WH—1038氟碳面层涂料性能探究
WH—1038氟碳面层涂料性能探究 摘要:氟碳涂料是指使用了含氟树脂为基料的新 型涂料,其树脂结构中的F-C键是键长最短、键能最大的化 学键。氟碳涂料表面张力很低,因此具有非常出色的耐污染 和自洁功能。通过对WH-1038氟碳涂料进行的工艺模拟性能 试验,得出了涂料的喷涂工艺流程,并指出了使用中存在的 问题。 关键词:氟碳树脂涂料,性能,自清洁 中图分类号:K826. 13文献标识码:A文章编号: 1前言 涂料是保障飞机正常使用的重要功能材料,除应满足特 定的性能外,尚需具备较好的抗沾污易清洁性,以保证飞机 表面的整洁和易维护性。但是随着飞机蒙皮漆光泽指标从有 光到无光的转变,导致蒙皮漆的抗沾污性能大大降低,飞机 蒙皮表面清洗维护变得很困难。 蒙皮涂料的抗沾污性是一项很重要的指标,在美军标 MIL-PRF-85285《飞机用聚氨酯涂料》中的具体要求是涂层 对人造污染物的清除效率不低于75%O为了提高蒙皮涂层的 抗沾污性能,通常采用如下两个解决方案:①对面漆进行改 性,使其在满足使用性能的同时具有一定的抗沾污能力;② 在面漆表面另外喷涂透明的高抗沾污型涂料,即将蒙皮涂层 系统由原来的底漆和面漆两层变为底漆、面漆和透明抗沾污 涂料三层。 经过进行综合考虑,采用方案二来进行提高飞机蒙皮涂 层系统的抗沾污能力。即通过制备具有低表面能的常温固化 有机氟树脂,同时在制漆时进行进一步的憎水憎油改性和消 光处理,使涂层具有超低表面能(与纯水的接触角大于 115° ),制备了抗沾污易清洁的WH-1038氟碳面层涂料的研 制。 2 WH-1038氟碳涂料的主要性能 WH-1038氟碳涂料传统蒙皮涂料相比,该涂料具有两个 突出的特点:低表面能和易清洁性。除了这两个特点以外, 还满足对蒙皮涂料的其它性能要求。 2. 1 WH-1038氟碳面层涂料清洁性的评价方法 WH-1038氟碳面层涂料的抗沾污性评价是一项重要的工 作内容,在美军标MIL-PRF-85285《飞机用聚氨酯涂料》中 的具体要求是:涂层对人造污染物的清除效率不低于75%O 经过消化吸收美军标对清洁率的控制要求并结合国内的涂 料的测试基础条件,确定了如下清洁性测试方法。 2.2. 1试验前的准备 试验所需试片采用LY12CZ铝合金,尺寸为75X150X (1-3) mm,经硫酸阳极化或化学氧化进行表面处理。 2. 2. 2底涂层和面涂层的制备 在按2.2. 1条准备好的试片表面喷涂一层TB06-9锌黄 丙烯酸聚氨酯底漆,干膜厚度控制在15 um^25 um,室温干 燥4h;然后再喷涂两层TS96-71氟聚氨酯磁漆,干膜厚度控 制在40um^60um,室温干燥168h,或者50 + 2°C加温干燥 48ho 在上述复合涂层体系上上喷涂一层WH-1038氟碳涂料, 干膜厚度控制在15um-25um,在50±2°C加温干燥24h。 2.2.3人造污染物的制备 准备一个合适的容器,取50. 0 + 0. 5g的碳黑(三菱MA100 碳黑或相当的中、高色素炭黑)和500. 0+1.0g的10号液 压油放于一个容器内,用搅拌机混合15 + Imin左右,完全 混合均匀。 2. 4试片清洁率的测试 2.4. 1试样原始L*值的测定 按2. 2. 1节准备两个试片,用干净的软毛刷沾浓度为1% (重量)洗衣粉水溶液轻轻地刷拭每个试片的涂层表面,再 用去离子水彻底清洗试片,达到试片表面水膜联系为止。在 49? 