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特种功能性涂料浅谈

2021-08-18 来源:广东农业机械网

特种功能性涂料浅谈

主要从解决的技术难点、达到的主要性能指标、产品特点和应用领域几个方面简要介绍了中昊北方涂料工业研究设计院有限公司近几年研发的几种特种功能性涂料。

0 引言

“北涂儿女报国忠,国旗涂料建奇功。嫦娥玉兔喜相逢,五星红旗耀长空”中国机械网okmao.com。2013 年12 月22 日凌晨,嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视车顺利实现互拍,清晰鲜艳的五星红旗闪耀在全世界人们的眼中。特种功能性涂料———国旗涂料大放异彩,中昊北方涂料工业研究设计院有限公司承担的登月国旗表面涂覆任务阶段性地画上了一个圆满的句号。特种功能性涂料是指与传统涂料有本质区别的新型涂料,特种功能性涂料赋予物体以各种特异功能,以满足被涂覆产品设计上需要的各种特殊用途。正是一些在特殊环境里应用的产品特种方面的需要,促进了特种功能性涂料的研制和开发,成为涂料工业中不可缺少的重要品种。特种功能性涂料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视特种功能性涂料的研发与应用。

1 几种特种功能性涂料

多年来,中昊北方涂料工业研究设计院有限公司发挥科技优势,积极推进行业技术进步,出色完成了数百项国家重点项目、省部级重点项目和自主研发的创新项目,在宇宙空间专用涂料,航空、航天专用涂料,核设施专用涂料,电力专用涂料,交通运输设备专用涂料等特种功能性涂料研究与开发方面取得了显著的经济效益和社会效益,为我国涂料事业的发展做出了卓越的贡献。

1.1 国旗涂料

航天探测器器表用国旗表面涂覆材料及涂覆工艺,主要用于“嫦娥三号”探月工程月球巡视车和嫦娥三号探测器,该涂料在后续的火星巡视探测器及空间站上亦可得到应用。

制备国旗,其主要难点在于:

1)在月面高真空环境下,宇宙射线辐照没有大气阻隔,远较地球环境强烈,因而对涂层容易造成破坏,特别是鲜艳的色彩容易褪色。

2)月面冷热交替的环境,低温接近零下200 ℃,高温可达150 ℃左右,在这样反复交变的环境下,对涂层造成严酷考验。

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国旗涂料

3)涂层在高真空高温环境下不能产生挥发物质,影响探测器和月球车的正常工作。

4)月球探测器及月球巡视车表面用国旗基材为特殊材料,在特殊材料表面涂装高质量的涂层具有较高难度,光滑的表面涂层附着力一般较差,同时在光滑表面涂装容易产生各种漆病。

中昊北方院选择高性能树脂基料及相应的特种颜填料制备成高性能的涂料,控制严格的施工工艺条件,采用特殊的施工方法,制备出国旗正样,满足在太空中的使用要求。BFJ-065 国旗涂料的主要性能见表1。

BFJ-065 国旗涂料的主要性能

1.2 新型飞机油箱用保护涂料

飞机结构整体油箱是通过将结构(机身、机翼等)密封,使之形成密封的腔体,用以装载飞机燃油,飞机的整体油箱为承力结构件,油箱的腐蚀即是承力结构件的腐蚀,对于飞机整体油箱而言,其腐蚀环境十分复杂,涉及油气混合气体、燃油、油箱积水(盐水)等诸多腐蚀介质。为防止飞机整体油箱铝合金材料的腐蚀,采用的方法是对铝合金进行化学氧化或阳极化处理,再涂刷油箱防护涂料。性能优良的飞机整体油箱防护涂料应具有以下特点:

1)对燃油和腐蚀介质具有良好的抗耐性;

2)耐高低温性能满足要求;

3)对铝合金基底具有良好的结合力,并可减缓其腐蚀进程;

