DE602004008148T2

DE602004008148T2 - Polysiloxane zum Beschichten von Oberflächen

Info

Publication number: DE602004008148T2
Application number: DE200460008148
Authority: DE
Inventors: Norman R. Byrd; Steven G. Keener; Edward David Lally; Cesare Peralta
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: US6809169B2; CA2469979C; EP1484373B2; BRPI0401920A; EP1484373B1; DE602004008148T3; DE602004008148D1; CA2469979A1; EP1484373A1; US20030232201A1

Description

Diese Anmeldung ist eine CIP der US 2003/0235696 A1 , die eine CIP der US 2003/023294 ist, welche Oberflächenbeschichtungen, die ein Polysiloxanamid-ureid aufweisen, betrifft, die die Bildung von Eis an der Oberfläche eines Substrats hemmen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Polymerbeschichtungen und Dichtungsmittel, die Korrosion und Bildung von Eis an Substraten, insbesondere an den Passflächen eines Substrats, hemmen. Die Erfindung betrifft ferner Zusammensetzungen und Herstellungsverfahren und Aufbringungsverfahren einer Polysiloxan enthaltenden Zusammensetzung, die korrosionsbeständig und beständig gegen Bildung von Eis ist, oder eines Dichtungsmittels einer Passfläche eines Substrats.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die tägliche Ansammlung von Eis an den Oberflächen von mechanischen, physikalischen und natürlichen Objekten ist eine bekannte Störung und öfters ein Sicherheitsrisiko. Die glatten Eisschichten, die sich auf Bundesstraßen, Fahrwegen und Gehwegen bilden, erschweren den Verkehr. Die Mengen von Eis, die sich im Inneren oder an industriellen, landwirtschaftlichen oder anderen mechanischen Geräten ansammeln, erschweren oder machen die Bedienung der Geräte unmöglich. Und das Gewicht von Eis, das auf Hochspannungsleitungen, Gebäuden und Schildern lastet, verursacht häufig Schaden an diesen Bauten.
Die Ansammlung von Eis an den Flügeln und Bauteilen eines Luftfahrzeugs ist von besonderem Interesse. Der durch die Flügel erzeugte Aufrieb, und somit die Fähigkeit des Luftfahrzeugs sich in die Luft zu erheben und in der Luft zu bleiben, ist von der Form der Flügel abhängig. Selbst eine geringe Ansammlung von Eis an der Oberfläche der Flügel kann einen enormen aerodynamischen Effekt haben und kann die Fähigkeit der Flügel zum Auftreiben des Luftfahrzeugs in die Luft dramatisch reduzieren. Ferner kann die Ansammlung von Eis entlang von Steuerflächen des Luftfahrzeugs die Bewegung dieser Oberflächen behindern und eine einwandfreie Steuerung des Luftfahrzeugs verhindern.
Es gibt eine große Auswahl an Methoden, die angewendet werden, um die Ansammlung von Eis an den Flügeln und anderen Oberflächen eines Luftfahrzeugs zu beeinflussen. Zum Beispiel kann das Luftfahrzeug vor dem Start durch Anwendung eines chemischen Sprays, das das Eis von den Flügeln abschmelzen lässt, enteist werden. Solche Enteisungssprays sind häufig toxisch und schädlich für die Umwelt. Das Ritual der Enteisung ist Passagieren von Fluglinien, die durch kalte Gegenden reisen, bekannt.
Ein anderes Enteisungsverfahren eines Luftfahrzeugs umfasst das Bereitstellen flexibler pneumatischer Überzüge entlang der Vorderseite der Flügel, und Zuführen von Luft- oder Fluidstößen durch die flexiblen Überzüge zu den Flügeln, um das überlagernde Eis abzureißen. In ähnlicher Weise erwärmt Luft, die aus dem Luftfahrzeugantrieb ausströmt, wobei die erwärmte Luft auf die Oberfläche des Flügels geleitet wird, den Flügel und lässt das Eis schmelzen. Schließlich kann Eis von dem Flügel dadurch entfernt werden, dass ein Solenoid, das im Inneren des Flügels angeordnet ist, mit elektrischen Pulsen mit hohem Strom beaufschlagt wird, was den Flügel zum Vibrieren veranlasst, wodurch das ganze angesammelte Eis zerbrochen wird.
Obwohl die zuvor genannten Verfahren zum Entfernen von Eis im Allgemeinen effektiv sind, benötigen sie die kontinuierliche Zufuhr von Luft, Chemikalien oder elektrischer Leistung, um den Flügel von seiner Last zu befreien. Es wäre natürlich bevorzugt, die Ansammlung von Eis bereits im Vorfeld zu verhindern, jedoch sind Versuche aus der Vergangenheit misslungen, um praktische passive Verfahren zu entwickeln, die gegen die Bildung von Eis vorbeugen, zusammen mit Bemühungen, um das Eindringen von Feuchtigkeit, d.h. eine unzureichende Barriere für das Eindringen von Feuchtigkeit, zu reduzieren.
Man könnte erwarten, dass bekannte Antihaftbeschichtungen dazu geeignet wären, zu verhindern, dass Eis sich an beschichteten Oberflächen anhaftet. In der Tat weisen Aluminiumoberflächen, die mit einem Teflon^TM-Material beschichtet sind, eine Null-Bindekraft zwischen dem Eis und der Teflon^TM-Beschichtung auf. Allerdings verschlechtern sich die positiven Eigenschaften, die Teflon^TM-Beschichtungen und ähnliche Beschichtungen zeigen, nach mehrmaligem Einfrieren, was zu einer Beschichtung führt, die geringe oder keine Eisverhütungsfähigkeit aufweist.
Zusätzlich besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Schützen der Passflächen der Luftfahrzeugskonstruktionsteile aus einer Aluminiumlegierung wie Außenhautpanele des Flügels und des Rumpfes, Versteifungen, (die folgendes umfassen, aber nicht darauf begrenzt sind, nämlich Holme, Spannten, Längsspannten, Rumpflängsholme, Rahmen, Schubbefestigungselemente, Klappenbefestigungselemente, usw.) Gelenke, Türen, usw., und der mechanischen Bauteile, die an den zuvor genannten Bauteilen befestigt sind. Darüber hinaus besteht ein Bedarf, zum Verbessern der Bereitstellungsverfahren/-systeme solcher Beschichtungen auf die Luftfahrzeugskonstruktionsteile aus einer Aluminiumlegierung, einschließlich Bauteile mit relativ großem Oberflächenbereich. Das US-Patent Nr. 6,475, 610 , deren Inhaber unter Bezugnahme Teil dieser Anmeldung bildet, offenbart solche Verfahren und nützliche Beschichtungen zum Verbessern des Korrosionsschutzes der Passflächen.
Was benötigt wird, ist eine beständige Oberflächenbeschichtung mit lang anhaltenden Eisverhütungseigenschaften, die bereitgestellt wird, um Oberflächen einschließlich Passflächen zu beschichten und zu schützen. Was ferner benötigt wird, ist eine Oberflächenbeschichtung mit Eisverhütungseigenschaften, die auf einfache Weise auf die Passflächen eines Luftfahrzeugs aufgebracht werden kann, und die eine effektive Feuchtigkeitsbarriere darstellt.
Das japanische Patent-Abstract, Vol. 0186, Nr. 82 (M-1729), 22. Dezember 1994 und die JP 06 270555A betreffen eine wärmebeständige Schutzschicht, die aus einem Polysiloxan/Harnstoff/Polyamid-Mehrfachblock-Copolymer zusammengesetzt ist.
Um ein Anhaftungsphänomen und Sperrphänomen zu vermeiden und um die Lagerstabilität zu erhöhen, wird eine wärmebeständige Schutzschicht, die aus einem durch eine bestimmte Formel dargestellten Polysiloxan/Harnstoff/Polyamid-Mehrfachblock-Copolymer zusammengesetzt ist, auf der rückwärtigen Oberfläche eines Trägers, der eine überbringbare Innenschicht aufweist, die auf der oberen Oberfläche des Trägers angeordnet ist, bereitgestellt.
Die US-A-4 950 728 betrifft ein thermisch stabiles Imid/Amid-Harnstoff/Siloxan-Block-Copolymer.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen auf ein Substrat mit einer Passfläche einer Beschichtung, die Polysiloxan enthält, vorzugsweise einer Beschichtung, die eine Polysiloxan(amid-ureid) enthält, die imstande ist, die Korrosion sowie die Ansammlung von Eis zu hemmen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Polysiloxan(amid-ureid), das eine beständige, lang anhaltende, korrosionsbeständige und eisverhütende Beschichtung bildet, wenn sie auf eine Passfläche eines Substrats ausgerichtet ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat mit einer Passfläche, die mit einer Beschichtung beschichtet ist, die aus einem Material hergestellt wird, das ein Polymer aufweist, das aus einer Zusammensetzung von zwei Bestandteilen: – (Bestandteil A) – (Bestandteil B) – gebildet ist, wobei der Bestandteil A durch die in (Ia) gezeigte Formel dargestellt wird:
und der Bestandteil B entweder durch eine in (Ib) oder in (Ic) gezeigte Struktur dargestellt wird:
wobei X ein in Formel (Id) gezeigtes Präpolymer ist:
wobei R₁, R₃, und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff; C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten;
und C₃ bis C₆ Heterocyclen;
A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; und vorzugsweise Methyl sind;
R₂, R₅, und R₆ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₁₀ Alkylen; Arylen und Heterocyclen;
wobei die Alkyle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Aryle halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Cycloaliphaten gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Heterocycle gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; und die Alkylaryle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können;
x eine Zahl von 1 bis etwa 10.000, vorzugsweise von 1 bis etwa 1.000, und besonders bevorzugt zwischen etwa 20 und etwa 200 ist; und, um ein, wie in Formel (Ie) gezeigt, Polysiloxan(amid-ureid) mit endständigen Aminogruppen zu ergeben: [X] – CYAN – [X] (1e)wobei X wie in (Id) gezeigt ist, CYAN von einem Diisocyanat
aus der Gruppe bestehend aus Alkyldiisocyanat, wobei der Alkylteil von C₁ bis C₁₀ ist, und nichtlinearem Aryldiisocyanat oder nichtlinearem heterocyclischem Diisocyanat abgeleitet ist, und Z von einer Dicarbonsäure abgeleitet ist, wobei die Hydroxygruppe jedes Carbonsäurebestandteils durch eine Halogenidkomponente, üblicherweise Chlorid, ersetzt wurde
Zumindest ein Teil der Dicarbonsäuren ist ausgewählt aus Fumarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalhalogeniden und Maleylhalogeniden, und noch bevorzugter aus Fumarylchloriden und Maleylchloriden. Anschließend wird die Komponente (Ie) mit einem olefinischen Säurehalogenid, das im Allgemeinen durch die in (If) gezeigte Formel dargestellt wird, wie:
umgesetzt,
wobei R₃ wie oben definiert ist, und R₅ aliphatisch, aromatisch; C₃ bis C₆ cycloaliphatisch; und C₃ bis C₆ heterocyclisch ist; wobei die Alkyle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Aryle halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Cycloaliphate gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Heterocycle gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; und die Alkylaryle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; wobei n 0 bis 10 ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a zeigt einen Grundbau eines Flügelpanels.
