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技术百科

飞机涂料品种发展概括

浏览:68 发表时间:2020-08-19 16:47:24 来源:防腐涂料视界

飞机蒙皮涂料

  综观国外,航空涂料水平较先进的***有美国、荷兰、德国和俄罗斯等工业发达***。20 世纪60~70年代,随着飞机性能的进一步提高,原来使用的醇酸、硝基类涂料,因其耐热性较差,耐气候、耐老化性能不好和易被污染而逐渐被环氧、丙烯酸、聚氨酯涂料代替。目前,国外的普通蒙皮涂料底漆一般采用环氧/聚酰胺体系或环氧/聚氨酯体系,特殊部位还采用鱗化底漆。而面漆体系则主要为丙烯酸、聚氨酯等,随着技术的进步,耐老化及耐沾污性能较好的氟硅、氟碳涂料也逐步被应用到飞机蒙皮涂料上。


  我国飞机蒙皮涂料始于20世纪50年代,最初以C01-7长油醇酸涂料为主的醇酸类涂料曾经得到广泛的应用。20世纪70年代,我国航空涂料开始发展,中昊北方涂料院(原化工部涂料工业研究所)、北京621所、天津油漆厂均投入大量人力、物力进行研究。丙烯酸清漆、丙稀酸改性聚氨酯磁漆、聚氨酯磁漆和有机硅改性聚氨酯涂料产品相继研究成功,并广泛用于军用新飞机 的表面涂装。目前,国内仍然还是以采用环氧底漆和聚氨酯(聚酯、丙烯酸和各种改性聚酯)面漆体系的飞机蒙皮涂料为主要品种,其技术性能达到GJB和MIL标准。


  国内飞机蒙皮涂料主要有以下几种类型:①双组分丙烯酸飞机蒙皮涂料;②双组分聚醋型聚氨酯涂料;③氟碳型飞机蒙皮涂料;④改性有机硅飞机蒙皮涂料。


  目前,国内飞机蒙皮涂料底漆和面漆的整体技术水平和国外同类产品相比还存在一定的差距,比如系列化程度不足、针对性不强、产品的应用范围较窄且工艺稳定性较差。氟硅、氟碳类的蒙皮涂料虽然也有部分应用,但是其技术成熟度不足,耐沾污等性能仍无法满足战机日常维护要求,不能大规模生产和应用,目前只局限于小批量试用。随着飞机航行速度不断提高,机身气动热随之提高(马赫数M=2.2时为150℃; M=2.5时为220℃: M=3时为320°C)。因此,能长期经受220℃:以上高温的普通飞机蒙皮涂料是重要的发展方向。


  飞机舱室涂料

  飞行器座舱是飞行员工作的主要场所,座舱内保护涂料在满足较为苛刻的使用环境要求的同时,让飞行员在视觉和触觉方面能够感受到舒适,也须得到重视。现阶段国军标仅对涂层的光泽、颜色提出了具体要求,国内普遍采用半光丙烯酸/聚氨酯涂料作为飞机座舱内涂料,这类 涂料在经过一定时间的使用后,经常出现磨损和脱落,虽不会对飞行安全造成危害,但是影响 飞行员的感受;国军标中规定的半光涂料要求也不尽合理,在强烈光线照射下,半光涂层还是会产生较为强烈的反射光;因标准制定较早,对于涂层的质感未做要求,涂层让人感觉冰凉,没有亲和力。


  现阶段,我国仿麑皮涂料、弹性涂料发展已经较为充分,产品性能完全能够达到座舱内保护涂料的技术指标要求;因这类涂料表面存在尺寸不一的轻微凹凸,在同样的光泽条件下不会产生强烈的反射光线,有利于飞行安全;这类涂料的触感极为舒适,飞行员有如置身***轿车内,感觉非常温暖。


