CN116769391B - 一种航空发动机吊耳的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属表面处理技术领域,具体为一种航空发动机吊耳的表面处理工艺。本发明先用羟基封端的聚二甲基硅氧烷对聚氨酯进行改性,并加入一部分丙烯酸酯类单体和巯基化改性二氧化硅,在引发剂的作用下聚合反应一段时间,再加入功能单体甲基丙烯酸十二氟庚酯,在聚丙烯酸酯中引入含氟的疏水基团,得到复合乳液;将复合乳液与铝粉、锌粉、石墨烯、硫酸钡粉末、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合,得到耐磨涂覆液;通过喷涂、预热、固化将涂覆液涂负载到航空发动机各部件表面,形成膜层,实现对吊耳表面处理,经过处理后的吊耳耐腐蚀、耐磨和疏水性能均得到提高。

Description

一种航空发动机吊耳的表面处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域,具体为一种航空发动机吊耳的表面处理工艺。
背景技术
吊耳是指安装在设备上用于起吊的受力构件,是设备吊装中的重要连接部件,关系到大型设备吊装安全。在航空工业领域,航空发动机吊耳是众多运输作业里不可缺少的部件,同时也是主要的吊点结构,因此需要有良好的承重能力和稳定性,保证其在工作时不易变形、耐腐蚀。
通常情况下,航空发动机吊耳的材料通常在2倍工作载荷下不变形,4倍载荷下不断裂,但在实际应用过程中,酸、碱、盐等化学腐蚀以及高温工作环境等都会使得吊耳金属出现损耗,从而引发生产安全事故,造成严重的不良后果。而涂层技术是一种常见的表面处理工艺,具有操作性强、性价比高、施工运作成本低的优点,通过对材料表面进行涂覆,提高材料的防腐蚀性能,从而延长使用寿命,因此发明一种航空发动机吊耳表面处理工艺非常有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
步骤1:取聚四氢呋喃二醇、羟基封端的聚二甲基硅氧烷和二羟甲基丙酸,混合形成均匀的溶液,加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡搅拌,升温反应后,降温加入1,4-丁二醇继续反应;随后加入丙酮、三乙胺继续反应、乳化;加入乙二胺溶液反应、蒸除杂质得到改性聚氨酯乳液;
步骤2:将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值并反应;反应结束后用乙醇和去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
步骤3:向改性聚氨酯乳液中加入巯基化改性二氧化硅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、季戊四醇四丙烯酸酯、过硫酸铵溶液,加热反应后加入甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应,反应结束后调节pH值,得到复合乳液;
步骤4:将铝粉、锌粉、石墨烯、硫酸钡粉末、硅烷偶联剂、分散剂、复合乳液和去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液;
步骤5:在吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液并进行组装,经过预热处理、升温固化、冷却,形成耐磨接触涂层。
进一步的,步骤1中,各组分用量,按重量计,190~200份聚丙二醇、20~25份羟基封端的聚二甲基硅氧烷、15~20份二羟甲基丙酸、100~120份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5~1份二月桂酸二丁基锡、1~1.5份1,4-丁二醇、20~30份丙酮、3~5份三乙胺、2~3份乙二胺。
进一步的,步骤2中,巯基丙基三甲氧基硅烷和去离子水的质量比为1:(20~30)。
进一步的,步骤3中,复合乳液的具体制备方法为:向改性聚氨酯乳液中加入巯基化改性二氧化硅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、季戊四醇四丙烯酸酯和过硫酸铵溶液,加热至70~80℃,反应2~3h,加入甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1~2h,调节pH值至7~8,得到复合乳液。
进一步的,步骤3中,各组分用量,按重量份数计,100份改性聚氨酯、3~5份巯基化改性二氧化硅、10~15份甲基丙烯酸甲酯、10~18份丙烯酸丁酯、2~4份季戊四醇四丙烯酸酯、0.1~0.3份过硫酸铵、1~2份甲基丙烯酸十二氟庚酯。
进一步的,步骤4中,各组分用量,按重量份数计,15~20份铝粉、10~15份锌粉、1~3份石墨烯、0.5~1.5份硫酸钡粉末、3~5份硅烷偶联剂、40~50份复合乳液、5~10份聚酰胺、5~10份乙醇和10~25份去离子水。
进一步的,步骤5中,预热温度为120~150℃,预热时间为15~20min。
进一步的,步骤5中,固化温度为150~180℃,固化时间为10~15min。
进一步的,步骤5中,耐磨接触涂层厚度为5~8μm。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:常规工艺对聚氨酯涂料进行改性,通常选择引入有机硅和有机氟以提高其疏水性能,尤其是有机氟类聚合物,具有较高的键能,在成膜过程中氟原子向表面迁移、富集,赋予材料表面优良的耐水性能。现阶段的研究主要是将含氟二元醇或者扩链剂将氟单元引入到聚氨酯的主链中,但聚氨酯主链的刚性和强相互作用都会制约其迁移,造成疏水改性效果不佳。为此,本发明通过物理交联的方法提高涂料成膜性能;在聚氨酯乳液中加入丙烯酸酯单体,同时加入巯基化改性二氧化硅,巯基化改性二氧化硅可以提高聚氨酯涂料和丙烯酸酯单体的相容性,使得丙烯酸酯单体在聚氨酯涂料中稳定分散,有利于形成物理交联互穿的聚合物。在引发剂的作用下,巯基化改性二氧化硅还能与丙烯酸单体聚合,提高涂料的耐磨性能。
在制备聚丙烯酸时,常规的反应方法为将所有的丙烯酸单体直接共混后反应1~2h,即可得到聚合物,而本申请先加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、季戊四醇四丙烯酸酯,并通过延长时间至2~3h使其充分反应,再加入甲基丙烯酸十二氟庚酯。其原因是甲基丙烯酸十二氟庚酯无法自聚,待其他丙烯酸单体聚合后,引入可以使其接入到聚合物链的末端,实现封端效果。末端的氟单元受到聚氨酯分子链的限制较小,其迁移性更好,能够在涂层表面富集;而过早引入甲基丙烯酸十二氟庚酯,则会使其与其他单体发生聚合反应,并以嵌段的形式将氟单元引入到聚丙烯酸酯的链段中,一方面由于合成后的聚丙烯酸酯与聚氨酯以物理方式发生交联,链段中间的氟单元受到聚氨酯分子链的束缚,向表面迁移的阻力较大,致使表现出的疏水性能下降,另一方面甲基丙烯酸十二氟庚酯存在空间位阻,会影响物理交联程度,使得聚合物分子链之间的空间变大,涂层不致密,防水性能下降。
