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使用外层航空航天涂料飞行

航空航天涂料的外部应用需要一套严格的 性能属性 从功能和美学的角度提供可接受的性能. 在许多情况下,一架新的商用飞机的成本可能超过3亿美元,预期飞行时间为4次,可以持续几十年,每年工作1万小时或更多. 根据GMI, 预计到2024年,航空航天涂料市场的销售额将超过10亿美元.

在勘探者知识中心阅读有关制定航空航天外部涂料的挑战.

  • 当温度在几分钟内从120华氏度到- 70华氏度的快速变化时,能够保持粘附性和灵活性
  • 耐液压油,包括Skydrol,柴油,润滑油和除冰液
  • 当暴露在高海拔的强紫外线下时,抗降解
  • 重复干、热、冷、湿的循环
  • 优异的耐腐蚀性,因为飞机经常在海洋和工业环境中运行
  • 高度的柔韧性和抗湍流带来的压力, 振动和机翼弯曲
  • 在亚音速和超音速下,抗磨损和侵蚀和油漆污垢和沙子
  • 红外(IR)反射率(军事应用)
  • 低密度(节省重量)
  • Icephobic
  • 低的咖啡

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的 底物 机身和飞机蒙皮主要是AA 2024铝. AA 2024是铜和铝的合金. 铜增加了强度与重量的关系, 然而,它也不利于耐蚀性. 减轻重量是新飞机设计的一个巨大动力,因为它等同于节省燃料, 速度和范围. 复合材料、金属纤维层压板和铝锂合金的应用越来越广泛.

一些 清洁/预处理类型 (历史上六价铬基)提供了一层薄薄的保护层,以提高耐腐蚀性,以及后续涂层的接受性,因为它增加了表面张力和表面极性.

  • 有机涂料 通常包括底漆、着色底漆和清漆.
  • 引物 典型的有机溶剂型和水性双组分环氧多胺/聚酰胺型是否含有扩展剂, 添加剂, 催化剂和进一步加强了缓蚀颜料.

常见的 腐蚀 在飞机上包括 丝状点蚀、晶间、剥落、应力开裂、电蚀 而且 缝隙腐蚀. 所有这些类型的腐蚀都因潮湿而加剧, 盐, 不同金属含量的金属的热循环和直接接触.

常用的航空航天底漆缓蚀颜料有铬酸钡和铬酸锶. 环氧树脂大部分是双酚A和双酚F型的组合. 当与适当的交联剂(通常是胺类或氨基胺类)配制时,环氧基底漆具有良好的附着力, 耐腐蚀、耐化学腐蚀.

涂层铝上的丝状腐蚀-在探矿者知识中心了解航空航天外部涂层.
图1. 镀铝上丝状腐蚀的图像
航空航天涂层层的截面-在探矿者知识中心了解航空航天外层涂层.
图1一个. 航空航天涂层截面
航空航天底漆用典型环氧树脂和环氧功能活性稀释剂. 在探矿者知识中心了解更多关于航空航天外层涂料的知识.
图2. 航空航天底漆用典型环氧树脂和环氧功能活性稀释剂
环氧树脂与氨基官能的反应-在勘探者知识中心了解航空航天外部涂料.
图3氨基环氧树脂的反应

航空航天外部面漆 双组份聚氨酯类型是由羟基功能树脂[聚酯, 丙烯酸或氟化乙烯基醚与异氰酸酯预聚物反应. 典型的固化反应如下:

多元醇与异氰酸酯功能交联剂的反应-在探矿者知识中心了解航空航天外层涂料.
图4多元醇与异氰酸酯功能交联剂的反应

由于航空航天涂层系统的要求很高, 化学家使用化学计量过量的异氰酸酯交联剂来提供优异的耐化学性. 多余的异氰酸酯交联剂与水分反应脱羧酸盐形成聚脲进一步反应. 通常,50%或更多的化学计量过量的异氰酸酯被用来确保高程度的聚脲形成.

聚氨酯以其优异的抗腐蚀性流体而闻名,如Skydrol(一种飞机液压流体). 聚酯多元醇主要用于双组份聚氨酯涂料的色素底漆部分吗, 而 丙烯酸多元醇 也 FEVE-based多元醇 是否主要用于聚氨酯面漆的清漆部分.

clearcoat进一步强化了紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂,以进一步保护涂层系统免受暴露在强烈的高层大气紫外线下的降解.

异氰酸酯交联剂 通常来源于六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)和/或异福尔酮异氰酸酯(IPDI). 前者提供了灵活性,而后者可以提供改进的硬度.

由三种HMDI分子反应形成的二缩脲-在探矿者知识中心了解航空航天外层涂料.
图5三个HMDI分子反应形成二缩脲
异氰脲酸盐由三个HMDI分子反应形成-探矿者知识中心
图6三种HMDI分子反应生成异氰脲酸酯
由两个HMDI分子形成的尿二酮,用于航空航天外层涂料
图7由两个HMDI分子形成的尿二酮
异福尔酮二异氰酸酯-在探矿者知识中心了解其在航空航天外层涂料中的使用
图8异福尔酮二异氰酸酯

聚氨酯基异氰酸酯交联剂在与合适的多元醇树脂体系反应时具有优异的耐候性能,因此被广泛应用于航空航天面漆.

最近的创新和项目重点 航空航天涂料包括无铬预处理底漆和无铬环氧底漆. 减少拖曳的表面涂层可以提高1%的燃油效率,每年可以减少7亿美元的燃料成本, 根据国际航空运输协会(IATA). IATA表示,平均而言,航空公司每趟航班每分钟的总运营成本约为100美元. 因此, 即使只节省一分钟的飞行时间,每年也能使整个行业的运营成本减少10亿美元以上,并显著减少环境排放.

进一步阅读:

引用:

  • 活性防护涂料,施普林格等.al., 2016
  • 有机涂料科学与技术,3rd 版本,威克斯等.al, 2007
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