1b–1f zeigen vergrößerte Teilausschnitte von Bauteilansichten des Flügelpanels, worin Passflächen auftreten:
1g zeigt einen Abschnitt einer Rumpfaußenhaut, die an einem Abschnitt eines Rahmens befestigt ist.
2 ist ein Arbeitsablaufdiagramm für ein Verfahren der Erfindung, bei dem die Beschichtung auf eine künstlich gealterte Legierung aufgebracht wird.
3 ist ein Arbeitsablaufdiagramm für ein anderes Verfahren der Erfindung, das eine natürlich oder künstlich gealterte Legierung aufweist, die mit einer Vorbehandlung vor dem Beschichten versehen ist.
4 ist ein Arbeitsablaufdiagramm für ein Verfahren der Erfindung, das eine natürlich gealterte Legierung aufweist, die mit der Beschichtung der vorliegenden Erfindung und einer optionalen zweiten Beschichtung versehen ist.
5 ist ein Arbeitsablaufdiagramm für ein Verfahren der Erfindung, bei dem ein Bauteil entweder aus einer natürlich gealterter oder einer künstlich gealterter Legierung eine erste und eine optionale zweite Beschichtung aufweist, wobei ein Wärmebehandlungsschritt bei Raum- oder erhöhter Temperatur vorhanden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr ausführlicher in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden und sollte nicht als auf die hier ausgeführten Ausführungsformen begrenzt ausgelegt werden; stattdessen werden diese Ausführungsformen deshalb bereitgestellt, damit die Offenbarung eingehend und vollständig ist und dem Fachmann voll den Umfang der Erfindung übermittelt wird.
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Oberflächenbeschichtung zum Hemmen der Korrosion und der Bildung von Eis auf einer beschichteten Passfläche. Die Oberflächenbeschichtung ist besonders effektiv, wenn sie auf Aluminium-, Stahl-, Titan-, Glas-, Keramik- und Kohlenstoff-Kompositoberflächen aufgebracht wird, und kann zum Hemmen der Bildung von Eis an den Flug- und Passflächen von Luftfahrzeugen oder Weltraumfahrzeugen besonders nützlich sein. Die Beschichtung stellt ebenfalls einen effektiven Eis-Inhibitor dar, wenn sie bei einem breiten Spektrum von Substratmaterialien, die anders sind als die bevorzugten Aluminium-, Titan- oder Kohlenstoffkomposite, verwendet wird. Des Weiteren kann die Beschichtung als die primäre oder einzige Beschichtung der Passfläche verwendet werden, oder die Beschichtung kann als eine sekundäre Beschichtung verwendet werden, um eine andere Beschichtung zu überziehen.
Unter dem Begriff „Passflächen" werden zum Zwecke dieser Anmeldung die Schnittstellen aneinander stoßender oder anliegender Bauteile oder Anschlußbauteile verstanden, die ganz genau und dauerhaft in Bezug zu einander eingepasst werden, so dass der Ort der Schnittstelle nach der Montage im Grunde nicht auffindbar ist. Die Verwendung herkömmlicher Nassdichtungsmittel bei den Passflächen großer Luftfahrzeugskonstruktionsteile führt zu zusätzlichem Abfall, übermäßiger Auftragungszeit und Reinigungszeit, Erschwerungen bei Entsorgung von toxischem Abfall und zu erhöhten Kosten. Zusätzlich sind aus der Vergangenheit keine Versuche bekannt, bei denen die Polymerbeschichtung der vorliegenden Erfindung als korrosionsbesändige Dichtungsmittel der Passfläche verwendet wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat mit einer Passfläche, die mit einer Beschichtung beschichtet ist, die aus einem Material hergestellt wird, und Beschichtungsverfahren zum Aufbringen auf solch ein Substrat eines Materials, das ein Polysiloxan enthaltendes Polymer aufweist, vorzugsweise einer Beschichtung, die Polysiloxan(amid-ureid) aufweist, die imstande ist, die Korrosion sowie die Ansammlung von Eis an der Oberfläche des Substrats zu hemmen, und die aus einer Zusammensetzung von zwei Bestandteilen: – (Bestandteil A) – (Bestandteil B) – gebildet ist, wobei der Bestandteil A durch die in (Ia) gezeigte Formel dargestellt wird:
und der Bestandteil B entweder durch eine in (Ib) oder in (Ic) gezeigte Struktur dargestellt wird:
wobei X ein in Formel (Id) gezeigtes Präpolymer ist:
wobei R₁, R₃, und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff; C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten;
und C₃ bis C₆ Heterocyclen;
A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; und vorzugsweise Methyl sind;
R₂, R₅, und R₆ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₁₀ Alkylen; Arylen und Heterocyclen;
wobei die Alkyle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Aryle halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Cycloaliphate gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Heterocycle gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; und die Alkylaryle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können;
x eine Zahl von 1 bis etwa 10.000, vorzugsweise von 1 bis etwa 1.000 und besonders bevorzugt zwischen etwa 20 und etwa 200 ist; und, um ein, wie in Formel (Ie) gezeigt, Polysiloxan(amid-ureid) mit endständigen Aminogruppen zu ergeben: [X] – CYAN – [X] (Ie)wobei X wie in (Id) gezeigt ist, CYAN von einem Diisocyanat
aus der Gruppe bestehend aus Alkyldiisocyanat, wobei der Alkylteil von C₁ bis C₁₀ ist, und nichtlinearem Aryldiisocyanat oder nichtlinearem heterocyclischem Diisocyanat abgeleitet ist, und Z von einer Dicarbonsäure abgeleitet ist, wobei die Hydroxygruppe jedes Carbonsäurebestandteils durch eine Halogenidkomponente, üblicherweise Chlorid, ersetzt wurde
Zumindest ein Teil der Dicarbonsäuren ist ausgewählt aus Fumarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalhalogeniden und Maleylhalogeniden, und noch bevorzugter aus Fumarylchloriden und Maleylchloriden. Anschließend wird die Komponente (Ie) mit einem olefinischen Säurehalogenid, das im Allgemeinen durch die in (If) gezeigte Formel dargestellt wird, wie:
umgesetzt,
wobei R₃ wie oben definiert ist, und R_S aliphatisch, aromatisch; C₃ bis C₆ cycloaliphatisch; und C₃ bis C₆ heterocyclisch ist; wobei die Alkyle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Aryle halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Cycloaliphate gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Heterocycle gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; und die Alkylaryle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; wobei n 0 bis 10 ist.
Das Verhältnis von (Ie) zu (If) beträgt zwei Mol von (If) zu einem Mol von (Ie), was ein Produkt, wie in Formel (Ia) gezeigt, mit einer ungesättigten Komponente an den terminalen Enden der Moleküle ergibt, und das nun als Bestandteil A bezeichnet wird. Anschließend wird der Bestandteil A mit einem Bestandteil B, der wie in Formel (Ib) oder wie in Formel (Ic) gezeigt ist, in einem Verhältnis, das ein Mol vom A zu einem Mol vom B beträgt, und mit einem Platinkatalysator, wobei der Katalysator ein Platin-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex ist, umgesetzt, um die Passflächenbeschichtung zu ergeben; wobei der Platinkatalysator und der Bestandteil B von der United Chemical Technologies, Inc. (Bristol, PA) erhalten werden können und wobei m eine Zahl von 1 bis 1000 ist.
Die durch Formel (Ig) idealerweise dargestellte Reaktion umfasst eine Addition von
an die olefinische Doppelbindung, wie gezeigt:
Das Produkt der Reaktion (Ig), wie zuvor genannt, ist nun die Oberflächenbeschichtung, wobei A₁ und A₂ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen; Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten, und C₃ bis C₆ Heterocyclen; und vorzugsweise Methyl sind;
wobei die Alkyle linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Aryle halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Cycloaliphate gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können; die Heterocycle gesättigt oder ungesättigt, halogeniert oder nichthalogeniert sein können.
Das Start-Polysiloxan mit endständigen Aminogruppen, das von der United Chemical Technologies, Inc. (Bristol, PA) erhalten wird, weist die allgemeine Formel auf:
wobei R₁, R₂, R₃, R₄, A₁, A₂ und x wie oben definiert sind.