同时,在丙烯酸酯单体中,本申请使用了季戊四醇四丙烯酸酯,有利于聚丙烯酸酯成网状结构,同时将用量控制在丙烯酸单体总质量的10%左右;其含量过高会导致形成的交联网络过于致密,也会阻碍末端的氟原子向材料表面迁移;而含量过低又会造成交联程度下降,成膜性能不佳。将改性聚氨酯和聚丙烯酸酯共混制备的复合乳液与铝粉、锌粉、石墨烯、硫酸钡粉末、硅烷偶联剂、分散剂配伍得到耐磨涂覆液,通过喷涂、预热、固化将涂覆液涂负载到航空发动机吊耳表面,实现对吊耳表面处理。经过处理后的吊耳材料具有良好的耐盐雾、耐磨性能,表面疏水性能更佳,可以有效防止户外作业中的不良因素造成金属腐蚀和磨损。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的航空发动机的主视图;
图2是本发明的航空发动机的剖视图;
图中:1-吊耳主体;2-航空发动机外表壳;3-螺栓;4-外支架;5-减震垫;6-球头;7-耐磨接触涂层。
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。
本发明中所用材料及其来源:分散剂为乙醇,来自阿拉丁;硅烷偶联剂为KH550,来自康锦化工;聚丙二醇为聚丙二醇2000,货号P103208-5kg;羟基封端的聚二甲基硅氧烷来自Sigma,货号481939-500mL;铝粉来自明宇铝业,粒度200目;锌粉来自新威凌金属新材料的富锌防腐涂料专用锌粉,粒度800目;硫酸钡粉末来自奥达实业,粒度3000目;聚酰胺来自广旺生物科技,货号1013;石墨烯来自先丰纳米,货号XFQ022。
如图1、图2所示的结构,一种航空发动机吊耳,所述发动机吊耳与航空发动机外壳2贴合,所述航空发动机吊耳包括吊耳主体1、螺栓3、外支架4、橡胶减震垫5、球头6;其中,吊耳主体1底部设有弧形面,通过弧形面与航空发动机外壳2贴合;吊耳主体1上设有若干个预留孔,所述螺栓3通过预留孔将吊耳主体1固定在航空发动机外壳2上;吊耳主体1顶部设有球孔,球孔中安装有球头6;球头6通过预留孔与外支架4连接;吊耳主体1与外支架4之间装有橡胶减震垫5。吊耳各部件表面均经过涂层处理,形成耐磨接触涂层7;具体表面处理工艺如下。
实施例1:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在120℃下预热15min,升温至150℃,固化10min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在50℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌30min,升温至70℃反应1.5h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应5min,乳化10min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应30min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10,反应12h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至70℃,反应2h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至7,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实施例2:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在125℃下预热15min,升温至180℃,固化10min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在55℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌40min,升温至75℃反应1.5h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应5min,乳化10.5min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应35min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10,反应12.5h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至75℃,反应2.5h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至7.5,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实施例3:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在130℃下预热15min,升温至165℃,固化12min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在50℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌35min,升温至75℃反应2h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应8min,乳化12min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应45min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10.5,反应13h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至75℃,反应2.5h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至7.5,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实施例4:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在135℃下预热15min,升温至180℃,固化14min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在60℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌40min,升温至80℃反应2h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应8.5min,乳化13.5min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应45min