CN104194605B - 一种民用客机内装饰用的水性防护涂料 - Google Patents
一种民用客机内装饰用的水性防护涂料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种民用客机内装饰用的水性防护涂料，基料部分包括下列组分：水性含羟基丙烯酸树脂35.0‑37.0wt％，颜料18.0‑21.0wt％，阻燃剂30.0‑33.0wt％，分散剂1‑2wt％，流平剂0.3‑0.5wt％，消光剂0.5‑1.5wt％，蜡粉1‑2wt％，去离子水7‑10wt％；固化剂包括下列组分：脂肪族聚异氰酸酯62.0‑65.0wt％，稀释剂35.0‑38.0wt％。本发明是高性能环境友好型的民用航空涂料，它满足波音公司航空材料规范BMS10‑83所规定的技术性能的要求，可用于对大中型民用客机的内饰进行装饰和防护。
Description
技术领域
本发明涉及一种民用航空工业用材料，具体地说涉及到大中型民用客机内饰装饰用的高性能涂料。
背景技术
民用客机水性内饰用装饰防护涂料是用于民用客机内部的装饰和底材保护。该项目采用水性树脂作为基础成膜物质，研发出能够达到目前在各大进口飞机上使用的溶剂型产品同样性能的水性内装饰保护涂料。
在一般人的概念中，溶剂型涂料的性能要优于水性涂料，其实不然，因为水性涂料也是采用与溶剂型涂料相同的成膜物质，只是在成膜前，成膜树脂溶于有机溶剂中，而水性的成膜树脂分散或微溶于水中，而水性树脂在成膜过程中，其分子量随着水挥发不断的增大，同时其亲水基团也在逐步的消失，它的漆膜性能同样也能达到溶剂型漆膜的性能，甚至在某些性能上会更优秀些。例如，在民用客机内部使用的某些材料是不耐有机溶剂的，此时使用溶剂型涂料会造成材料的损坏，而水性涂料就不存在这种问题；此外由于水性涂料不含有机溶剂，因此对于施工人员来讲其健康得到了保障，施工的易燃易爆性也降低了；再者，一般溶剂型涂料在成膜后，由于树脂的成膜速度与溶剂的挥发速度不一致，漆膜中会长时间残留溶剂，对于民用客机来讲，其环境是密闭，溶剂则会一直存在于这个密闭环境中，这对使用者的健康有一定的影响，而水性涂料由于是以水作为分散体，成膜后水的残留不会造成这些影响，归根结底，水性内装饰涂料即可以达到民用客机的设计要求，又是无毒无害的环保型产品，开创了民用客机内部装饰用涂料的先河，是符合目前国际绿色环保主流趋势的唯一方案。
当今世界航空飞机制造市场主要被美国波音、欧洲空客两大航空巨头所瓜分，特别在民用大中型干线飞机市场，两家公司已经完全处于垄断地位。国内情况也相仿，我国民用航空装备的飞机几乎都是进口，主要由空客和波音垄断了干线客货运市场，支线航空主要是加拿大庞巴迪航空和巴西航空的客机所覆盖。
随着我国对航空工业在国防安全和国家工业发展上起到的积极作用逐渐重视，航空工业近年来得到了大力的发展，一批重点飞机研制项目已取得重大成果。目前中国具有自主知识产权的支线飞机ARJ21已经进入了组装阶段。支线飞机“新舟60”已经进入国际市场，取得了良好的市场反映。最近，我国又打算重新启动“大飞机”项目，发展自己的大中型干线飞机愿望十分强烈。我们相信再经过一段时间的努力，国产飞机的数量将大大增加。这些新增国产飞机势必促进国产高性能飞机用涂料市场的进一步扩大。
近几年，我国航空工业快速发展，对于航空飞机配套材料的航空涂料也是一次非常难得的发展机遇。但目前，由于国内航空涂料产品技术比较落后和没有通过适航认证，国内市场基本被国外产品占据。为了配合我国航空飞机产业的大发展，提高国产航空飞机的国产化率，开发具有自主知识产权的航空配套涂料十分有意义。
