晏莉
(上海涂料有限公司技術中心，200062)
摘要：以高固體分飛機蒙皮涂料為研究對象，討論了異氰酸酯固化劑類型、-NCO/-OH摩爾比、鈦白粉類型、顏基比、環保型催干劑和助劑對涂料性能的影響，并通過助劑改善高固體分飛機蒙皮涂料的施工性。所研制的高固體分飛機蒙皮涂料滿足波音材料規范的技術要求，是一種符合環保發展趨勢，且性能優良的飛機保護和裝飾涂料。
關鍵詞：高固體分涂料;飛機蒙皮涂料;波音材料規范
0引言
環境友好型航空涂料主要有3大類：不含鉛、鉻等重金屬的防腐蝕涂料，高固體分或低VOC涂料(VOC含量≤420g/L)，以及水性涂料。國外環境友好型航空涂料的研究始于20世紀60年代，目前已經達到了在波音、空客等大型飛機中廣泛應用的程度。例如波音737、747、757、767系列飛機的機翼及機身外表面多處使用了高固體分的BMS10-60TypeⅡ白色面漆，其VOC含量≤420g/L。與之配套的黃色底漆BMS10-79TypeⅢClassD，VOC含量≤350g/L，均達到了高固體分涂料的要求。目前世界上最大的飛機A380機身和尾翼采用了PPG公司生產的DesothaneHSCA8000高固體分聚氨酯磁漆。該磁漆的體積固體分為55%，遠高于普通磁漆30%的體積固體分。除此之外，波音7×7系列使用的是AkzoNobel公司生產的輕質無鉻AVIOXCF底漆和Aeroflex柔性聚氨酯磁漆。在國外，高固體分涂料在大型客機上的應用已非常普遍。本文選擇聚酯聚氨酯涂料作為研究對象，以波音公司的先進航空材料規范作為研發依據，研制高固體分飛機蒙皮涂料。
1實驗部分
1.1原材料
聚酯樹脂，異氰酸酯固化劑，鈦白粉、各種溶劑以及助劑。
1.2配方及生產工藝
1.2.1基本配方
飛機蒙皮涂料基本配方見表1。
表1 飛機蒙皮涂料基本配方
1.2.2生產工藝
(1)按照配方在干凈調漆缸內，分別投入聚酯樹脂及混合溶劑;啟動攪拌器，低速攪拌下，分別加入鈦白粉及助劑，高速攪拌30min后，停止攪拌，啟動砂磨機進行研磨，細度達到10μm以下時，用200目絹絲布過濾，出料。
(2)將上述所得的色漆料和異氰酸酯固化劑以2∶1的比例混合，即制得高固體分飛機蒙皮涂料。
1.3性能測試
高固體分飛機蒙皮涂料的性能測試結果見表2。
2結果和討論
本文所研制的高固體分飛機蒙皮涂料是雙組分聚氨酯類型，其中樹脂基料為自主合成，下面重點討論固化劑、顏料以及催化劑的選擇。
表2 高固體分飛機蒙皮涂料性能測試結果
2.1多異氰酸酯預聚物固化劑類型的影響
常用的多異氰酸酯預聚物固化劑為TDI(甲苯二異氰酸酯)、HDI(六亞甲基二異氰酸酯)縮二脲多異氰酸酯、HDI三聚體多異氰酸酯以及IPDI(異佛爾酮二異氰酸酯)三聚體多異氰酸酯，其具體結構式見圖1。
圖1 各種異氰酸酯的結構式
選用多異氰酸酯預聚物L75(TDI加成物)，N75(HDI縮二脲多異氰酸酯)以及N3390(HDI三聚體多異氰酸酯)與自制樹脂制成清漆，進行性能測試。圖2為不同多異氰酸酯預聚物固化劑對漆膜耐候性的影響;表3為多異氰酸酯預聚物固化劑的種類對漆膜耐液壓油性和抗沖擊性的影響。從圖2可知：HDI固化劑所配制清漆的耐候性最佳。這是因為TDI結構中的苯環(見圖1)具有共軛效應，因此氨酯鍵氧化斷裂形成偶氮結構，導致漆膜耐候性差。雖然HDI也有相同的氨酯鍵結構，但其斷鏈所生成的胺不是直接接在苯環上，而被旁邊的甲基隔斷(見圖1)，這樣就難以形成偶氮或醌式結構，因此相對TDI具有更優良的耐候性。此外，從表3可知：TDI固化劑所配制漆膜的抗沖擊性最差，這是由于TDI中的剛性苯環結構導致漆膜的柔韌性相對較差。
圖2 不同異氰酸酯預聚物對漆膜耐候性的影響
表3 多異氰酸酯預聚物的種類對漆膜性能的影響
此外，HDI三聚體的環狀結構上沒有活潑氫原子，不會形成分子內或分子間氫鍵，因而產物黏度低，易制成高固體分涂料;而縮二脲分子間含有氫鍵，互相吸引，長期貯存容易使黏度增高。本文所研究對象為高固體分飛機蒙皮涂料，因此最后確定使用HDI三聚體(N3390)作為固化劑。