Das Dicarbonsäurehalogenid ist eine Dicarbonsäure von geringem Molekulargewicht, wobei die Hydroxygruppe jedes Carbonsäurebestandteils durch eine Halogenidkomponente, üblicherweise Chlorid, ersetzt wurde. Zumindest ein Teil des Dicarbonsäuredehalogenids ist vorzugsweise ausgewählt aus Fumarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalhalogeniden und Maleylhalogeniden, noch bevorzugter aus Fumarylchloriden und Maleylchloriden.
Um das bevorzugte Polymer herzustellen, werden zwei Mol des Polysiloxans mit endständigen Aminogruppen zuerst mit einem Mol eines Dicarbonsäurehalogenids umgesetzt, wodurch ein Polyamid-Zwischenprodukt (Formel (Id)) gebildet wird. Nach der Bildung des Polyamids werden zwei Mol des Polyamids mit einem Mol eines nichtlinearen Diisocyanat umgesetzt, wodurch das Polysiloxan(amid-ureid) der Formel (Ie) gebildet wird. Die Verwendung von Fumarylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden und Maleylhalogeniden als die Dicarbonsäurehalogenide und die Verwendung des nichtlinearen Diisocyanats ergibt ein Polysiloxan(amid-ureid) mit einer bestimmten nichtlinearen Orientierung. Somit enthält das resultierende Polymer (Ie) funktionelle Amidgruppen, funktionelle Harnstoffgruppen, und es ist in der Natur aufgrund der nichtlinearen Orientierung der Polymermoleküle eher amorph als kristallartig. Sowohl die Amidfunktionalität, die Harnstofffunktionalität als auch die Nichtlinearität des Polymers verbessern die Festigkeit oder die Eisverhütungseigenschaften des Polymers. Ferner erzeugen die Amid-/Harnstoffkomponenten via inter molekularer Wasserstoffbrückenbindungen die Kristallinität im Innern des Polymers, die in Verbindung mit der amorphen Natur des Polysiloxan und der Nichtlinearität der Dicarbonsäure oder des Diisocyanats ein schlagfestes Polymer mit verbesserten physikalischen Eigenschaften erzeugt.
Die Kombination des Bestandteils A und des Bestandteils B kann in purer Form durchgeführt werden, indem man den Bestandteil A und den Bestandteil B in zwei getrennten Behältern aufgenommen hat, z.B. in einer Spritzpistole, wobei der Katalysator in dem Bestandteil A (Formel (Ia)) enthalten ist. Durch Druckbeaufschlagen der Lösungen bis etwa 2500 psi (mit einem voreingestellten stöchiometrischen Verhältnis in jedem Behälter) und durch Zwingen, dass sich die beiden Bestandteile an der Düse einer Spritzpistole, wie einer Gusmer VH-3000 Pistole, bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, wobei die Temperaturen nicht 60°C überschreiten, vermischen, beginnt die Reaktion zwischen dem Bestandteil A und dem Bestandteil B direkt beim Vermischen und das Produkt setzt sich auf das Substrat als ein kohärenter Film ab. Für Vernetzungszwecke kann der Bestandteil B ein solches Gemisch von (Ib) und (Ic) enthalten, das (Ib) in geringfügigem Überschuss aufweist, wobei nach wie vor eine äquivalente Stöchiometrie von (Ia) zur Gesamtmenge von Hydridkomponenten aufrechterhalten wird. Als eine Alternative zu der Reaktion in purer Form können die Lösungen des A und B in einem Lösungsmittel, wie in einem Toluol/Methylenchlorid Gemisch (Verhältnis 1:1), gelöst werden und die entstehenden Lösungen werden an der Düse der Spritzpistole (so wie es in der Reaktion in purer Form geschehen ist) vermischt. Beim Auftragen auf das Substrat wird das Lösungsmittel verdunsten und ein kohärenter Film wird auf der Passfläche verbleiben.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung der Beschichtungen der vorliegenden Erfindung, die Polysiloxan aufweisen, um jegliche Luftfahrezugkonstruktionsteile, bei denen Passflächen vorhanden sind, wie Außenhautpanele des Flügels und des Rumpfs, Verfestigungen, Längsspannten, Holme, Befestigungselemente, Rahmen usw. zu beschichten. 1a zeigt eine Anordnung eines Flügelpanels eines Luftfahrzeugs 1 vor dem Anbringen der Aluminiumhäute. Die Panelanordnung 1 weist Beschläge auf, die in vergrößerten 1b–1f gezeigt sind. 1b zeigt eine Längsspannte 2, die an dem Außenhautpanel 7 des Flügels befestigt ist. 1c stellt bildlich eine Holmkappe 3 dar, die an dem Außenhautpanel 7 des Flügels befestigt ist. 1d zeigt ein, zwischen den Längsspannten 2 positioniertes, winkliges Schubbefestigungselement 4. 1e zeigt ein Klappenbefestigungselement 5, das benachbart zu einer Längsspannte 2 und einem Schubbefestigungselement 4 platziert ist. 1f zeigt ein mittiges Holmbefestigungselement 6, das an einem Abschnitt eines Außenhautpanels 7 des Flügels angebracht ist. Schließlich stellt 1g stellt bildlich einen Abschnitt einer Rumpfkonstruktion dar, die einen an der Außenhaut 7 des Rumpfs angebrachten Rahmen 8 zeigt. Die Passfläche dieser Bauteile werden vorzugsweise nach der Vervollständigung des normalen Fertigungszyklus aber vor der Endmontage „vorbeschichtet". Große Aluminiumabschnitte können ebenfalls während oder nach der Endmontage beschichtet werden.
2 zeigt ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird ein Bauteil aus einer künstlich gealterten Aluminiumlegierung optional vorbehandelt 11. Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt 12 und wird auf das optional vorbehandelte Bauteil aufgebracht 14. Der optionale Vorbehandlungsschritt, der in 2 bis 5 gezeigt ist, ist vorzugsweise ein Behandlungsschritt, der die Oberfläche des Substrats zum Beschichten, wie gewünscht, z.B. durch eine ZnNi-Behandlung, eine Cd-Blitzbehandlung oder einen Anodisierungsvorgang, vorbereiten würde. Das Bauteil 10 kann sich in seinem wärmebehandelten Endzustand befinden, oder auch nicht. Das Bauteil wird dann optional in einem Montageschritt 16 montiert.
3 zeigt ein alternatives Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem das Beschichtungsmaterial bereitgestellt wird 32 und vor einem optionalen Montageschritt des Bauteils 36 auf das natürlich gealterte Bauteil 30 aufgebracht wird. So wie in dem Verfahren von 2 kann das Bauteil optional vor dem Beschichtungsschritt 34 vorbehandelt werden 31.
4 zeigt ein anderes Verfahren der vorliegenden Erfindung. Ein Bauteil aus einer natürlich gealterten Aluminiumlegierung 50 wird optional vorbehandelt 51 und mit dem ersten Beschichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung 54, das bereitgestellt wurde 52, beschichtet. Optional wird ein zweites Beschichtungsmaterial bereitgestellt 56 und vorzugsweise als ein Überzug vor der optionalen Montage des Bauteils 64 auf die erste Beschichtung aufgebracht. Der Überzug kann einen Kleber, wie einen Haftkleber, aufweisen und kann vorzugsweise in einem verkapselten Zustand angewendet werden.
Das Bauteil 61 in 5 ist entweder eine künstlich gealterte oder eine natürlich gealterte Legierung in einem wärmebehandelten Endzustand. Das Bauteil wird optional vorbehandelt 62 und dann mit einer ersten Beschichtung 63, gefolgt von einer optionalen zweiten Beschichtung 65 beschichtet. Das Bauteil 61 wird dann bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur ausgehärtet 66. Optional wird, nachdem die zweite Beschichtung aufgebracht ist, eine Trennfolie 68 auf das Bauteil aufgebracht. Die Folie 68 wird vorzugsweise von dem Bauteil ohne Beeinträchtigen der Beschichtungen, vor dem optionalen Positionieren und Montieren des Teils 69, entfernt. Es ist besonders bevorzugt, dass zumindest eine, entweder die erste oder die zweite Beschichtung verkapselt ist.
Der Zweck der Benutzung eines nichtlinearen Diisocyanats, wie auch der der nichtlinearen Dicarbonsäuren, ist es dem resultierenden Polysiloxan(amid-ureid) eine insgesamt nichtlineare Orientierung zu verleihen, die zu einem Polymer führt, das mehr amorph und wenig kristallartig ist. Es können nichtlineare aliphatische oder aromatische Diisocyanate verwendet werden, wobei ortho- oder meta-orientierte aromatische Diisocyanate bevorzugt sind.
Die Funktionalität der Diisocyanate wird von den zweifachen Diisocyanatgruppen erlangt, die in einer nichtlinearen Beziehung rund um eine aliphatische oder aromtische Kohlenstoffstruktur angeordnet sind. Polyisocyanate, d.h. solche Verbindungen, die drei oder mehr Isocyanatgruppen aufweisen, können verwendet werden, um die Vernetzung des resultierenden Polysiloxan(amid-ureid) (Ic) zu steigern. Andererseits können die Diisocyanate unsubstituiert oder mit solchen Gruppen wie Alkylgruppe, Alkoxygruppe, Halogen, Benzylgruppe, A11ylgruppe, unsubstituierte oder substituierte Arylgruppe, Alkenylgruppe, Alkinylgruppe, Amidgruppe oder Kombinationen davon substituiert sein.