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10.5,反应14h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至70℃,反应3h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1.5h,调节pH值至8,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实施例5:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在120℃下预热19min,升温至180℃,固化14min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在55℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌40min,升温至75℃反应2h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应8min,乳化12.5min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应55min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至11,反应12h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至75℃,反应2.5h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应2h,调节pH值至8,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实施例6:一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在150℃下预热20min,升温至180℃,固化15min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在60℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌45min,升温至85℃反应3h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应10min,乳化15min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应60min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10,反应15h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至80℃,反应3h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至8,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
对比例1:不加入巯基化改性二氧化硅,其余参数与实施例1相同。一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在120℃下预热15min,升温至150℃,固化10min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在50℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌30min,升温至70℃反应1.5h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应5min,乳化10min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应30min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:向100kg改性聚氨酯乳液中加入12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至70℃,反应2h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至7,得到复合乳液;
S3:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
对比例2:S3中甲基丙烯酸十二氟庚酯与其他丙烯酸酯类单体同时加入改性聚氨酯中,其余参数与实施例2相同。
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在125℃下预热15min,升温至180℃,固化10min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在55℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌40min,升温至75℃反应1.5h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应5min,乳化10.5min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应35min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10,反应12.5h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,加入0.3kg过硫酸铵溶液,加热至75℃,反应3.5h,调节pH值至7.5,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
对比例3:缩短S3中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、季戊四醇四丙烯酸酯的反应时间,其余参数与实施例3相同。
一种航空发动机吊耳的表面处理工艺,包括以下步骤:
在航空发动机吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,在130℃下预热15min,升温至165℃,固化12min,冷却后形成厚度为6μm的耐磨接触涂层;将各部件组装得到航空发动机吊耳;其中,所述耐磨涂覆液的制备方法为:
S1:取200kg聚丙二醇、24kg羟基封端的聚二甲基硅氧烷和18kg二羟甲基丙酸,在50℃下混合,形成均匀的溶液,然后加入110kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.6kg二月桂酸二丁基锡搅拌35min,升温至75℃反应2h后,降温加入1.4kg 1,4-丁二醇继续反应2h;加入25kg丙酮、4.5kg三乙胺搅拌反应8min,乳化12min,加入2.4kg乙二胺,扩链反应45min,蒸除杂质,得到固含量20%的改性聚氨酯乳液;
