[發明專利]航空涂料、其制備方法及形成航空用涂層的方法

有效

• 申請號: 201310244628.1
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103342953A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 侯仰龍;董云鶴;李靜
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/12
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及一種航空涂料、其制備方法及涂層形成方法，屬于功能材料技術領域。

背景技術

航空用涂層一般由底漆和面漆組成，面漆的玷污性是一項很重要的技術指標，該性能的優劣直接影響著飛機的外觀、涂層的使用耐久性、清洗維護的便捷性、外場維護周期的長短和維護費用的高低，并在一定程度上影響特殊功能涂層的性能，例如紅外隱身涂層表面的污染會顯著影響紅外發射率，降低紅外隱身性能；迷彩偽裝涂層表面的污染會改變涂層的光譜發射率，使涂層失去偽裝效果。

目前用于航空涂層面漆的多為有機材料，有機涂層通常具有親水表面，水接觸角θ＜90°，水滴不易從涂層表面滑落而使水與污物共存，不能有效帶走污物，因此耐玷污性（自清潔性）較差。而當涂層具有疏水表面（θ＞90°）或超疏水表面（θ＞150°）時，水滴在涂層表面極易滾動并帶走灰塵，從而使涂層表面具有自清潔性。顯然，制備疏水或超疏水的表面，是提升有機涂層耐玷污性的關鍵。

國內外已開展了大量對疏水或超疏水涂層表面的研究工作，例如Yuekun?Lai（Journal?of?Materials?Chemistry,2012,22,7420-7426）利用電沉積方法制備了二氧化鈦超疏水涂層；Z.G.Guo（Appl.Phys.Lett.,2007,90,193108）通過水熱合成法制備出微觀結構為納米棒陣列的Co₃O₄超疏水表面；E.Gogolides（Nanotechnology,2007,18,125304）采用納米沖洗和等離子蝕刻方法制備出了超疏水聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面；J.Genzer（Science,2000,290,2130）利用自組裝法制備了含氟多層涂層。

歸納起來，目前形成疏水或超疏水涂層表面的涂料，其主要成分可大致分為兩類：一類是有機聚合物，如聚丙烯-聚甲基丙烯酸甲酯、聚異丙基丙烯酰胺、聚苯乙烯或聚四氟乙烯等；另一類是無機非金屬，如碳納米管、TiO₂、ZnO、SnO₂、SiO₂或Al₂O₃等。形成疏水或超疏水涂層的方法可以為溶膠凝膠法、刻蝕法、等離子體處理法、氣相沉積法、電化學法、異相成核法以及自組裝法等。就構建疏水或超疏水表面單項技術而言，無疑是成熟的，但從適用化角度來分析，包括上述涂層在內的現有疏水或超疏水涂層作為航空防污涂層的應用還存在一系列的問題，主要表現為：有機聚合物涂層在防腐性、強度和顏色多樣化等方面不能滿足航空應用的需求，無機非金屬涂層在柔韌性、耐沖擊性和附著力等方面離航空應用需求差距還很大。除此之外，上述疏水或超疏水涂層的制備工藝也相當復雜，在實際應用中可操作性差，不適合工業化生產。

因此，需要得到一種在滿足航空應用的同時具有良好疏水性的涂層。

發明內容

本發明提供一種航空用涂料，其具有良好的疏水性，從而具有良好的耐玷污性及自清潔性，并且能夠滿足航空應用的要求。

本發明還提供一種上述涂料的制備方法，工藝簡單易于操作，有利于工業化生產。

本發明還提供一種形成涂層的方法，使用上述涂料在常溫下固化形成，操作簡便。

本發明提供一種航空用涂料，其中，按重量百分比，所述涂料包括經有機改性劑進行表面改性的二氧化鈦納米粉體10-25%、有機硅改性聚氨酯樹脂漆25-40%、潤濕分散劑1-2.5%、消泡劑0.2-1%、防沉降劑1.5-4.5%、成膜助劑0.5-1%以及余量的溶劑。

本發明選擇有機硅改性聚氨酯漆為主要成膜物質，經有機改性劑進行表面改性的二氧化鈦納米粉體作為無機填料，制備的涂料在滿足航空應用的同時，能夠形成具有良好疏水性能的表面。利用上述涂料形成的涂層中，經有機改性劑進行表面改性的二氧化鈦納米粉體被有機硅改性聚氨酯樹脂漆包覆形成微米級粗糙結構，同其本身的納米結構共同形成微納米復合結構，而具有這種結構的表面通常為疏水或超疏水的表面。本發明人的研究顯示，當經有機改性劑進行表面改性的二氧化鈦納米粉體含量選擇上述范圍時，其在涂層中縱橫交叉分布，表面被樹脂薄薄地包裹了一層，彼此之間有樹脂的粘結，并存在未被樹脂填滿的空隙，能夠形成多孔的微納米復合結構；另外部分二氧化鈦可以從表層樹脂中脫出，其表面具有極低的表面能，降低了所形成涂層對水的親和力，提高了疏水性。為了利于獲得更好的物理機械性能和疏水效果，在上述涂料中，經有機改性劑進行表面改性的二氧化鈦納米粉體可以為15-23%。