4)与密封材料体系具有良好的黏附性。

飞机整体油箱用防腐涂 料

参照GJB 1390—1992《飞机整体油箱用防腐涂料》以及相关规范要求,中昊北方院在合成技术路线上作了较大调整,产品满足了需要,主要提高了产品对飞机燃油系统中的冰抑制剂和高蚀性的含磷酸酯抗燃液压油的耐性,优于国内同类产品,居国内领先水平。该涂料目前已经批量供货于中航西安飞机国际航空制造股份有限公司和中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所等单位。

新型飞机油箱用保护涂料的主要性能见表2。

1.3 低折射率光固化光纤涂料

低折射率光固化光纤涂料为UV 固化单组分系列产品,主要用于能量光纤的涂覆,可应用于核爆模拟、大功率激光柔性传输、激光焊接切割、大气光谱测量、红外测温等,还可用于电子、航空、核电等领域,如:紫外光固化电连接器的连接固定、导弹光纤制导用光纤陀螺的绕线临时保护、发动机部件黏结密封用耐温耐烧蚀封装胶等。产品用在光纤上具有优异的光传输性能,同时具备耐水、良好的耐介质性能、优异的耐高低温性能(-65 ~ 200 ℃)、出色的防潮和抗微弯性能。

低折射率光固化光纤涂料低折射率光固化光纤涂料

低折射率光固化光纤涂料主要性能见表3。

低折射率光固化光纤涂料主要性能

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1.4 示温涂料

随着现代工业和科学技术迅速发展,对测温技术提出了新的要求———简单、快速、方便、准确等。示温涂料就是一种新型的具有特殊用途的测温工具,它能有效地在温度计、热电偶不能测温的场合下使用,以颜色或外观现象变化来指示物体表面温度及温度分布。示温涂料于20 世纪50 年代、60 年代、70 年代相继研制出单变色示温涂料及240 ℃、270 ℃、370 ℃超温报警示温漆,20 世纪80 年代、90 年代研制出润滑示温涂料及多变色不可逆示温漆。进入21 世纪后,随着我国航空、航天工业的发展,发动机的研制及生产厂家在试验中大量采用示温涂料测量热端部件表面温度分布,为改进发动机性能设计提供无法用其他手段取得的测温数据,因此示温涂料的发展又迎来了一次高峰。不论是单变色不可逆示温涂料、多变色不可逆示温涂料,还是熔融型示温贴片,在原有基础上进行了改进及发展,覆盖温度范围更广,提高了示温精度,缩短了响应时间,使得我国示温涂料的整体性能达到了国外同类产品的水平。

示温涂料

示温涂料品种及主要性能见表4。

示温涂料品种及主要性能

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1.5 化铣保护涂料

化铣保护涂料又称为可剥性涂料,是化铣过程中的一种临时性保护涂层,在加工过程中起到暂时的保护作用,化铣工序完成后再去除该保护层。化铣保护涂料在化铣工艺过程中,尽管起着暂时保护作用,但是对化铣工艺过程的完成是至关重要的。中昊北方院选择新型高分子嵌段共聚物为基体材料,同时选择合适的其他成分,并适当地调整配比以平衡可剥性和附着力之间的关系,控制化学铣切的浸蚀比,而制成一种化学铣切保护涂料。主要用于铝合金的化学铣切、也适用于钛合金的化学铣切、高硬度金属的加工、铝合金的阳极化、电镀以及工艺复杂的美术品的镂蚀加工临时性保护等,还可用于被涂物面的防化学腐蚀掩蔽保护,或用在仪器表面、机械设备上防止划破擦伤的临时保护。

化铣保护涂料

HX-150 化铣保护涂料的主要性能见表5。

HX-150 化铣保护涂料的主要性能

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2 结语

特种涂料未来的主要发展方向是防污涂料、多频谱兼容隐身涂料、耐高温涂料等功能型涂料,广泛应用于国民经济和国防工业的许多领域,尤其是对涂料有特殊要求的场合,虽然其用量相对较小,但是科技含量很高,往往占据高端市场。目前特种涂料的市场关注度正在提高,发展前景非常看好,且发展趋势不可阻挡。

特种功能性涂料浅谈

李清材,李博文,王国志,陈小庆,张新岐

(中昊北方涂料工业研究设计院有限公司,兰州730020)