Beispiele akzeptierbarer Diisocyanate umfassen 1,5-Naphthalendiisocyanant, 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Tetraalkyldiphenylmethandiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, Butan-1,4-diisocyanat, Hexamethylen- 1,6-diisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexamethylen-1,6-diisocyanat, 2,4,4 Trimethylhexamethylen-1,6-diisocyanat, Tridinediisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Xylilendiisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 1,3-Trimethylendiisocyanat, Metaxylendiisocyanat, Decamethylen-1,10-diisocyanat, Cyclohexylen-1,2-diisocyanat, Cyclohexylen-1,4-diisocyanat, 1-Methylcyclohexan-2,4-diisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Heptamethylen-1,7-diisocyanat, 1,3-Cyclopentendiisocyanat, und 1,3-Cyclohexandiisocyanat, wobei die meisten davon sind von Aldrich^TM, Milwaukee, Wisconsin kommerziell erhältlich sind.
Die erfundenen Polysiloxan(amid-ureide) der vorliegenden Erfindung weisen mehrere funktionelle Aspekte auf, die zusammenwirken, um bessere, beständige und lang anhaltende Eisverhütungsmittel herzustellen, die Polysiloxan(amid-ureide) aufweisen, und die bei einem breiten Spektrum von Oberflächen verwendet werden können. Es wurde herausgefunden, dass die Harnstoffgruppen der Polysiloxan(amidureide) die Zerstörung der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen bewirken, wodurch die Bildung von Eis gehemmt wird, und die Anhaftung von Eis und Feuchtigkeit an den Polysiloxan(amid-ureide) ebenfalls sehr verringert wird, wenn die Polysiloxan(amid-ureide) als eine Beschichtungsschicht auf einem Substrat verwendet werden. Demzufolge bewirken die Eisverhütungseigenschaften des Polysiloxan(amid-ureid) erstens, dass die Bildung von Eis gehemmt wird und zweitens, dass die Neigung von Eis und Feuchtigkeit sich an einer beschichteten Oberfläche anzuhaften gehemmt wird. Der Polysiloxanabschnitt der Polymerkette ist hydrophob, wodurch Wasser sich nicht ohne weiteres „flächig verläuft", sondern zu Tröpfchenbildung neigt. Die Harnstoffkomponente verursacht durch das Schwachen der Wasserstoffbrückenbindungen der Wassermoleküle, dass das resultierende Eis eine schwache Struktur aufweist, wodurch verhindert wird, dass Wasser eine feste Eiskristallschicht auf einer Beschichtung aus den Polysiloxan(amid-ureiden) bildet, und somit ermöglicht wird, dass das Eis einfach von der Beschichtung abgebrochen werden kann.
Das Polysiloxan(amid-ureid) kann als eine Dauerbeschichtung bei einem breiten Spektrum von Oberflächen, insbesondere bei Metalloberflächen wie einer Aluminium- oder Titanoberfläche, angewendet werden. Da die Beschichtung durchgängig ist, kann Wasser die Beschichtung nicht durchdringen. Wie oben erwähnt, wird es geglaubt, dass das Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit in gesinterte Beschichtungen wie Teflon^TM, zur sukzessiven Verschlechterung eisphobischer Eigenschaften solcher gesinterter Beschichtungen führt. Bei dem erfundenen Polysiloxan(amid-ureid) gibt es keine ähnliche Verschlechterung.
Somit weisen die Polysiloxan(amid-ureide) der vorliegenden Erfindung Eisverhütungseigenschaften auf, die zuvor bei Polyamiden nicht gefunden worden sind. Ferner zeigen solche Verbindungen eine Degradationsbeständigkeit, die vorher bei Polyureiden nicht gefunden worden ist. Darüber hinaus zeigen solche Verbindungen eine physikalische Zähigkeit und Beständigkeit, die weder bei Polyamiden noch bei Polyureiden vorher gefunden worden sind.
Nachdem das exzellente eisphobische Verhalten der Polysiloxan(amid-ureide), von der vorhergehenden Diskussion, und seine Anwendbarkeit bei einer Passflächebeschichtung nachgewiesen wurde, wird zu dem Bestandteil A, der in der Passflächebeschichtung verwendet wird, die gleiche Chemie aufgenommen. Somit wird der Bestandteil A, wie zuvor definiert, den Vorteil der eisphobischen Eigenschaften des Polysiloxan(amid-ureid) übernehmen, und dadurch wird es ermöglicht, dass die Passflächenbeschichtung imstande ist, der Trennung angeschlossenet Teile aufgrund der hydrostatischen Kräfte, die beim Einfrieren von Wasser eintreten, zu widerstehen.
Anders gesagt, wird das Reaktionsprodukt des Vermischens des Bestandteils A und des Bestandteils B, d.h. die Addition von
an eine ungesättigte C=C-Komponente, z.B. einen doppelgebundenen oder dreifach gebundenen Kohlenstoff, wobei einer der Bestandteile, nämlich der Bestandteil A, das das Polysiloxan(amid-ureid) als seine Hauptkomponente aufweist, der entstehenden Beschichtung, die aus dem abgeleitetet ist, exzellente Wasser/Eis-Beständigkeit verleihen.
Ein bevorzugtes Dicarbonsäurehalogenid ist eine Dicarbonsäure von geringem Molekulargewicht, bei der der Hydroxy-Bestandteil jedes Carbonsäurebestandteils durch eine Halogenkomponente, üblicherweise Chlorid, ersetzt wurde. Zumindest ein Teil des Dicarbonsäurehalogenids ist vorzugsweise ausgewählt aus Fumarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalylhalogeniden und Maleylhalogeniden, und noch bevorzugter aus Fumarylchloriden und Maleylchloriden.
Um das bevorzugte Polymer der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden zuerst zwei Mol des Polysiloxans mit endständigen Aminogruppen mit einem Mol eines Dicarbonsäurehalogenids umgesetzt, wodurch ein Polyamid-Zwischenprodukt mit endständigen Aminogruppen (Formel (Ie)) gebildet wird. Nach der Bildung des Polyamids werden zwei Mol des Polyamids mit einem Mol eines nichtlinearen Diisocyanats umgesetzt, wodurch das Polysiloxan(amid-ureid) des Halogenids gebildet wird, und die Verwendung des nichtlinearen Diisocyanats ein Polysiloxan(amidureid) mit einer bestimmten nichtlinearen Orientierung ergibt. Demnach enthält das resultierende Polymer (If) funktionelle Amidgruppen, funktionelle Harnstoffgruppen und es ist in der Natur aufgrund der nicht linearen Orientierung der Polymermolektile eher amorph als kristallartig. Sowohl die Amidfunktionalität, die Harnstofffunktionalität als auch die Nichtlinearität des Polymers verbessern die Festigkeit oder die Eisverhütungseigenschaften des Polymers. Ferner erzeugen die Amid-/Harnstoffkomponenten via intermolekularer Wasserstoffbrückenbindungen, die Kristallinität im Innern des Polymers, die in Verbindung mit der amorphen Natur des Polysiloxans und der Nichtlinearität der Dicarbonsäure oder des Diisocyanats ein schlagfestes Polymer mit verbesserten physikalischen Eigenschaften erzeugt.
Das Polysiloxan(amid-ureid) ist besonders zur Verwendung bei Aluminiumoberflächen oder Titanoberflächen nützlich und stellt eine Beschichtung bereit, die verwendet werden kann, um die Bildung von Eis auf den Flugoberflächen eines Luftfahrzeugs zu verhindern. Die Nützlichkeit des Polysiloxan(amid-ureid) ist jedoch nicht auf Metalloberflächen begrenzt. Das Polysiloxan(amid-ureid) findet Verwendung als eine Beschichtung bei einem breiten Spektrum an Substraten, wie Stahl- und Kohlenstoffkomposite, und sogar Holz oder Asphalt, wobei etliche Anwendungen davon ohne Beziehung zum Luftfahrzeug sein können.
Es wird in Erwägung gezogen, dass die Polysiloxan enthaltenden Beschichtungen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit der Passfläche direkt in Kontakt kommen können, oder als zweite Beschichtung auf der ersten Beschichtung, wie eine korrosionshemmende Beschichtung, verwendet werden können. Diese bevorzugten korrosionshemmenden Beschichtungen sind jene, die imstande sind, den Durchtritt von Feuchtigkeit, Säuren oder Basen von den Umweltumgebungen unter Einsatzbedingungen zu dem Aluminiumsubstrat auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Somit sind solche Beschichtungen entweder hydrophobe Materialien und/oder Opfersubstanzen, z.B. SrCrO₄ oder andere Chromate, usw. Solche nützlichen Beschichtungen umfassen hydrophobe Beschichtunen, wie Polyethylen, Polyethylen/Tetrafluorethylencopolymere, Phenole, Epoxide, Polyimide, Polyurethane, Polyvinylchloride, Silicone und Novolake, mit oder ohne Chromatfüllstoffen.
Etliche hartbare, organische Beschichtungsmaterialien sind zugänglich und können in Verbindung mit dem vorliegenden Verfahren verwendet werden, um das Substratmaterial vorzubeschichten oder zu beschichten. Ein Beschichtungsmaterial dieses Typs weist ein Harz auf, das mit einem oder mehreren Plastomeren, anderen organischen Bestandteilen, wie Polytetrafluorethylen, und anorganischen Additiven, wie Aluminiumpulver und/oder Chromaten, wie Strontiumchromat, Bariumchromat, Zinkchromat und dergleichen, vermischt wird. Siehe z.B. US-Patente Nr. 6,475,610 ; 5,614,037 ; 6,274,200 ; 6,494,972 ; 5,944,918 ; und 5,858,133 .