以前，由于我国民航客机主要从波音，空客等国外飞机制造公司进口，其航空涂料直接由国外制造商提供，即使今后飞机返修用涂料，也因为国内产品性能无法达到国外进口客机的要求和尚未取得民航局适航证，而没有机会使用。国内航空涂料市场几乎全部被国外占领，如美国DeSoto Titamine plc公司、荷兰Sikkens公司和德国美凯威其等国际知名涂料公司提供，进口产品价格比国内高出近一倍。现今，由于国产大客机项目的启动，国产化是大客机的首要目标，因此我们参照美国波音公司先进航空材料规范BMS10-83中的技术指标，研制新一代民用客机水性内饰用装饰防护涂料，配套在国产民用客机上使用。该项目完成后，将是国内首次在大客机上使用水性涂料，这符合国际绿色环保材料的发展趋势，并加强了在国内航空涂料市场的地位，同时也将填补我国航空飞机内装饰涂料的空白。该产品采用全水性内装饰涂料配套大客机内舱各部件，它不仅无毒环保，还具有出众的附着力、柔韧性、阻燃性和出色的装饰性。
发明内容
本发明旨在提供一种高性能环境友好型的民用航空涂料。它能够满足波音公司先进航空材料规范BMS10-83所规定的技术性能的要求，且可以对大中型民用客机的内饰进行装饰和保护的作用。
本发明是这样实现的，所述的民用客机水性内饰用装饰防护涂料是由水性羟基丙烯酸树脂以及脂肪族聚异氰酸酯固化剂组成的。其成膜原理是羟基丙烯酸树脂中的羟基(-OH)与选用的固化剂中的异氰酸酯基团(-N＝C＝O)发生加聚反应，其反应机理如式1所示。通过选择优异性能的脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂，通过选用耐候性优秀的颜料以及阻燃优异的阻燃剂来生产色漆基料部分，最后利用双组分聚氨酯固化原理，制备可常温交联固化的飞机内饰装饰涂料。
式1异氰酸酯基团与羟基反应机理
本发明的民用客机内装饰用的水性防护涂料，包括基料部分和固化剂两个组分；
(1)按重量百分比计，基料部分包括下列组分：
(2)按重量百分比计，固化剂包括下列组分：
名称 组成
脂肪族聚异氰酸酯 62.0-65.0wt％
稀释剂 35.0-38.0wt％
本发明基料部分所述的水性含羟基丙烯酸树脂为美国湛新工业公司的VSM6299树脂或湛新工业公司的VTW6470树脂中任选一种或几种。
本发明基料部分所述的颜料为美国杜邦公司的R-706钛白粉或德国康诺斯化学品公司2310钛白粉白色颜料中任选一种或几种。
本发明基料部分所述的阻燃剂为美国雅宝公司的十溴二苯乙烷。该阻燃剂满足欧盟二噁英条例，无剧毒，不会制畸。
本发明基料部分所述的消光剂为气相二氧化硅。
本发明基料部分所述的分散剂为德国毕克公司的BYK-190。
本发明基料部分所述的流平剂为德国毕克公司的BYK-333或BYK-345中任选一种或几种。
本发明基料部分所述的蜡粉为聚丙烯蜡。
本发明固化剂组分中所述的脂肪族聚异氰酸酯为德国拜耳公司的Bayhydur2655或Bayhydur401中任选一种或几种。
本发明固化剂组分中所述的稀释剂为N-甲基吡咯烷酮。该稀释剂具有能与水互溶、毒性性小、沸点高、溶解力强和稳定性好的优点。
本发明所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料的制备方法包括下列步骤：以下步骤中原料按组成配比投入；(1)在干净调漆缸内分别投入水性含羟基丙烯酸树脂及分散剂，启动搅拌机，进行120-300转/分的低速搅拌，搅拌时间为10-20分钟，停止搅拌；加入颜料及阻燃剂，进行800-1200转/分的高速搅拌，搅拌时间为20-40分钟，停止搅拌；启动砂磨机，进行砂磨，当组份的细度达到20微米以下，出料；然后将砂磨好的浆料投入干净的调漆缸中，120-300转/分低速搅拌下加入流平剂、蜡粉和消光粉，调节搅拌速度至300-500转/分中速搅拌，搅拌时间为20-30分钟，停止搅拌，用200目绢丝布进行过滤，得到基料；(2)将脂肪族聚异氰酸酯和稀释剂投入干净的调漆缸中，启动搅拌机，进行120-300转/分的低速搅拌，搅拌时间为10-20分钟，得到固化剂；(3)使用时，按照基料与固化剂的重量比为5-8:0.8-1.5混合搅拌均匀。
本发明的水性防护涂料是高性能环境友好型的民用航空涂料，它能够满足波音公司先进航空材料规范BMS10-83所规定的技术性能的要求，可以对大中型民用客机的内饰进行装饰和保护的作用。
本发明的水性防护涂料性能指标测试结果如下：
燃烧性