S2:按质量比1:25将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,搅拌后加入氨水调节pH值至10.5,反应13h;乙醇、去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
S3:向100kg改性聚氨酯乳液中加入4kg巯基化改性二氧化硅、12kg甲基丙烯酸甲酯、16kg丙烯酸丁酯、3kg季戊四醇四丙烯酸酯和0.3kg过硫酸铵溶液,加热至75℃,反应0.5h,加入1.6kg甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1h,调节pH值至7.5,得到复合乳液;
S4:将18kg铝粉、13kg锌粉、2.8kg石墨烯、1.3kg硫酸钡粉末、4kg硅烷偶联剂、44kg复合乳液、8kg聚酰胺、8kg乙醇和20kg去离子水混合,搅拌均匀得到耐磨涂覆液。
实验:将实施例1~6和对比例1~3中制备的耐磨涂覆液涂覆在钢板上(无锡特隆不锈钢有限公司,型号304不锈钢),并进行如下测试:
耐盐雾腐蚀测试参照GB/T10125-2021,采用中性盐雾(5%氯化钠)进行测试,测试温度为25±2℃;
采用磨耗仪进行耐磨性测试(BGD 523磨耗仪;砂轮型号expjan 2023),施加1kg的载荷,以100r/min的转速旋转500次,测试平均磨损质量;
表面疏水性通过水接触角进行表征。
实验结果如下表所示:
项目 耐盐雾腐蚀 平均磨损质量/mg 接触角/°
实施例1 1500h以上无锈点 6.3 155
实施例2 1500h以上无锈点 6.4 154
实施例3 1500h以上无锈点 6.4 158
实施例4 1500h以上无锈点 6.3 154
实施例5 1500h以上无锈点 6.1 156
实施例6 1500h以上无锈点 6.2 153
对比例1 小于1400h出现锈点 7.2 /
对比例2 小于1200h出现锈点 7.0 147
对比例3 小于1400h出现锈点 6.9 /
结论:实施例1~6数据表明,经过本发明表面处理工艺处理后的航空发动机吊耳表面涂层连续无漏涂、起泡、杂质,涂层分布均匀光滑,具有良好的耐盐雾腐蚀和耐磨性能,同时表面接触角大,不易沾水。实施例1和对比例1数据表明,加入巯基化改性二氧化硅后,能够提高小分子丙烯酸酯单体和改性聚氨酯的乳化效果,使得小分子单体与改性聚氨酯中的相容性更佳,聚氨酯包裹小分子单体形成稳定的乳液;在引发剂的作用下,小分子单体在聚氨酯网络中聚合,使得聚丙烯酸酯和聚氨酯发生物理交联;同时由于二氧化硅表面含有巯基,二氧化硅可以通过化学键与聚丙烯酸酯接枝,从而改善其在涂覆液中的分散性,进而提高耐磨性能,因此性能不如实施例1。对比例2中,将甲基丙烯酸十二氟庚酯与其他单体直接聚合,引入到聚丙烯酸酯的链段中,一方面影响聚丙烯酸酯与聚氨酯发生交联,使得其涂料的成膜性能不佳,另一方面链段中的氟单元迁移能力较差,实际应用中,耐盐雾性能、耐磨性能和疏水效果均不如实施例2。对比例3中缩短了甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和季戊四醇四丙烯酸酯的反应时间,由于三种单体的聚合反应不完全,甲基丙烯酸十二氟庚酯同样会被引入到了聚合物的分子链段中,无法实现封端效果,导致氟原子向表面迁移的能力下降,最终得到的涂料性能表现欠佳。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种航空发动机吊耳,所述发动机吊耳与航空发动机外壳(2)贴合,其特征在于:所述航空发动机吊耳包括吊耳主体(1)、螺栓(3)、外支架(4)、橡胶减震垫(5)、球头(6);其中,吊耳主体(1)底部设有弧形面,通过弧形面与航空发动机外壳(2)贴合;吊耳主体(1)上设有预留孔,所述螺栓(3)通过预留孔将吊耳主体(1)固定在航空发动机外壳(2)上;吊耳主体(1)顶部设有球孔,球孔中安装有球头(6);球头(6)与外支架(4)连接;吊耳主体(1)与外支架(4)之间装有橡胶减震垫(5);吊耳各部件表面均经过涂层处理,形成耐磨接触涂层(7);所述耐磨接触涂层(7)的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份数计,取190~200份聚丙二醇、20~25份羟基封端的聚二甲基硅氧烷和15~20份二羟甲基丙酸,混合形成均匀的溶液,加入100~120份异佛尔酮二异氰酸酯和0.5~1份二月桂酸二丁基锡搅拌,升温反应后,降温加入1~1.5份1,4-丁二醇继续反应;随后加入20~30份丙酮、3~5份三乙胺继续反应、乳化;加入2~3份乙二胺溶液反应,蒸除杂质得到改性聚氨酯乳液;
步骤2:将巯基丙基三甲氧基硅烷加入到去离子水中,巯基丙基三甲氧基硅烷和去离子水的质量比为1:(20~30);搅拌后加入氨水调节pH值并反应;反应结束后用乙醇和去离子水洗涤、干燥得到巯基化改性二氧化硅;
步骤3:按重量份数计,向100份改性聚氨酯、3~5份巯基化改性二氧化硅、10~15份甲基丙烯酸甲酯、10~18份丙烯酸丁酯、2~4份季戊四醇四丙烯酸酯、0.1~0.3份过硫酸铵,加热反应;加入1~2份甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应,反应结束后调节pH值,得到复合乳液;
步骤4:按重量份数计,将15~20份铝粉、10~15份锌粉、1~3份石墨烯、0.5~1.5份硫酸钡粉末、3~5份硅烷偶联剂、40~50份复合乳液、5~10份聚酰胺、5~10份乙醇和10~25份去离子水混合;搅拌均匀得到耐磨涂覆液;
步骤5:在吊耳各部件表面喷涂耐磨涂覆液,经过预热处理、升温固化、冷却,形成耐磨接触涂层,组装得到航空发动机吊耳。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机吊耳,其特征在于:步骤3中,复合乳液的具体制备方法为:向改性聚氨酯乳液中加入巯基化改性二氧化硅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、季戊四醇四丙烯酸酯、过硫酸铵溶液,加热至70~80℃,反应2~3h,加入甲基丙烯酸十二氟庚酯,继续反应1~2h,调节pH值至7~8,得到复合乳液。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机吊耳,其特征在于:步骤5中,预热温度为120~150℃,预热时间为15~20min;固化温度为250~300℃,固化时间为10~15min。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机吊耳,其特征在于:步骤5中,耐磨接触涂层厚度为5~8μm。
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