漆的影响
试验结果表明多元醇引入使涂层中的氨酯基和芳核的密度增加, 分子间作用力增大; 加量少, 弹性膜性能差; 随着多元醇加量的增加, 涂膜抗张强度提高、弹性降低、耐热性提高[ 4 ] 。若加量太多, 涂膜抗张强度虽然会提高很多, 但耐温后会出现龟裂。终确定多元醇的加量为线型聚酯的1.5% 。
为了进一步提高弹性聚氨酯涂膜的抗张强度和耐温性能等, 在合成弹性预聚物时引入了少量的多元醇, 并进行了加量的筛选(见表5)。
试验结果表明多元醇引入使涂层中的氨酯基和芳核的密度增加, 分子间作用力增大; 加量少, 弹性膜性能差; 随着多元醇加量的增加, 涂膜抗张强度提高、弹性降低、耐热性提高[ 4 ] 。若加量太多, 涂膜抗张强度虽然会提高很多, 但耐温后会出现龟裂。终确定多元醇的加量为线型聚酯的1.5% 。
3. 3 颜填料对耐雨蚀涂层电性能的影响
一般情况下, 基料的介电损耗和介电常数比磁漆的要低, 透波率也较高。为了满足飞行器电磁窗对电性能的要求, 耐雨蚀底涂层采用附着力和耐温性好的聚醚聚氨酯清漆涂层, 而耐雨蚀面漆颜基比则尽可能低。颜基比对涂膜电性能的影响见表6。
试验表明: 当颜基比为0.08时, 涂层的电性能较好, 但遮盖力较差, 当颜基比为0.1~ 0.15时, 涂层既有良好的遮盖力, 又具有良好的耐雨蚀性能, 并且耐雨蚀体系涂层的电性能均可达到规定的要求。
3. 4 施工方法对耐雨蚀体系涂层的影响
由于飞行器电磁窗耐雨蚀涂层具有一定的厚度,因此施工方法对飞行器电磁窗涂层体系的性能产生较大的影响。耐雨蚀底漆施工完后, 涂层在表干时就应立即进行耐雨蚀面漆的涂装, 否则当实干后就必须打磨进行表面处理, 若不经过表面处理, 耐雨蚀面涂层与底涂层就不能牢固结合, 甚至发生涂层之间脱离的现象,失去了保护的意义。建议两涂层的施工以" 湿碰湿"的工艺进行。图1是底漆与耐雨蚀漆复合涂层的力学性能试验。
试验表明"湿碰湿"对电磁窗的涂装工艺是可行的, 简化了施工工艺, 力学性能符合规定的要求, 达到了对飞行器电磁窗的保护目的。
4 结 论
( 1)采用自制的线型聚酯树脂与颜填料助剂等配合, 制备出飞行器电磁窗耐雨蚀漆预聚物, 再与自制固化剂配制, 解决了弹性聚氨酯漆的伸长率、抗张强度和剥离强度之间的矛盾;
( 2)采用清漆底涂层和合适颜基比的耐雨蚀面漆配套, 可满足电磁窗对涂层体系的综合性能要求;
( 3)采用" 湿碰湿"的施工工艺进行涂装, 简化了施工操作, 同时满足了规定的指标要求。
( 3)采用" 湿碰湿"的施工工艺进行涂装, 简化了施工操作, 同时满足了规定的指标要求。