Novolake sind Phenol-/Formaldehydpolymere, die durch Umsetzen von Phenol mit weniger als einer äquivalenten Menge von Formaldehyd (d.h. in einem Molverhältnis von ungefähr 1:0,8) in einer säurekatalysierten Reaktion gebildet werden. Dies ergibt ein flexibleres Polymer als der Standardphenolformaldehyd, das eine einfachere Handhabung und Anwendung ermöglicht, bevor es in einer späteren Stufe vernetzt wird. Somit können Novolake auf ein Substrat aufgebracht und später durch die Zugabe von z.B. Hexamethylentetramin vernetzt werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen die Herstellung der Passflächen von Luftfahrzeugkonstruktionsteilen, vorzugsweise von Bauteilen aus einer Aluminiumlegierung, und die folgende Diskussion wird solche Gegenstände weiter hervorheben. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Bauteile wie Außenhautpanele des Flügels und Außenhautpanele des Rumpfs, Gelenke, Türen usw. beschränkt, und ist stattdessen breiter anwendbar. Seine Anwendung bei Luftfahrzeugkonstruktionsteilen bietet jedoch besondere Vorteile. Die Verfahren und Verbindungen der vorliegenden Erfindung hemmen in keiner Weise die optimale Leistung der Legierungsbauteile. Im Gegenteil ermöglichen die vorliegenden Verfahren, dass die Bauteile ihre optimalen mechanischen und metallurgischen Eigenschaften beibehalten, während äquivalente und/oder verbesserte Levels des Korrosionsschutzes und der Druckbeaufschlagung bereitgestellt werden, ohne dass die Nachteile, die mit einer Nassdichtungsmittelanwendung verbunden sind, auftretten. In der Tat wird die vorliegende Erfindung als nützlich bei Aluminiumlegierungen, Eisenlegierungen und nichtmetallischen Materialien, die Keramik-, Epoxy-, Glass-, Holz-, kohlenstoffhaltige Materialien usw. umfassen, in Betracht gezogen.
„Aluminiumlegierung” oder „Aluminiumbasis", wie hier verwendet, bedeutet, dass die Legierung mehr als 50 Gew.-% Aluminium aber weniger als 100 Gew.-% Aluminium aufweist. Üblicherweise weist die Aluminiumlegierung von etwa 85 bis etwa 98 Gew.-% Aluminium auf, wobei der Rest legierende Bestandteile und eine kleine Menge von Verunreinigung sind. Die legierenden Bestandteile werden in genau kontrollierten Mengen zugegeben, um, wie vorherzusehen war, die Eigenschaften der Aluminiumlegierung zu modifizieren. Die legierenden Bestandteile, die in Kombination zu Aluminium zugegeben werden, um seine Eigenschaften zu modifizieren, umfassen z.B. Magnesium, Kupfer und Zink sowie andere Elemente. Zusätzliche korrosions- und wärmebeständige Legierungen, die zum Verwenden mit den Beschichtungen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, umfassen Monel 400, Monel K-500, A-286 und Inconel 600, und rostfreier Stahl, wie 302, 303, 304, 305, 410, 416, 430, Custom 450 und 17–4 PH.
In einer Ausführungsform ist die Aluminiumlegierung wärmebehandelbar. Für Luftfahrzeugkonstruktionsteile mit Passflächen, wie Außenhautpanele des Flügels und des Rumpfs, Versteifungen, Rahmen, Türen, Gelenke usw., ist es bevorzugt, dass die Passflächen solcher Bauteile nach der Vervollständigung des normalen Fertigungszyklus, jedoch vor der Endmontage „vorbeschichtet" werden, obwohl die Beschichtung großer Aluminiumabschnitte ebenfalls während oder nach der Endmontage durchgeführt werden kann. Das Bauteil, wie ein Außenhautpanel des Flügels oder ein Außenhautpanel der Flügelversteifung, wie eine Längsversteifung, wird zuerst in einer gewünschten Form hergestellt. Die Legierungsbestandteile werden derart ausgewählt, dass die hergestellte Form bearbeitet werden kann, um einen relativ nachgiebigen Zustand zu bekommen, vorzugsweise durch dessen Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur für einen Zeitraum, und danach durch dessen Abschrecken auf eine niedrigere Temperatur. Dieses Verfahren wird als „Lösungswärmebehandlung" oder „Lösungsglühen" bezeichnet. Bei dem Lösungswärmebehandlungsverfahren/Lösungsglühverfahren werden gelöste Bestandteile in der Legierungsmatrix aufgelöst (daher: Lösungsbehandlung) und sie werden in der Lösung durch rasches Abschrecken festgehalten, und die Matrix selbst wird gleichzeitig gehärtet.
Nachdem das Bauteil lösungsbehandelt/lösungsgeglüht ist, kann es ferner bearbeitet werden, um seine Festigkeit um ein Mehrfaches zu erhöhen, so dass es die gewünschten hochfesten Eigenschaften aufweist. Solch eine weitere Bearbeitung, üblicherweise durch ein Ausscheidungshärte/Alterungsverfahren, kann entweder durch Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur für einen Zeitraum (bezeichnet als künstliche Alterung) oder durch Halten bei Raumtemperatur für einen längeren Zeitraum (bezeichnet als natürliche Alterung) durchgeführt werden. Gemäß der Terminologie des Aluminiumverbandes erzeugen verschiedene künstliche Alterungen, Aushärten mit anschließendem Auslagern (manche zusammen mit dazwischen liegender Verformung oder Kaltverformung) die T6, T7, T8, oder T9 Grundhärtezustände. Eine natürlich alternde Ausscheidungsbehandlung erzeugt die T3 oder T4 Grundhärtezustände. Die Terminologie des Aluminiumverbands für Wärmebehandlungen und Legierungstypen und dergleichen werden durch einen Fachmann auf dem Gebiet der Metallurgie verstanden und werden hier verwendet. Manche Legierungen benötigen eine künstliche Alterung und andere Legierungen können entweder auf die eine oder auf die andere Art gealtert werden. Die behandelten Bauteile der vorliegenden Erfindung werden üblicherweise aus beiden Materialtypen hergestellt.
Bei beiden Alterungstypen tritt eine Festigkeitssteigerung als Ergebnis der Bildung von zweitphasiger Partikel, üblicherweise bezeichnet als Ausscheidungen, in der Aluminiumlegierungsmatrix auf. Zusammengefasst werden alle Verfahrensschritte, die zu der Festigkeitssteigerung führen, im Allgemeinen als „Wärmebehandlung" bezeichnet, wobei das Bauteil einer oder mehrerer Behandlungen bei einer erhöhten Temperatur für eine Zeitdauer ausgesetzt wird. Die Erhitzungsgeschwindigkeiten und Abkühlungsgeschwindigkeiten werden so ausgewählt, um die Erzeugung der gewünschten Endeigenschaften zu begünstigen. Die Temperaturen, Zeiten und andere Parameter, die benötigt werden, um besondere Eigenschaften zu erzielen, sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Aluminiumlegierungen und Metallurgie bekannt.
Die Legierung 7150 ist eine spezielle, künstlich gealterte Aluminiumlegierung von besonderem Interesse für Anwendungen bei Luftfahrzeugkonstruktionsteilen. Die Legierung 7150 weist eine Zusammensetzung von etwa 2,2 Gew.-% Kupfer, etwa 2,3 Gew.-% Magnesium, 6,4 Gew.-% Zink, etwa 0,12 Gew.-% Zirkonium auf, wobei der Rest Aluminium und geringfügiger Verunreinigungen ist. Andere geeignete Legierungen umfassen, sind aber nicht auf diese begrenzt, 2000, 4000, 6000 und 7000 Serien wärmebehandelbarer Aluminiumlegierungen. Die Legierung 7150 ist von mehreren Aluminiumgesellschaften, einschließlich ALCOA, Reynolds, Pechiney und Kaiser kommerziell erhältlich.
Nachdem das Bauteil in einer gewünschten Form hergestellt ist, wird die Legierung 7150 vollständig lösungsbehandelt/lösungsgeglüht, um eine Zugfestigkeit von etwa 42.000 Pfund pro Quadratzoll (psi) und eine Streckgrenze von etwa 24.000 psi zu erhalten, wobei eine äußerste Dehnung etwa 12% oder je nach Bedarf beträgt. Dieser Zustand wird üblicherweise nach der Fertigungsbearbeitung der Bauteile, das die spanende Formgebung, Schmieden oder sonstige Verformung des Bauteils in die gewünschte Form umfasst, erhalten. Dieser Zustand wird hier als „unbehandelter Zustand" bezeichnet, also solcher, der dem Alterungs-/Ausscheidungswärmebehandlungsendzyklus vorausgeht, welcher benötigt wird, um die Festigkeit und andere Eigenschaften des Materials zu optimieren. Das Bauteil kann mehrfachen Verformungsvorgängen ausgesetzt werden und es wird regelmäßig, wenn erforderlich, vor der Verfestigung, vor dem Aushärten mit anschließendem Auslagern wieder gehärtet. Nach dem Verformen (und optional Wiederhärten) kann die Legierung 7150 bei einer Temperatur von etwa 250°F für etwa 24 Stunden wärmebehandelt werden.
Eine alternative zweistufige Wärmebehandlung kann angewendet werden. Diese Behandlung umfasst eine erste Wärmebehandlung des Bauteils bei einer Temperatur von etwa 225°F für etwa 6 bis 8 Stunden. Die Temperatur wird danach von etwa 250°F bis 350°F für einen Zeitraum von etwa 6 bis 10 Stunden erhöht, gefolgt von Abkühlen bei der Umgebungsluft. Dieser Endzustand der Wärmebehandlung, bezeichnet als Zustand T77511, erzeugt eine Festigkeit von etwa 82.000 psi bis 89.000 psi in der Legierung 7150, die für Anwendungen bei Luftfahrzeugkonstruktionsteilen geeignet ist.