  飞机发动机涂料

  现代航空发动机金属材料多采用镁合金、铝合金、钛合金等,国外针对镁合金、铝合金的耐高温、防腐蚀涂料研究较为充分,如美国TELEFLEX公司牌号为SERMETEL的产品系列,耐温及防护性能十分优异,是罗-罗、波音、空客等国外企业指定***的发动机金属材料防护涂料;钛合金除了在其表面进行标注外通常不采用涂料进行防护。


  中昊北方涂料工业研究设计院有限公司(以下简称中昊北方涂料院)针对TELEFLEX公司 牌号为SERMETEL的产品进行了针对性研究,研制的TW-7涂料满足了我国型号任务的需要,成功应用于多种型号发动机的金属防护,替代进口产品。


  传统的航空用铝合金与处理工艺中所用的六价铬盐对人体不安全,对施工工艺相关的毒害材料的控制、处理及管理带来严重危害和不必要的麻烦。从1982年期世界环境保护组织就提出限制使用铬酸盐和其他铬酸盐化合物。研制无铬、有效、价格低、环境友好的铬酸盐及缓蚀剂替代品和环境友好的转变层处理工艺是航空涂料界所迫切需要解决的问题,也是我们面临的新课题。


  飞机零部件涂料

  雷达天线罩涂料

  所有飞行器都需要得到保护,因为飞行器在太气中高速飞行,气动加热非常严重: 同时飞行器还可能受到雨水、砂石等侵蚀,为保护天线罩以及内部的仪器仪表,天线外罩表面必须加以保护。


  因飞行器不同和应用环境的差异,雷达罩保护涂料可以根据温度范围分为几大类:①使用温度常温到250℃的弹性聚氨酯保护涂料;②使用温度250-400℃的耐高温保护涂料;③使用温度400℃以上的耐高温保护涂料。


  因弹性聚氨酯保护涂料研发较早,采用了芳香族聚氨酯作为主要成分,涂层耐老化性能较差,采用MOKO固化剂存在潜在致癌危险。近年来国内研究单位针对上述问题采用脂肪族聚氨酯替代芳香族聚氨酯,提高了涂层的耐老化性能.并旦自主合成了天门冬氨酸二氨作固化剂,消除了致癌的危险,涂层性能与原产品相当,部分技术指标有了飞跃性的提高。但是由于雷达及天线对保护涂层介电性能要求的进一步提高,降低涂层介电损耗成为该图层的发展方向。


  因为树脂在250℃以上不可避免地出现碳化等现象,温度达到400℃时基本接近了树脂材料的耐温极限,对天线罩仅能够提供较短时间的防护,无法实现长时间的保护;含氟材辑在385℃以上出现热分解,有可能挥发出有毒气氛;聚酰亚胺类树脂对水分敏感,严重影响产品储存稳定性和涂层一致性。因此,虽然250〜400℃的雷达罩保护涂料可选用的树脂体系较多,但是真正用于型号任务的产品品种并不多,还主要集中在有机硅树脂系列的涂料品种。


  长期受400℃以上高温的雷达罩多采用纤维增强熔硅材料,这类材料的致密性较高。除了了抗水渗透性和柔韧性方面稍有不足外,其他性能不需要涂料进行补充,因此市场需求不迫切,迄今,能够耐受这一温度并满足气动要求的保护涂料在国内几乎是空白,虽然采用有机硅树脂体系能够耐受这种高温,但是耐气蚀能力有限。近年来国外有磷酸盐树脂体系的保护涂料出现,其耐温性能可达到1100摄氏度以上。


  透明件保护涂料

  现代军事工业中,透明塑料在飞机座舱、舰艇舷窗、飞行员头盔等领域得到了广泛的应用,目前飞机座舱盖材料普遍使用聚甲基丙烯酸甲酯玻璃(主要采用航空定向有机玻瑝PMMA),从性能需求和发展趋势来看,最终将被性能更好的聚碳酸醋(pc)塑科完全替代。但该类材料均存在材料表面硬度不足、容易留下划痕等问题,因此需要对其进行保护,并满足透明件的良好透光率及雾度等要求。