放热要求
具体实施方式
下面用一些具体的实施例对本发明的内容作进一步的具体说明，但本发明并不局限于这些实施例。由于民用客机水性内饰用装饰防护涂料以白色为主，故实施例仅用白色涂料进行说明。
以下实施例中所用的原材料：水性含羟基丙烯酸树脂为美国湛新工业公司的VSM6299树脂，颜料为德国康诺斯化学品公司2310钛白粉，阻燃剂为美国雅宝公司的十溴二苯乙烷，分散剂为德国毕克公司的BYK-190，流平剂为德国毕克公司的BYK-333，脂肪族聚异氰酸酯为德国拜耳公司的Bayhydur401。
实施例1-2
本组实验是为了说明颜料粉、阻燃粉的的用量即水性羟基丙烯酸与阻燃粉、白色颜料之间的比例附着力、卑尔根应力的影响。具体结果见表1：
基料配比：
固化剂配比：
基料：固化剂＝6:1
制备方法：(1)干净调漆缸内分别投入VSM6299树脂及BYK-190分散剂，启动搅拌机，进行低速搅拌(120-300转/分)，搅拌时间为10-20分钟，停止搅拌；加入康诺斯2310钛白粉、十溴苯乙烷，进行高速搅拌(800-1200转/分)，搅拌时间为20-40分钟，停止搅拌；启动砂磨机，进行砂磨，当细度达到20微米以下，出料。然后将砂好的浆料投入干净的调漆缸中，低速搅拌(120-300转/分)下，加入BYK-333流平剂、聚丙烯蜡、气相二氧化硅，调节搅拌速度至中速搅拌(300-500转/分)，搅拌时间为20-30分钟，停止搅拌，用200目绢丝布进行过滤，得到基料；(2)将脂肪族聚异氰酸酯401和稀释剂N-甲基吡咯烷酮投入干净的调漆缸中，启动搅拌机，进行120-300转/分的低速搅拌，搅拌时间为10-20分钟，得到固化剂；(3)使用时，按照基料与固化剂的重量比为6:1混合搅拌均匀。
表1颜基比对涂料附着力和耐卑尔根应力的影响
实施例3-4
本组试验是为了说明阻燃剂的用量对涂料阻燃性能影响。具体结果见表2：
| 名称 | 实施例3 | 实施例4 |
| VSM6299树脂 | 35.0 | 35.0 |
| 康诺斯2310钛白粉 | 21.0 | 21.0 |
| 十溴苯乙烷 | 30.0 | 33.0 |
| BYK-190分散剂 | 1 | 1 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 | 0.5 |
| BYK-333流平剂 | 0.5 | 0.5 |
| 聚丙烯蜡 | 2.0 | 2.0 |
| 水 | 10.0 | 7.0 |
固化剂配比：
基料：固化剂＝6:1
制备方法和步骤同实施例1-2。
表2阻燃剂的用量对涂料阻燃性能影响
| 60s垂直试验 | 质量指标 | 实施例3 | 实施例4 |
| 自动灭火时间 | 15秒 | 8秒 | 6秒 |
| 燃烧长度 | 6英寸 | 4英寸 | 2英寸 |
| 滴灭时间 | 3秒 | 0秒 | 0秒 |
实施例5-6
本组试验是为了说明蜡粉的用量对涂料耐沾污和耐划伤性能影响。具体结果见表3：
| 名称 | 实施例5 | 实施例6 |
| VSM6299树脂 | 35.0 | 35.0 |
| 康诺斯2310钛白粉 | 21.0 | 21.0 |
| 十溴苯乙烷 | 31.0 | 31.0 |
| BYK-190分散剂 | 1 | 1 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 | 0.5 |
| BYK-333流平剂 | 0.5 | 0.5 |
| 聚丙烯蜡 | 2.0 | 1.0 |
| 水 | 9.0 | 10 |
固化剂配比：
基料：固化剂＝6:1
制备方法和步骤同实施例1-2。
表3蜡粉的用量对涂料耐沾污和耐刮擦性能影响
| 耐刮擦性 | 耐沾污性 | |
| 质量指标 | 应不刮伤 | 无可见残留 |
| 实施例5 | 不刮伤 | 无可见残留 |
| 实施例6 | 不刮伤 | 无可见残留 |
实施例7-8
本组实验是为了说明消光粉的添加量对光泽、耐刮擦、耐沾污性能的影响。
| 名称 | 实施例7 | 实施例8 |