Es ist selbstverständlich, dass zusätzliche optionale Vorbehandlungsschritte, wie eine ZnNi-Behandlung, eine Cd-Blitzbehandlung oder ein Anodisierungsvorgang in die zuvor beschriebenen bevorzugten Verfahren geschoben werden können. In einem besonders bevorzugten optionalen Vorbehandlungsschritt wird das Bauteil zunächst optional chemisch geätzt, splittbestrahlt oder auf andere Weise behandelt, um seine Oberfläche aufzurauen, und danach wird es in einer Chromsäurelösung anodisiert. Die Chromsäurelösung ist kommerziell erhältlich oder sie wird durch Auflösen von Chromtrioxid in Wasser hergestellt. Die Chromsäurelösung weist vorzugsweise eine Konzentration von etwa 4% Chromat in Wasser und ferner eine Temperatur von etwa 90°F bis 100°F auf. Der Gegenstand oder das Bauteil wird, um anodisiert zu werden, in der leicht gerührten Chromsäurelösung bei einer angelegten elektrischen Spannung von etwa 18 Volt bis 22 Volt zur Anode. Das Anodisieren wird vorzugsweise für etwa 30 Minuten bis etwa 40 Minuten fortgeführt, wobei festgestellt wurde, dass kürzere Zeiten ausreichend sind. Der Anodisierungsvorgang erzeugt eine stark haftende Oxidoberflächenschicht auf dem Gegenstand aus der Aluminiumlegierung von etwa 0,0001 Zoll bis 0,0003 Zoll, wobei die Oberflächenschicht die Anhaftung der anschließend aufgetragenen ersten organischen Beschichtung begünstigt.
Der optionale Anodisierungsprozess, vorzugsweise in Chromsäure, der vor der Aufbringung der Beschichtung durchgeführt wird, dient dazu, eine starke chemische und mechanische Bindung der organischen Beschichtung zu dem Gegenstandssubstrat aus der Aluminiumlegierung zu fördern. Die Bindung wird offensichtlich sowohl durch physikalisches, mechanisches Ineinandergreifen als auch durch chromat-aktivierte chemische Bindungseffekte gefördert. Um den physikalischen, mechanischen Effekt des Ineinandergreifens zu erhöhen, wird die anodisierte Oberfläche nach dem Anodisierungsprozess nicht gegen weiteres Eindringen von Wasser chemisch abgedichtet. Wenn eine erste Beschichtung auf den Passflächen gewünscht ist, so dient eine ausgehärtete organische Beschichtung dazu, die anodisierte Oberfläche abzudichten.
Wie es in dem gleichzeitig anhängigen und allgemein übertragenen US-Patent-Nr. 6,475,610 dargelegt ist, wird das erste Beschichtungsmaterial, das zuvor beschrie ben ist, vorzugsweise als etwa 100%-ige dünnflüssige feste Lösung oder „pures" Material bereitgestellt, so dass es leicht und gleichmäßig aufgebracht werden kann. Die übliche Funktion des Beschichtungsmaterials ist, das unedle Metall auf dem sie aufgebracht wird, vor der Korrosion einschließlich z.B. vor konventioneller elektrolytischer Korrosion, galvanischer Korrosion und Spannungskorrosion, zu schützen. Das bevorzugte erste Beschichtungsmaterial ist eine Formulierung, die im Wesentlichen eine organische Zusammensetzung aufweist, aber sie kann ebenfalls Additive enthalten, um die Eigenschaften der Endbeschichtung zu verbessern. Die Beschichtung kann ebenfalls wünschenswert zunächst in einer Trägerflüssigkeit aufgelöst und verkapselt werden. Nach der Aufbringung wird das Beschichtungsmaterial einer umweltbedingten Änderung der Temperatur und/oder dem Druck ausgesetzt, um die Verkapselung zu brechen. Die Beschichtung wird dann der Substratoberfläche des Bauteils freigegeben, wo sie anschließend ausgehärtet wird, um strukturelle Änderungen im Innern der organischen Beschichtung zu bewirken, üblicherweise vernetzende organische Moleküle, um die Anhaftung und Kohäsion der Beschichtung zu verbessern.
Der Montageschritt spiegelt einen der Vorteile der vorliegenden Erfindung wider. Wenn die Beschichtungen vor der Montage nicht auf das Bauteil aufgebracht wären, wäre es erforderlich, ein dickflüssiges Nassdichtungsmittel auf die Passflächen aufzubringen, um die kontaktierenden Oberflächen, während die Anschlussbauteile entweder montiert, zusammengefügt oder angeschlossen werden, zu beschichten. Das Nassdichtungsmittel ist potentiell toxisch für die Arbeiter, verschmutzend und es ist schwierig mit ihm zu arbeiten, und es macht eine großflächige Reinigung (sowohl von Geräten als auch den ungeschützten Oberflächen des resultierenden Luftfahrzeugsabschnitts) mit kaustischen chemischen Lösungen nach dem Einbau des Bauteils, nötigt. Es wird sogar beobachtet, dass die Anwesenheit von Resten des Nassdichtungsmittels die Anhaftung von später aufgebrachtem Lack oder anderen Deckanstrichen auf den montierten Bauteilen hemmt. Die vorliegende Beschichtung überwindet dagegen diese Probleme, zusammen mit dem Bereitstellen einer besseren Isolierung gegen Feuchtigkeit. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Nassdich tungsmittel während des Einbaus und des folgenden Zusammenfügens und der Montage nicht benötigt oder verwendet.
Es ist ferner höchst vorteilhaft, die schützende Oberflächenbeschichtung der vorliegenden Erfindung bei den Luftfahrzeugkonstruktionsteilen aus einer Aluminiumlegierung anzuwenden, um die teilautomatisierte Montage und Inspektion zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung erhöht ferner die Integrität, die Konsistenz und die Leistung der Passflächen und der anderen Oberflächen eines Luftfahrzeuges, sowie verbessert sie die Lagerung vorhandener Teile, die allgemeine Handhabung, die Installation und die Montage, wobei sie auch die Zeit des Herstellungszyklus reduziert. In Kürze, erlaubt die vorliegende Erfindung, dass die beschichteten Bauteile alle mechanischen und metallurgischen Eigenschaften beibehalten, und dass der benötigte Grad des Korrosionsschutz erreicht wird, ohne dass eine der Nachteile der konventionellen Korrosionsbehandlungen mit Nassdichtungsmitteln auftritt.
Die folgenden Beispiele dienen nur der weiteren Illustration von Aspekten der vorliegenden Erfindung und sollten nicht als begrenzend für die Erfindung ausgelegt werden.
BEISPIEL 1
Die Reaktion zwischen einem in Methylenchlorid aufgelösten Polysiloxan mit endständigen Aminogruppen von hohem Molekulargewicht, mit einem tertiären Amin, z.B. Triethylamin als ein Säureakzeptor, und Fumarylchlorid in einem Molverhältnis von 2:1 führt zur Bildung eines Poly(siloxandiamid) mit endständigen Aminogruppen.
Das tertiäre Aminhydrochlorid wurde abfiltriert und das resultierende Diamin wurde mit Toluol-2,4-diisocyanat in einem 1:1 Molverhältnis von Diamin zu Diisocyanat umgesetzt, wodurch ein Polysiloxan(amid-ureid) mit einer sich wiederholenden Transstruktur an der Doppelbindung der Fumarylkomponente gebildet wird. Das Verhältnis von Poly(siloxanamid) mit endständigen Aminogruppen zum Isocyanat wird durch die Funktionalität des Isocyanats vorgeschrieben, d.h. ein Triisocyanat, benötigt zwei Mol Poly(siloxanamid) zu einem Mol Triisocyanat.
BEISPIEL 2
In einen zwei Liter Dreihalsrundkolben wurde ein Mol Fumarylchlorid, das in 300 ml Methylenchlorid gelöst wurde, gegeben. Eine trockene und inerte Atmosphäre wurde mittels eines Trocknungsrohrs und Stickstoffbegasung erhalten. Zu dieser Lösung wurden langsam und unter Rühren zwei Mol α,ω-diaminopolysiloxan, MW 26.000, das in 500 ml Methylenchlorid gelöst wird, und das ferner zwei Mol Triethylamin als ein Säureakzeptor aufweist, zugegeben. Nachdem die Zugabe vervollständigt wurde, wurde das Gemisch auf 50°C für eine Stunde erhitzt und das Aminhydrochlorid wurde abfiltriert, wobei das Fumarylpolyamid mit endständigen Aminogruppen in der Lösung verbleibt. Ein Mol Polyamid wurde zu einem Mol 2,4-Toluoldiisocyanat zugegeben, welches in 100 ml Methylenchlorid gelöst wird, wobei die Zugabe mit Vorsichtmaßnahmen, um eine trockene, inerte Atmosphäre aufrechtzuerhalten, durchgeführt wurde. Nachdem die Reaktion für 24 Stunden bei Raumtemperatur fortgeführt wurde, war die Methylenchloridlösung des Polysiloxan(amidureid) bereit, um als ein Beschichtungsmaterial auf ein Substrat, das einen Schutz gegen Eis benötigt, aufgebracht zu werden. Das ist Probe C, die bei der Eis-Prüfung, die in der Tabelle 1 unten gezeigt ist, verwendet wird.
BEISPIEL 3
Ein Mol Succinylchlorid, ein Mol Fumarylchlorid und vier Mol Polydimethylsiloxan mit endständigen Aminogruppen wurden zu Polyamiden mit einem Transamidbestandteil rund um die Doppelbindung der Fumarylkomponente und einem linearen Amidbestandteil rund um die Einzelbindung der Succinylkomponente umgesetzt. Somit kann die Linearität des Polyamids vor der Reaktion mit dem Diiso cyanat dadurch eingestellt werden, dass die relativen Mengen von gesättigtem und ungesättigtem Säurehalogenid, d.h. die relativen Mengen von Fumarylchlorid im Vergleich zum Succinylchlorid, gesteuert werden.