2°C温度下至少干燥18ho按ASTM D2244《不透明材料 色差的仪器评定》的方法,测定涂层的L*值,计为“A”。 2. 4. 2用人工污物污染后试样L*值的测定 用软毛刷将准备好的人造污染物均匀涂到按2. 2.1节准 备的两个试片表面,再在试样表面铺上滤纸,然后用橡胶棒 挤压覆盖在试片表面上的滤纸,以除去过量的污染物,重复 二次。用毛刷沿平行于试片长边方向刷拭被污染的表面10 次,然后在105? 2°C温度下烘60? Imino按ASTM D2244《不 透明材料色差的仪器评定》测定涂层的L*值,此值称为 “B” o 2. 4. 3污染试样清洗后L*值的测定 将按2. 42. 2节涂污的试片在4h内用浓度为1% (重量) 的洗衣粉水溶液,在不破坏漆膜的条件下用软毛刷用力往复 擦拭100次,再用去离子水彻底清洗试片3次,烘干或晾干 后按ASTM D2244《不透明材料色差的仪器评定》测定涂层的 L*值,此值称为“C” oo 2.4.4清洁率的计算 从试验结果分析,WH-1038氟碳涂料满足了 N75%的要 求。 3 WH-1038氟碳涂料的模拟工艺试验 为考核WH-1038氟碳涂料的大面积喷涂的工艺适应性, 采用两块尺寸为1000X1500X2mm的铝合金(详见图1)模 拟实际喷涂的程序进行了 WH-1038氟碳面层涂料的工艺应用 考核试验,并进行了湿附着力及抗沾污性对比项目的测试。 3. 1大部件喷涂模拟试验喷涂工艺过程 3. 1. 1试验环境 温度:26°C-30°C,相对湿度:50%-54%0 3. 1. 2喷涂模拟试验工艺流程 3. 1.2. 1清洗和打磨 在洁净的容器中用0.5 kg “761”清洗剂加10 kg温水 (70°C~80°C)配制成水溶液,搅拌均匀后备用。用洁净的 白色细纱布沾已配制好的“761”清洗剂水溶液,将蒙皮板 试件表面擦洗干净,然后用洁净的白色细纱布沾清洁的自来 水,擦洗两次以上,使试件表面达到水膜连续30so 320# 水磨砂纸沾水将模拟试件表面均匀打磨一遍,用洁净布块将 打磨表面擦拭干净。要求打磨过的底漆表面应平整光滑,不 能有疏松漆层存在,待涂漆表面不得有油、污物和手印等其 他杂质。3.1.2. 2喷涂底漆 在清洗干净的试件表面均匀地喷涂一层TB06-9底漆, 试件表面的底漆应遮盖均匀,不允许有流痕、粗糙和漏涂等 缺陷。在温度40°C~50°CT干燥12h,然后测量干膜厚度应 为 20 u m〜25 u mo 3. 1. 2. 3喷涂面漆 用400#以上砂纸将底漆表面打磨一遍,用白色细纱布擦 拭干净。在底漆表面均匀地喷涂二层灰色TS96-71磁漆,要 求面漆漆膜表面不应有流痕、漏涂、粗糙和色泽不均等缺陷。 在40°C〜50°C下干燥12h,干膜厚度范围为45um〜55um。 3. 1. 2. 4喷涂WH-1038氟碳涂料 为了对喷涂WH-1038氟碳涂料的前后颜色、厚度、附着 力等性能进行测试,对两块蒙皮板试件表面做如下处理。将 模拟试件从中间部位进行保护,一侧用400#水磨砂纸进行 打磨,一侧仅用白色细纱布擦拭干净,同时在中间已做了保 护处理的部位粘贴了八块试片备用。 配制WH-1038涂料:温度为25°C,相对湿度为48%,打 开WH-1038漆桶后,组份一为轻微淡红色,未发现有严重沉 淀,搅拌了 15 min后按包装桶上所标注的配比进行调配熟 化20mino用氟碳漆专用稀释剂进行稀释,混合均匀,粘度 稀释至15〜17s。 在已准备好的模拟试件表面均匀地喷涂二层抗沾污自 洁型氟涂料,施工现场的温度为28C,相对湿度为52%,每 层