| VSM6299树脂 | 35.0 | 35.0 |
| 康诺斯2310钛白粉 | 21.0 | 21.0 |
| 十溴苯乙烷 | 31.0 | 31.0 |
| BYK-190分散剂 | 1 | 1 |
| 气相二氧化硅 | 0.5 | 1.5 |
| BYK-333流平剂 | 0.5 | 0.5 |
| 聚丙烯蜡 | 2.0 | 2.0 |
| 水 | 9.0 | 8 |
固化剂配比：
基料：固化剂＝6:1
制备方法和步骤同实施例1-2。
表4消光粉用量对涂料光泽和耐刮擦性能影响
| 耐刮擦性 | 光泽 | |
| 质量指标 | 应不刮伤 | 25±5；10±2 |
| 实施例7 | 不刮伤 | 26 |
| 实施例8 | 不刮伤 | 8.5 |
Claims (9)
1.一种民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：该防护涂料包括基料部分和固化剂两个组分；
(1)按重量百分比计，基料部分包括下列组分：
(2)按重量百分比计，固化剂包括下列组分：
名称 组成
脂肪族聚异氰酸酯 62.0-65.0wt％
稀释剂 35.0-38.0wt％
所述的水性含羟基丙烯酸树脂为美国湛新工业公司的VSM6299树脂或湛新工业公司的VTW6470树脂中任选一种或几种；
所述的阻燃剂为美国雅宝公司的十溴二苯乙烷；
使用时，按照基料与固化剂的重量比为5-8:0.8-1.5混合搅拌均匀。
2.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的颜料为美国杜邦公司的R-706钛白粉或德国康诺斯化学品公司2310钛白粉白色颜料中任选一种或几种。
3.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的消光剂为气相二氧化硅。
4.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的分散剂为德国毕克公司的BYK-190。
5.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的流平剂为德国毕克公司的BYK-333或BYK-345中任选一种或几种。
6.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的蜡粉为聚丙烯蜡。
7.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的脂肪族聚异氰酸酯为德国拜耳公司的Bayhydur2655或Bayhydur401中任选一种或几种。
8.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料，其特征在于：所述的稀释剂为N-甲基吡咯烷酮。
9.根据权利要求1所述的民用客机内装饰用的水性防护涂料的制备方法，其特征在于该制备方法包括下列步骤：以下步骤中的原料按组成配比投入；(1)在干净调漆缸内分别投入水性含羟基丙烯酸树脂及分散剂、去离子水，启动搅拌机，进行120-300转/分的低速搅拌，搅拌时间为10-20分钟，停止搅拌；加入颜料及阻燃剂，进行800-1200转/分的高速搅拌，搅拌时间为20-40分钟，停止搅拌；启动砂磨机，进行砂磨，当组份的细度达到20微米以下，出料；然后将砂磨好的浆料投入干净的调漆缸中，120-300转/分低速搅拌下加入流平剂、蜡粉和消光剂，调节搅拌速度至300-500转/分中速搅拌，搅拌时间为20-30分钟，停止搅拌，用200目绢丝布进行过滤，得到基料；(2)将脂肪族聚异氰酸酯和稀释剂投入干净的调漆缸中，启动搅拌机，进行120-300转/分的低速搅拌，搅拌时间为10-20分钟，得到固化剂；(3)使用时，按照基料与固化剂的重量比为5-8:0.8-1.5混合搅拌均匀。
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