BEISPIEL 4
Zwei Mol Fumarylchlorid und ein Mol Polydimethylsiloxan mit endständigen Polyaminen wurden umgesetzt. Das Produkt wurde mit zwei Mol Polydimethylsiloxan mit endständigen Butylaminen umgesetzt. Das Produkt wurde dann mit einem Mol Toluol-2,4-diisocyanat umgesetzt, wodurch ein Polysiloxan(amid-ureid)-Blockcopolymer erzeugt wird.
BEISPIEL 5
Zwei Mol α,ω-Diaminopolydimethylsiloxan (MW 26.000) wurde mit einem Mol Fumarylchlorid unter Bedingungen, die in Beispiel 2 beschrieben sind, umgesetzt, wodurch ein erstes Produkt gebildet wird. Ein Mol Toluol-2,4-diisocyanat wurde mit zwei Mol α,ω-Diaminpolydimethylsiloxan (MW 2,300) unter Bedingungen, die in Beispiel 2 beschrieben sind, umgesetzt, wodurch ein zweites Produkt gebildet wird. Diese Produkte (jeweils mit endständigen Aminogruppen) wurden dann mit zwei Mol Fumarylchlorid umgesetzt, wodurch ein Amidureid-Block-Copolymer erzeugt wird. Das ist Probe D, die bei der Eis-Prüfung, die in Tabelle 1 gezeigt ist, verwendet wird. Siehe unten.
BEISPIEL 6
Um den Bestandteil A herzustellen, wurden zwei Mol α,ω-Diaminpolysiloxan in einem Liter Methylenchlorid, das zwei Mol eines tertiären Amins wie Triethylamin als ein Säurenakzeptor enthält, gelöst, und ein Mol eines Säurehalogenids, wie Fumarylchlorid, unter einer inerten Atmosphäre zu dem Diaminpolysiloxan zugegeben. Nachdem die Zugabe vervollständigt war, wurde das Gemisch auf 50°C für eine Stunde erhitzt und das Aminhydrochlorid wurde abgefiltert, wobei das Fumarylpolyamid mit endständigen Aminogruppen in der Lösung verbleibt. Zwei Mol Polysiloxanamid mit endständigen Aminogruppen wurden dann zu einem Mol eines Diisocyanats, wie 2,4-Toluoldiisocyanat, unter inerten Atmosphärenbedingungen zugegeben. Nachdem die Reaktion für 24 Stunden bei Raumtemperatur fortgeführt wurde, wurde das resultierende Polysiloxan(amidureid) mit endständigen Aminogruppen für die Reaktion mit einem ungesättigten Säurehalogenid, wie Acryloylchlorid oder Methacryloylschlorid oder Vinylbenzoylchlorid bereit.
Zwei Mol des ungesättigten Säurechlorids wurden zu einem Mol des Polysiloxan(amid/ureid) mit endständigen Aminogruppen in Gegenwart von einem tertiären Amin als ein Säureakzeptor zugegeben. Nachdem die Zugabe des Säurechlorids zu dem Polysiloxan(amid/ureid) mit endständigen Aminogruppen vervollständigt war, wurde das Aminohydrochlorid abfiltriert und das resultierende Amidpolysiloxan(amid/ureid) mit endständigen Vinylgruppen wurde nun zum Bestandteil A und war bereit, um entweder in der Lösung oder als ein pures Material nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum verwendet zu werden.
BEISPIEL 7
Die Kombination des Bestandteils A und des Bestandteils B kann in einer puren Form auf eine Passfläche oder jede andere Oberfläche dadurch durchgeführt werden, dass man den Bestandteil A und den Bestandteil B in zwei getrennten Behältern einer Spritzpistole hat, wobei der Katalysator in dem Bestandteil A gelöst wird. Der Katalysator ist ein Platindivinyltetramethyldisiloxankomplex (erhalten von der United Chemical Technologies, Inc. – Bristol, PA). Der Bestandteil B, ein Polysiloxan mit endständigen Wasserstoffen oder ein Polyhydrosiloxan (mit Wasserstoff, der entlang der Polymerkette mit dem Silicium verknüpft ist, kann von der United Chemical Technologies, Inc. oder der Dow Chemical Co., Midland, MI erhalten werden).
Durch Erhitzen der Lösungen auf 60°C und Druckbeaufschlagen der Lösungen bis etwa 2500 psi (mit einem voreingestellten stöchiometrischen Verhältnis in jedem Behälter) und durch Zwingen der Bestandteile sich an der Düse einer Spritzpistole, wie einer Gusmer VH-3000 Pistole, bei der erhöhten Temperatur zu vermischen, beginnt die Reaktion zwischen dem Bestandteil A und dem Bestandteil B sofort beim Vermischen und das Produkt setzt sich als ein kohärenter Film auf das Substrat ab. Für Vernetzungszwecke kann der Bestandteil B ein solches Gemisch von (Ic) und (Ib) enthalten, das (Ic) in einem geringfügigen Überschuss aufweist, wobei es nach wie vor eine äquivalente Stöchiometrie von (Ia) (Bestandteil A) zu der Gesamtmenge der Wasserstoffkomponente (Bestandteil B) beibehalten wird. Alternativ zu der puren Reaktion, können die Lösungen des Bestandteils A und Bestandteils B in einem Lösungsmittel, wie einem Toluol/Methylenchlorid-Gemisch (Verhältnis 1:1), aufgelöst werden, und die entstehenden Lösungen können an der Düse der Spritzpistole, (sowie es bei der Reaktion in purer Form geschehen ist) vermischt werden. Bei dem Absetzen auf das Substrat wird das Lösungsmittel sich verflüchtigen und ein kohärenter Film wird auf der Passfläche verbleiben.
BEISPIEL 8
Die Prüfungen der Eisanhaftung wurden durch Einfrieren von Eis zwischen zwei Oberflächen bei einer Temperatur, die durch ein Instron-Messgerät kontrolliert wird, und dann Voneinanderwegbewegen der Oberflächen, bis das Eis einen kohesiven Bruch oder einen Anhaftungsbruch erreicht, durchgeführt. Gemäß diesem Prüfverfahren wird eine obere Aluminiumplatte und eine untere Aluminiumplatte direkt gegenüberliegend zueinander und zugewandt zueinander angeordnet. Die untere Platte wird mit einer Dichtungsschicht beschichtet. Dann wird das Wasser zwischen die obere Platte und die Beschichtungsschicht angebracht, wobei es ermöglicht wird, dass das Wasser in eine feste Eisschicht in einem temperaturgesteuerten Raum, der auf 20°F gekühlt wird, eingefroren wird. Die Aluminiumplatten werden bei einer Geschwindigkeit von 0,02 Zoll/Min. von einander unter sorgfältig gemessenen Bedingungen auseinandergezogen, bis sich das Eis von einer der Oberflächen trennt oder einen Anhaftungsbruch erleidet. Die Zugspannung bei der Trennung wird notiert. Der Typ des Eisbruchs (adhäsiv im Vergleich zu kohäsiv) wird ebenfalls notiert. Für dieses Beispiel wurden vier unterschiedliche Substanzen in dem temperaturgesteuerten Instron^TM-Testgerät überprüft. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 unten gezeigt. Die Proben waren wie folgt:
A: Silikon Kautschuk

MW = annährend 500.000

n = annährend 4600 MW

Oberfläche	Dicke des Eises (inch)	Bruchkraft (lb/inch²)	Anzahl Versuche	Standardabweichung	Adhäsiver Bruch/ kohäsiver Bruch (%)
A	0,03 0,01	7 5	3 3	3,4 0,6	100/0 100/0
B	0,03 0,01	91 9	5 3	52,8 10,1	10/90 97/3
C	0,03 0,01	5 10	3 4	0,58 2,6	100/0 100/0
D	0,03 0,01	0 2	3 3	0 2,6	100/0 100/0

Wie gezeigt, weisen die Proben C und D, die Polysiloxan(amid-ureid) aufweisen, sehr positive Eigenschaften der Eisablösung auf, die sich bei entsprechend 5 lb/inch² und 0 lb/inch² für Eisdicke von 0,03 inch, und 10 lb/inch² und 2 lb/inch² für Eisdicke von 0,01 inch ablösen. Es ist anzumerken, dass die Silikonkautschukbeschichtung A sehr positive Eis abstoßende Eigenschaften aufweist, aber das Silikonharz keine harte Beschichtung bildet und sie ist demnach für die Anwendung bei Oberflächen eines Luftfahrzeugs usw. ungeeignet. Die Polysiloxan(amid-ureide) der vorliegenden Erfindung zeigen erheblich bessere Eis abstoßende Eigenschaften im Vergleich mit den fluorinierten Siloxanproben, die üblicherweise als hocheisphob gelten.
Dem Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung werden anhand der in der obigen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen präsentierten Lehren vieler Modifikationen und anderer Ausführungsformen der Erfindung einfallen. Es versteht sich deshalb, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinn verwendet und sollen nicht einschränken.

Claims

Beschichtung zur Verwendung auf einer Oberfläche eines Bauteils, wobei die Beschichtung ein Polymer aufweist, das einen Bestandteil A und einen Bestandteil B enthält, wobei der Bestandteil A eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
und wobei der Bestandteil B eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
oder eine Verbindung, die die folgende Formel aufweist:
wobei X ein Präpolymer ist, das die folgende Formel aufweist:
wobei R₁, R₃, und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff; C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; R₂, R₅ und R₆ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₁₀ Alkylen; Arylen und Heterocyclen; m und x jeweils eine Zahl von 1 bis etwa 10.000 ist; CYAN von einem Diisocyanat
abgeleitet ist; und Z von einem Dicarbonsäurehalogenid
abgeleitet ist.
