CN110093099A - 一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法，属于聚氨酯涂层技术领域，一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：溶液的配比为：异氰酸酯10‑15％、二元醇3‑5％、三元醇15‑20％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、有机溶剂50‑70％，溶液的制备方法包括以下步骤：步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，具有良好的耐磨性能，其干膜厚度达到76微米，且有很高的断裂伸长率，能够抵挡住雨滴的冲击，聚氨酯涂层还具有优异的耐候性，可大幅增强飞机有机玻璃的耐磨性能，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂层技术领域，更具体地说，涉及一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法。
背景技术
飞机风挡在20世纪20年代用平板退火玻璃，30年代用曲面复合玻璃，中间胶层为纤维素酯类，40年代用热淬火玻璃，中间胶层用聚乙烯醇缩丁醛，50年代以后采用有机玻璃或钢化玻璃-多层塑料复合结构风挡。有机玻璃是一种通俗的名称，缩写为PMMA。此高分子透明材料的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物。是一种开发较早的重要热塑性塑料。航空有机玻璃是指用于飞机座舱盖、风挡、机舱、舷窗等部位的一种有机透明结构材料；它是以甲基丙烯酸甲酯为主体，用本体聚合方法制得的板状产品，经成型加工制成透明件后，安装到飞机上。
随着有机玻璃在民用和军用飞机上的广泛应用，有机玻璃自身耐磨性能很差，所以耐磨涂层对于有机玻璃来说显得尤为重要。现有的飞机玻璃耐磨涂层多为二氧化硅类的，该类涂层硬度高耐磨性能好，但是其厚度只有3-5微米，在军用飞机高速飞行中不能够抵挡注雨滴的冲击，雨滴冲击会使涂层碎裂剥落，且该类涂层不能够防静电，使用寿命会减少，无法满足实际的使用需求。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，它具有良好的耐磨性能，其干膜厚度达到76微米，且有很高的断裂伸长率，能够抵挡住雨滴的冲击，聚氨酯涂层还具有优异的耐候性，通过了GJB150.10A-2009中多项试验，可大幅增强飞机有机玻璃的耐磨性能，延长其使用寿命。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
所述溶液的配比为：异氰酸酯10-15％、二元醇3-5％、三元醇15-20％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、有机溶剂50-70％，所述溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为80℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，设定温度为90℃，直至全部溶解；
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
进一步的，所述异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯。
进一步的，所述流平剂为反应性有机硅表面助剂。
进一步的，所述催化剂为有机锡化合物。
进一步的，所述有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂。
进一步的，所述表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合。
进一步的，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类。
进一步的，所述紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
进一步的，所述旋喷球包括聚四氟乙烯外壳，所述旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀，所述聚四氟乙烯外壳内填充有高压氮气，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案具有良好的耐磨性能，其干膜厚度达到76微米，且有很高的断裂伸长率，能够抵挡住雨滴的冲击，可大幅增强飞机有机玻璃的耐磨性能。
(2)聚氨酯涂层具有优异的耐候性，通过了GJB150.10A-2009中多项试验，可大幅延长飞机有机玻璃的使用寿命。
(3)旋喷球包括聚四氟乙烯外壳，旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀，聚四氟乙烯外壳内填充有高压氮气，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
附图说明
图1为本发明的成分配比表；
图2为本发明的实验记录表；
图3为本发明的旋喷球剖面图。
图中标号说明：
1聚四氟乙烯外壳、2通气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
溶液的配比为：异氰酸酯10％、二元醇5％、三元醇15％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、余量为有机溶剂，溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为80℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，同时放入适量的旋喷球，设定温度为90℃，直至全部溶解；
旋喷球包括聚四氟乙烯外壳1，旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀2，聚四氟乙烯外壳1内填充有高压氮气，可由本领域技术人员对聚四氟乙烯外壳1的厚度进行设定，当温度达到90℃时，聚四氟乙烯外壳1受热膨胀，和通气阀2之间会产生间隙，同时聚四氟乙烯外壳1内的高压氮气也会膨胀，氮气会通过聚四氟乙烯外壳1和通气阀2之间的间隙向外喷射，且通气阀2位于在溶液中不同的位置，间隙的大小不同，喷射氮气的强度也不同，就会旋喷球在溶液中运动或旋转，氮气不会影响溶液的性质，同时可减少空气中氧气或二氧化碳对溶液性质的影响，而且在旋喷球的运动和喷气作用下，可大幅提高对溶液的搅拌效果，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
其中，异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯，流平剂为反应性有机硅表面助剂，催化剂为有机锡化合物，有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂，表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合，抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类，紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
实施例2：
一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
溶液的配比为：异氰酸酯12％、二元醇4％、三元醇18％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、余量为有机溶剂，溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为85℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，同时加入适量的旋喷球，设定温度为90℃，直至全部溶解；
旋喷球包括聚四氟乙烯外壳1，旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀2，聚四氟乙烯外壳1内填充有高压氮气，可由本领域技术人员对聚四氟乙烯外壳1的厚度进行设定，当温度达到90℃时，聚四氟乙烯外壳1受热膨胀，和通气阀2之间会产生间隙，同时聚四氟乙烯外壳1内的高压氮气也会膨胀，氮气会通过聚四氟乙烯外壳1和通气阀2之间的间隙向外喷射，且通气阀2位于在溶液中不同的位置，间隙的大小不同，喷射氮气的强度也不同，就会旋喷球在溶液中运动或旋转，氮气不会影响溶液的性质，同时可减少空气中氧气或二氧化碳对溶液性质的影响，而且在旋喷球的运动和喷气作用下，可大幅提高对溶液的搅拌效果，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