  国外于20世纪60年代就开始了有机玻璃表面保护涂层的研究,主要有丙烯酸涂料、聚氨酯树脂涂料、聚硅氧烷涂料等。近年来,又发展了纳米改性涂料、有机-无机杂化涂料等。经过近几年发展,国外公司已经推出了用于pc表面保护的成熟产品,并得到工业应用。


  我国高规格光学级别有机玻璃(PMMA)工业起步较晚,针对保护涂料的研究不充分,型号飞机透明件表面防护涂层主要采用中昊北方涂料工业研究设计院有限公司研制的TU系列丙烯酸/聚氨酯防护涂料,TU系列飞机座舱透明件保护涂层均为聚氨酯/丙烯酸树脂体系,具有良好的附着力和韧性,但与国外产品相比该产品品种单一,可选性不强。


  国内在PC表面防护涂层的研制上,成熟的产品几乎空白。针对不同需求的透明件应该采用不同的保护涂料,而国内现有产品单一,还不能全面实现防雾、增硬等要求;在日本较为成熟的溶 胶-凝胶原位聚合法在国内还仅限于实验室研究阶段,因聚合温度的限制不能用于透明件防护。


  飞机油箱内壁保护涂料

  飞机整体油箱即为结构油箱,油箱的腐蚀即是承力结构件的腐蚀,也就是说,油箱的腐蚀直接威胁着飞机的完好性与可靠性。耐油涂料用于飞机整体油箱内壁以及周边区域的耐油防腐蚀保护,能在燃油中长期使用,避免燃油中复杂的腐蚀环境对油箱材料的腐蚀。


  国外的油箱保护涂料早期主要采用环氧-橡胶、环氧类、氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯涂枓,代表性的产品有波音公司的BMS10-39环氧涂料。此外,阿克苏诺贝尔的整体油箱保护涂料,由 于性能优异,也占据着国内市场相当大的份额。


  国外对于飞机整体油箱保护涂料的检测标准主要有AMS-C-27725B、MIL-C-27725B以及BMS10-20D等,这些标准均未提及涂层对防冰剂抗耐性的检测;但国外已建立了成熟、科学的加速测试试验方法,一些研究机构对耐油涂料受防冰剂影响状况进行了深入研究,采用不同的实验 条件,建立了多种加速试验方法,并确定了—些符合实际环境的加速试验方法与评判标准。


  国内早期的油箱保护涂料基本为聚酰胺固化环氧类涂料,这种涂料能够基本满足现行国军标GJB 1390-1992 (未提及涂层对防冰剂撕性的检测)的要求,但与国外先进水平相比,国内产品性能仍有差距,尤其是在实际使用中涂层表现出对耐防冰剂的抗耐性不足,不能完全满足实际使用需求。中昊北方院是我国最早从事耐油类涂料项目研制的研究院所,也是国内少有的能进行飞机整体油箱耐油保护涂料研究及工业化生产,将产品成功进行应用的单位。


  特殊专用涂料

  要应用于飞机仪表、蒙皮温度分布的测量,电气设备的发热监控。多变色不可逆示温涂料具有大面积场测温功能、记忆***温度不破坏物体表面形状。不影响气流状态、使用方便,测量结果直观等,广泛应用于发动机燃烧室、涡轮外环导叶片、加力扩散器等部件的测温,单变色不可逆试温贴片现广泛应用于返回式卫星稳定裙及裙底结构内表面、飞船侧壁和大底等部位的温度测量,以及电器设备温升状态、机械构件温度监控等。


  英国、俄罗斯、德国、法国、美国、日本及中国等世界各国都重视示温涂料的开发研制。德国(如Rols- Royceplc公司)的示温涂料性能水平最突出,成功应用于发动机热端部件的测温,其测温区域为240~1300℃,测温点有些品种多达10个,间隔为50~70℃。目前示温涂料朝着多测温点、宽温度区间、高温区及快速反应的方向发展。


  中昊北方涂料院自20世纪60年代开始示温涂料的研究,是国内***专业从事示温涂料研究的院所,产品品种涵盖了从37℃到1150℃的温度测量范围,目前正在研发1150℃以上的示温涂料品种。