Beschichtung nach Anspruch 1, wobei das Diisocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkyldiisocyanat, wobei der Alkylteil von C₁ bis C₁₀ ist; nichtlinearem Aryldiisocyanat; und nichtlinearem heterocyclischem Diisocyanat.
Beschichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil des Dicarbonsäurehalogenids ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fumarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalhalogeniden und Maleylhalogeniden.
Beschichtung nach Anspruch 1, wobei das Bauteil ein Luftfahrzeugbauteil aufweist.
Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Bauteils eine Passfläche aufweist.
Substrat, das eine mit einer Beschichtung beschichtete Oberfläche aufweist, wobei die Beschichtung ein Polymer aufweist, das einen Bestandteil A und einen Bestandteil B enthält, wobei der Bestandteil A eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
und wobei der Bestandteil B eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
oder eine Verbindung, die die folgende Formel aufweist:
wobei X ein Präpolymer ist, das die folgende Formel aufweist:
wobei R₁, R₃ und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff; C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; R₂, R₅ und R₆ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₁₀ Alkylen; Arylen und Heterocyclen; m und x jeweils eine Zahl von 1 bis etwa 10.000 ist; CYAN von einem Diisocyanat
abgeleitet ist; und Z von einem Dicarbonsäurehalogenid
abgeleitet ist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Diisocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkyldiisocyanat, wobei der Alkylteil von C₁ bis C₁₀ ist; nichtlinearem Aryldiisocyanat; und nichtlinearem heterocyclischem Diisocyanat.
Substrat nach Anspruch 6, wobei zumindest ein Teil des Dicarbonsäurehalogenids ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Furmarylhalogeniden, Succinylhalogeniden, Phthaloylhalogeniden, Terephthalhalogeniden und Maleylhalogeniden.
Substrat nach Anspruch 6, wobei der Dicarboxylbestandteil ausgewählt ist aus Fumarylkomponenten, Maleylkomponeneten, gesättigten C₄ bis C₈ Dicarboxylkomponenten und teilweise gesättigten C₄ bis C₈ Dicarboxylkomponenten.
Substrat nach Anspruch 6, wobei mehr als annährend 50 Mol.-% des Dicarboxylbestandteils des Polymers Fumarylkomponente aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei mehr als annährend 80 Mol.-% des Dicarboxylbestandteils des Polymers Fumarylkomponente aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und Phenylkomponenten.
Substrat nach Anspruch 6, wobei zumindest einer von R₁ und R₂ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus halogenierten Alkylen und halogenierten Arylen.
Substrat nach Anspruch 6, wobei A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, und Phenylkomponenten.
Substrat nach Anspruch 6, wobei zumindest einer von A₁ und A₂ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus halogenierten Akylen, halogenierten Arylen, halogenierten Alkylarylen, halogenierten Cycloaliphaten und halogenierten Heterocyclen.
Substrat nach Anspruch 6, wobei der Diisocyanatbestandteil ein aromatisches Diisocyanat aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei der Diisocyanatbestandteil Toluol-2,4-diisocyanat aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei der Diisocyanatbestandteil ein gesättigtes aliphatisches Diisocyanat aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei x eine Zahl von 1 bis etwa 1000 ist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei x eine Zahl von etwa 20 bis etwa 200 ist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat ein Luftfahrzeugbauteil aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei die Oberfläche eine Passfläche aufweist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei die Beschichtung die Neigung von Eis zum Anhaften an einer Oberfläche der Luftfahrzeugbauteilsoberfläche hemmt.
Substrat nach Anspruch 6, wobei die Beschichtung die Neigung von Feuchtigkeit zum Anhaften an einer Oberfläche der Luftfahrzeugbauteilsoberfläche hemmt.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat ferner eine weitere Beschichtung aufweist, die auf die Polymerbeschichtung aufgebracht ist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat ferner eine Vorbehandlung aufweist, die auf der Oberfläche des Substrats durchgeführt wird.
Substrat nach Anspruch 26, wobei die Vorbehandlung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer ZnNi Vorbehandlung, Cd Blitzvorbehandlung und einem Anodisierungsvorbehandlungsprozess.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat ferner eine erste Beschichtung aufweist, die auf das Substrat aufgebracht ist, wobei die Polymerbeschichtung auf die erste Beschichtung als eine zweite Beschichtung aufgebracht ist.
Substrat nach Anspruch 28, wobei die erste Beschichtung ein härtbares organisches Beschichtungsmaterial aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenolen, Urethanen, Epoxiden und Melaminen.
Substrat nach Anspruch 28, wobei die erste Beschichtung ein härtbares organisches Beschichtungsmaterial aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen, Polyvinylchloriden, Silikonen, Epoxiden, Acrylaten, Polyimiden und Phenolen.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen und nichtmetallischen Materialien.
Substrat nach Anspruch 31, wobei das nichtmetallische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus keramik-, epoxy-, glas-, holz- und kohlenstoffhaltigen Materialien.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Monel 400, Monel K-500, A-286, Inconel 600, rostfreien Stählen 302, 303, 304, 304, 410, 416, 430, Custom 450 und 17-4PH.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das Substrat ein Luftfahrzeugbauteil aus einer Aluminiumlegierung aufweist.
Substrat nach Anspruch 28, wobei das Substrat ein Luftfahrzeugbauteil aus einer Aluminiumlegierung aufweist.
Luftfahrzeug mit dem Substrat nach Anspruch 6.
Luftfahrzeug mit dem Substrat nach Anspruch 28.
Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Bauteils mit einer korrosionshemmenden Beschichtung, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Bauteils mit einer Oberfläche; Bereitstellen eines Beschichtungsmaterials, das ein Polymer aufweist, wobei das Polymer einen Bestandteil A und einen Bestandteil B enthält, wobei der Bestandteil A eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
und wobei der Bestandteil B eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
oder eine Verbindung ist, die die folgende Formel aufweist:
wobei X ein Präpolymer ist, das die folgende Formel aufweist:
wobei R₁, R₃ und R₄ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff; C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten; und C₃ bis C₆ Heterocyclen; A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆ Alkylen und Arylen; C₇ bis C₁₂ Alkylarylen; C₃ bis C₆ Cycloaliphaten und C₃ bis C₆ Heterocyclen; R₂, R₅ und R₆ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₁₀ Alkylen; Arylen und Heterocyclen; m und x jeweils eine Zahl von 1 bis etwa 10.000 ist; CYAN von einem Diisocyanat
abgeleitet ist; Z von einem Dicarbonsäurehalogenid
abgeleitet ist; und Aufbringen der Polymerbeschichtung auf die Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Dicarboxylbestandteil ausgewählt ist aus Fumarylkomponenten, Maleylkomponenten, gesättigten C₄ bis C₈ Dicarboxylkomponenten und teilweise gesättigten C₄ bis C₈ Dicarboxylkomponenten.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei mehr als annährend 50 Mol.-% des Dicarboxylbestandteils des Polymers Fumarylkomponente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei mehr als annähernd 80 Mol.-% des Dicarbonsäurebestandteils des Polymers Fumarylkomponente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei R₁ und R₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und Phenylkomponenten.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei zumindest einer von R₁ und R₂ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus halogenierten Alkylen und halogenierten Arylen.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei A₁ und A₂ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und Phenylkomponenten.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei zumindest einer von A₁ und A₂ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus halogenierten Alkylen, halogenierten Arylen, halogenierten Alkyarylen, halogenierten Cycloaliphaten und halogenierten Heterocyclen.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Diisocyanatbestandteil ein aromatisches Diisocyanat aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Diisocyanatbestandteil Toluol-2,4-diisocyanat aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Diisocyanatbestandteil ein gesättigtes aliphatisches Diisocyanat aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei x eine Zahl von 1 bis etwa 1000 ist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei x eine Zahl von etwa 20 bis etwa 200 ist.
Verfahren nach Anspruch 38, das ferner die Schritte des Bewerkstelligens einer ersten Beschichtung zwischen der Oberfläche des Bauteils und der Polymerbeschichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die erste Beschichtung ein hartbares organisches Beschichtungsmaterial aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenolen, Urethanen, Epoxiden und Melaminen.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die erste Beschichtung ein hartbares organisches Beschichtungsmaterial aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Polyvinylchloriden, Silikonen, Epoxiden, Acrylaten, Polyimiden und Phenolen.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei das Bauteil ein Luftfahrzeugbauteil aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei das Bauteil aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen und nichtmetallischen Materialien.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei das Bauteil aus einem Material hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Monel 400, Monel K-500, A-286, Inconel 600, rostfreien Stählen 302, 303, 304, 304, 410, 416, 430, Custom 450 und 17-4PH.
Verfahren nach Anspruch 38, das ferner den Schritt des Aufbringens einer zweiten Beschichtung auf die Polymerbeschichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, das ferner den Schritt des Anwendens einer Vorbehandlung auf die Oberfläche des Bauteils aufweist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Vorbehandlung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer ZnNi Vorbehandlung und einer Anodisierungsvorbehandlung.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Oberfläche eine Passfläche aufweist.
Luftfahrzeug mit Bauteilen, die Oberflächen aufweisen, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 38 beschichtet sind.
Luftfahrzeug mit Bauteilen, die Oberflächen aufweisen, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 51 beschichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Beschichtung die Neigung von Eis zum Anhaften an einer Oberfläche eines Bauteils hemmt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Beschichtung die Neigung von Feuchtigkeit zum Anhaften an einer Oberfläche eines Bauteils hemmt.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die Beschichtung die Neigung von Eis zum Anhaften an einer Oberfläche der Luftfahrzeugbauteilsoberfläche hemmt.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die Beschichtung die Neigung von Feuchtigkeit zum Anhaften an einer Oberfläche der Luftfahrzeugbauteilsoberfläche hemmt.