其中，异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯，流平剂为反应性有机硅表面助剂，催化剂为有机锡化合物，有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂，表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合，抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类，紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
实施例3：
一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
溶液的配比为：异氰酸酯15％、二元醇5％、三元醇19％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、余量为有机溶剂，溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为80℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，同时加入适量的旋喷球，设定温度为90℃，直至全部溶解；
旋喷球包括聚四氟乙烯外壳1，旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀2，聚四氟乙烯外壳1内填充有高压氮气，可由本领域技术人员对聚四氟乙烯外壳1的厚度进行设定，当温度达到90℃时，聚四氟乙烯外壳1受热膨胀，和通气阀2之间会产生间隙，同时聚四氟乙烯外壳1内的高压氮气也会膨胀，氮气会通过聚四氟乙烯外壳1和通气阀2之间的间隙向外喷射，且通气阀2位于在溶液中不同的位置，间隙的大小不同，喷射氮气的强度也不同，就会旋喷球在溶液中运动或旋转，氮气不会影响溶液的性质，同时可减少空气中氧气或二氧化碳对溶液性质的影响，而且在旋喷球的运动和喷气作用下，可大幅提高对溶液的搅拌效果，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
其中，异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯，流平剂为反应性有机硅表面助剂，催化剂为有机锡化合物，有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂，表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合，抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类，紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
实施例4：
一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
溶液的配比为：异氰酸酯13％、二元醇4％、三元醇15％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、余量为有机溶剂，溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为80℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，同时加入适量的旋喷球，设定温度为90℃，直至全部溶解；
旋喷球包括聚四氟乙烯外壳1，旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀2，聚四氟乙烯外壳1内填充有高压氮气，可由本领域技术人员对聚四氟乙烯外壳1的厚度进行设定，当温度达到90℃时，聚四氟乙烯外壳1受热膨胀，和通气阀2之间会产生间隙，同时聚四氟乙烯外壳1内的高压氮气也会膨胀，氮气会通过聚四氟乙烯外壳1和通气阀2之间的间隙向外喷射，且通气阀2位于在溶液中不同的位置，间隙的大小不同，喷射氮气的强度也不同，就会旋喷球在溶液中运动或旋转，氮气不会影响溶液的性质，同时可减少空气中氧气或二氧化碳对溶液性质的影响，而且在旋喷球的运动和喷气作用下，可大幅提高对溶液的搅拌效果，可使溶液的制备时间缩短至65％，大幅提高了溶液制备的速率。
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
其中，异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯，流平剂为反应性有机硅表面助剂，催化剂为有机锡化合物，有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂，表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合，抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类，紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
请参阅图2，为耐磨性、涂层耐侯性、耐酸性、耐碱性、耐热性、附着力和表面硬度的测试实验记录表，符合国家军用装备环境试验标准GJB150-2009。
本方案的飞机有机玻璃用聚氨酯涂层具有良好的耐磨性能，其干膜厚度达到76微米，且有很高的断裂伸长率，能够抵挡住雨滴的冲击，聚氨酯涂层还具有优异的耐候性，通过了GJB150.10A-2009中多项试验，可大幅增强飞机有机玻璃的耐磨性能，延长其使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：以重量百分数计，包括以下组分的原料混合后形成溶液，经涂淋和固化后制成：
所述溶液的配比为：异氰酸酯10-15％、二元醇3-5％、三元醇15-20％、催化剂0.0005％、抗静电剂0.015％、表面活性剂0.035％、抗氧化剂0.5％、紫外线吸收剂1％、流平剂0.3％、有机溶剂50-70％，所述溶液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将异氰酸酯、二元醇、表面活性剂、抗静电剂加入烧瓶内，放入油浴锅内加热搅拌，设定温度为80℃，直至溶液透明澄清；
步骤二、将三元醇、流平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂加入另一个烧瓶内，放入油浴锅中加热搅拌，同时放入适量的旋喷球，设定温度为90℃，直至全部溶解；
步骤三、取一个烧杯，加入溶剂乙二醇丁醚乙酸脂、催化剂、以及步骤一和步骤二中的所有原料，搅拌1小时；
在飞机有机玻璃表面形成聚氨酯涂层的步骤为：
步骤一、用去离子风枪吹净有机玻璃表面；
步骤二、将液体放入一个压力罐内，用PE罐连接一个5微米PP过滤器，用氮气加压至0.1MPa，将溶液均匀的淋涂到有机玻璃表面；
步骤三、在80摄氏度的温度下，固化4小时，完成。
2.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：所述异氰酸酯为液态脂环族二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：所述流平剂为反应性有机硅表面助剂。
4.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：所述催化剂为有机锡化合物。
5.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇丁醚乙酸脂。
6.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层，其特征在于：所述表面活性剂为硅烷偶联剂和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法，其特征在于：所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺类。
8.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法，其特征在于：所述紫外线吸收剂为苯酮类紫外线吸收剂、苯并咪唑类紫外线吸收剂或三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种的混合。
9.根据权利要求1所述的一种飞机有机玻璃用聚氨酯涂层及其制备方法，其特征在于：所述旋喷球包括聚四氟乙烯外壳(1)，所述旋喷球上固定连接有多个均匀分布的通气阀(2)，所述聚四氟乙烯外壳(1)内填充有高压氮气。
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