晏莉

(上海涂料有限公司技术中心，200062)

摘要：以高固体分飞机蒙皮涂料为研究对象，讨论了异氰酸酯固化剂类型、-NCO/-OH摩尔比、钛白粉类型、颜基比、环保型催干剂和助剂对涂料性能的影响，并通过助剂改善高固体分飞机蒙皮涂料的施工性。所研制的高固体分飞机蒙皮涂料满足波音材料规范的技术要求，是一种符合环保发展趋势，且性能优良的飞机保护和装饰涂料。

关键词：高固体分涂料;飞机蒙皮涂料;波音材料规范

0引言

环境友好型航空涂料主要有3大类：不含铅、铬等重金属的防腐蚀涂料，高固体分或低VOC涂料(VOC含量≤420g/L)，以及水性涂料。国外环境友好型航空涂料的研究始于20世纪60年代，目前已经达到了在波音、空客等大型飞机中广泛应用的程度。例如波音737、747、757、767系列飞机的机翼及机身外表面多处使用了高固体分的BMS10-60TypeⅡ白色面漆，其VOC含量≤420g/L。与之配套的黄色底漆BMS10-79TypeⅢClassD，VOC含量≤350g/L，均达到了高固体分涂料的要求。目前世界上最大的飞机A380机身和尾翼采用了PPG公司生产的DesothaneHSCA8000高固体分聚氨酯磁漆。该磁漆的体积固体分为55%，远高于普通磁漆30%的体积固体分。除此之外，波音7×7系列使用的是AkzoNobel公司生产的轻质无铬AVIOXCF底漆和Aeroflex柔性聚氨酯磁漆。在国外，高固体分涂料在大型客机上的应用已非常普遍。本文选择聚酯聚氨酯涂料作为研究对象，以波音公司的先进航空材料规范作为研发依据，研制高固体分飞机蒙皮涂料。

1实验部分

1.1原材料

聚酯树脂，异氰酸酯固化剂，钛白粉、各种溶剂以及助剂。

1.2配方及生产工艺

1.2.1基本配方

飞机蒙皮涂料基本配方见表1。



表1 飞机蒙皮涂料基本配方

1.2.2生产工艺

(1)按照配方在干净调漆缸内，分别投入聚酯树脂及混合溶剂;启动搅拌器，低速搅拌下，分别加入钛白粉及助剂，高速搅拌30min后，停止搅拌，启动砂磨机进行研磨，细度达到10μm以下时，用200目绢丝布过滤，出料。

(2)将上述所得的色漆料和异氰酸酯固化剂以2∶1的比例混合，即制得高固体分飞机蒙皮涂料。

1.3性能测试

高固体分飞机蒙皮涂料的性能测试结果见表2。

2结果和讨论

本文所研制的高固体分飞机蒙皮涂料是双组分聚氨酯类型，其中树脂基料为自主合成，下面重点讨论固化剂、颜料以及催化剂的选择。

表2 高固体分飞机蒙皮涂料性能测试结果

2.1多异氰酸酯预聚物固化剂类型的影响

常用的多异氰酸酯预聚物固化剂为TDI(甲苯二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)缩二脲多异氰酸酯、HDI三聚体多异氰酸酯以及IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)三聚体多异氰酸酯，其具体结构式见图1。

图1 各种异氰酸酯的结构式

选用多异氰酸酯预聚物L75(TDI加成物)，N75(HDI缩二脲多异氰酸酯)以及N3390(HDI三聚体多异氰酸酯)与自制树脂制成清漆，进行性能测试。图2为不同多异氰酸酯预聚物固化剂对漆膜耐候性的影响;表3为多异氰酸酯预聚物固化剂的种类对漆膜耐液压油性和抗冲击性的影响。从图2可知：HDI固化剂所配制清漆的耐候性最佳。这是因为TDI结构中的苯环(见图1)具有共轭效应，因此氨酯键氧化断裂形成偶氮结构，导致漆膜耐候性差。虽然HDI也有相同的氨酯键结构，但其断链所生成的胺不是直接接在苯环上，而被旁边的甲基隔断(见图1)，这样就难以形成偶氮或醌式结构，因此相对TDI具有更优良的耐候性。此外，从表3可知：TDI固化剂所配制漆膜的抗冲击性最差，这是由于TDI中的刚性苯环结构导致漆膜的柔韧性相对较差。

图2 不同异氰酸酯预聚物对漆膜耐候性的影响

表3 多异氰酸酯预聚物的种类对漆膜性能的影响

此外，HDI三聚体的环状结构上没有活泼氢原子，不会形成分子内或分子间氢键，因而产物黏度低，易制成高固体分涂料;而缩二脲分子间含有氢键，互相吸引，长期贮存容易使黏度增高。本文所研究对象为高固体分飞机蒙皮涂料，因此最后确定使用HDI三聚体(N3390)作为固化剂。