  目前该类涂料的研究方向是通过对热敏颜料的研制,辅助填料的热性能研究、基料树脂的料品种。耐温性及与颜填料的配套性研究,克服高温多变色不可逆示温涂料的示温间隔大、误差大、变色不灵敏、色差不明显、应答时间长、高温上限低等缺点,满足型号研制中动态大面积场的温度测量要求;充实专用的试验和检测设备,进行涂料示温性能、力学性能、环境适应性能以及温度判别方法的研究。


  水性涂料

  随着环保和低碳经济要求的日益提高,为了确保施工人员的身体健康、改善施工环境、满足环保的要求,航空、航天用涂料的水性化技术日益得到重视。


  发达***已经实现了飞机用底漆、色漆的水性化,如波音、空客等,以德国为例,早在20年前就已将水性料用于军用车辆、舰艇内表面的涂装,现在除了装备表面一层罩光涂料外,其余部分防腐蚀涂料基本实现了水性化。


  我国水性化技术已经经历20余年的发展,水性环氧、水性聚氨酯涂料技木基本成熟,但是性能与溶剂型涂料比较还存在较大差异,难以满足高性能的使用要求,关键技术和关键原材料普遍掌握在国外企业的手里,因技术垄断等原因,国内企业很难获得高质最的水性化涂料。


  化学铣切保护涂料及工序保护涂料

  化学铣切加工(简称化铣)是依靠化学溶液对金属工件表面溶解的一种加工技水,即利用化学溶解的方法加工工件。化铣保护涂科又称为可剥性凃科,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。


  美国 Turco和 Purex公司是从事研究和生产化铣保护及其配套产品的公司,MaS31k537和AC-850化铣保护涂料就是其代表件产品。由于国内***代保护涂料氯丁胶存在“漏蚀”、溶剂毒性大、贮存稳定性差等缺点,目前已经被淘次:第二代保护涂料丁苯胶虽然降低了溶剂的毒性,但工艺复杂,且“漏蚀”问题依然存在,在航空企业中也逐渐淘汰。目前国内的航空企业所使用的化铣保护涂料主要为AC-850等进口产品,价格昂贵且供货周期长。中昊北方涂料院研制的第三代保护涂料(SBS热塑性弹性体化铣保护涂料)性能已经达到了美国AC-850的技术水平,并在多个企业得到了应用。


  航天专用涂料

  航天专用涂料是一个极为特殊的门类,较之航空用涂料具有如下技术要求:①耐受紫外、电子、质子等综合辐照能力:②出气率要求:3高低温循环。


  随着我国航天事业的不断发展,与卫星、导弹配套的特种涂料也相继研究成功,主要品种有耐高温涂料、消融防热涂料、热控涂抖、高温电缆绝热涂料、高温绝热带、耐碱涂料等。其中耐高温涂料、消融防热凃料、热控凃层在航天中使用较为广泛。


  航天器的外围设备、设施会采用大量涂料,如运载火箭用涂料通常会参照航空涂料的标准,因此,航空涂科也大量应用于航天器及外围设施的制造中。


  隔热耐烧蚀保护涂枓

  地球同步轨道运行的剥壳球星卫星,如果表面不加任何热控图层,当卫星对太阳定向时,表面温度***达250℃,而背阳面的温度将会低到-200℃,卫星内设备温度的不均匀性及波动虽然小一些,但足以使各种仪器设备、结构部件无法承受。因此,需妄对卫星运行热控制,保证卫星各个部件的正常运行。


  热控涂料是卫星热控技术的辅助手段,各国已经研制出的热控涂层材科按系款射性质可分为全反射表面、中等反射表面、太阳吸收表面、中等红外反射表面、灰体表、中等红分吸收表面、太阳反射表面、中等太阳反射表面及全吸收表面,针对不同作用原理各有优劣,但是能够同时采用以上作用原理两到三项,形成的技术优势将更为明显,如将太反射与相变技术结合,能够获得更好的效果。


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