航空涂層材料大氣暴露試驗(yàn)評(píng)價(jià)

文 璟，王 黎，郭年華

(1 廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665;2 海洋化工研究院有限公司，山東青島266071)

航空涂層材料對(duì)所涂敷的基材具有保護(hù)性，延長(zhǎng)了飛機(jī)的維護(hù)周期和使用壽命，及表面裝飾等功能性作用。由于飛機(jī)在飛行和保障時(shí)所處的復(fù)雜環(huán)境，飛機(jī)涂層的老化性能是衡量涂層防護(hù)性的一個(gè)重要指標(biāo)。戶外大氣環(huán)境下，太陽(yáng)光尤其是紫外線常常是引起涂層老化降解的主要因素［1，2］。高原地區(qū)特有的氣候條件，如高紫外(紫外線平均照度為20W/m2，高于海平面紫外線平均照度20 倍以上)、高溫差、風(fēng)沙大、氣壓低等，對(duì)有機(jī)涂層破壞能力極強(qiáng)，對(duì)涂層老化具有非常強(qiáng)的加速效果［3］。

將可用于飛機(jī)蒙皮的涂層系統(tǒng)在拉薩大氣試驗(yàn)站進(jìn)行了兩年的大氣暴露試驗(yàn)，本文對(duì)這兩年的大氣暴露試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，通過(guò)對(duì)涂層顏色以及光澤等老化數(shù)據(jù)的分析，對(duì)這幾組航空材料的涂層體系和顏料體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 試驗(yàn)

1.1 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

大氣暴露試驗(yàn)按GB/T 9276 規(guī)定進(jìn)行;漆膜光澤按照GB/T 9754 進(jìn)行測(cè)定;漆膜色差按照GB/T 11186.2 和GB/T 11186.3 進(jìn)行測(cè)定;涂層老化評(píng)級(jí)方法按照GB/T 1766 進(jìn)行。

1.2 制板

試驗(yàn)樣品共有7 組涂層材料試片(試片尺寸:250mm ×150mm ×1mm，試片材質(zhì):2024 - T3 鋁合金板)，每組各4 片，采用空氣噴涂、常溫干燥，詳情如表1。

1.3 試板投放

樣品暴曬地點(diǎn)為拉薩站，該試驗(yàn)站的環(huán)境參數(shù)及特征見表2。

表1 航空涂層材料大氣暴露試驗(yàn)樣板制備Table 1 Preparation of aircraft coatings test panels

表2 大氣環(huán)境試驗(yàn)站－拉薩站的環(huán)境參數(shù)及特征Table 2 Environmental parameters and characteristics of Lasa

圖1 航空涂層材料大氣暴露試驗(yàn)樣板原始上架圖Fig.1 The original position of aircraft coatings test panels

試板投試方式為直接大氣暴露(如圖1)，朝向:南，角度:45°，試驗(yàn)周期2年，試板進(jìn)行光澤和色差的檢測(cè)時(shí)間為:原始檢測(cè)(0個(gè)月)、3個(gè)月、6個(gè)月、9個(gè)月、12個(gè)月、18個(gè)月、24個(gè)月。七組涂層材料試片，每組各4 片樣品，其中每組各留有1 片作保留試樣，另3 片進(jìn)行大氣暴露試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

投放的7 組涂層材料試板，每組中4 號(hào)試板為保留樣板，其余3 片樣板進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)24個(gè)月的拉薩大氣暴露試驗(yàn)，七組試板除了顏色、光澤有變化外，未發(fā)生起泡、粉化、裂紋、脫落等其他老化現(xiàn)象。

2.1 色差

投放的7 組涂層材料試板的色差數(shù)據(jù)對(duì)比如表3。

表3 七組試板色差數(shù)據(jù)對(duì)比Table 3 The color difference of seven groups test panels

由表3 的色差數(shù)據(jù)，繪制圖2。

圖2 七組試板大氣暴露試驗(yàn)色差變化圖Fig.2 Color difference of seven group test panels in natural weathering test

(1)從圖表可以看出，色差變化從低到高的順序?yàn)?G 白色，B 次白，F(xiàn) 灰色，C 深藍(lán)，A 綠色，E 藍(lán)色，D 紅色。

(2)七組試板的變色程度和等級(jí):G 白色、B 次白、F 灰色為0 -1 級(jí)，C 深藍(lán)、A 綠色、E 藍(lán)色為1 -2 級(jí)，D 紅色為3 級(jí)，說(shuō)明以無(wú)機(jī)顏料為主的涂層系統(tǒng)(G 白色、B 次白、F 灰色)的耐候性明顯好于以有機(jī)顏料為主的涂層系統(tǒng)。

(3)同一涂層體系(A、B、C、D 為同一涂層體系，E、F、G 為同一涂層體系)不同顏色試板之間的色差變化和顏料的耐候性有直接關(guān)系，無(wú)機(jī)顏料(白色)的耐候性明顯好于有機(jī)顏料(綠色、藍(lán)色、紅色)的耐候性。

2.2 光澤

投放的7 組涂層材料試板的光澤數(shù)據(jù)對(duì)比如表4。

由表4 的光澤數(shù)據(jù)，繪制圖3。

表4 七組試板光澤數(shù)據(jù)對(duì)比Table 4 The gloss of seven groups test panels

圖3 七組試板大氣暴露試驗(yàn)光澤變化圖Fig.3 Gloss loss of seven group test panels in natural weathering test

(1)從圖表可以看出，經(jīng)過(guò)24個(gè)月的拉薩大氣暴露試驗(yàn)，七組試板中有六組試板的光澤保持率在70%以上(E 藍(lán)色光澤保持率在68%左右)。

(2)七組試板的光澤保持率與涂層體系和顏料體系沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)，試板光澤數(shù)據(jù)有一定的跳躍性，但在12個(gè)月以后呈明顯的上升趨勢(shì)。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)七組試板的色差數(shù)據(jù)分析，以無(wú)機(jī)顏料為主的涂層系統(tǒng)的耐候性明顯好于以有機(jī)顏料為主的涂層系統(tǒng)，其變色程度和等級(jí)為:G 白色、B 次白、F 灰色為0 -1 級(jí)，C 深藍(lán)、A 綠色、E 藍(lán)色為1 -2 級(jí)，D 紅色為3 級(jí)。

(2)七組試板的光澤保持率與涂層體系和顏料體系沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)，經(jīng)過(guò)2年的拉薩大氣暴露試驗(yàn)，試板的光澤保持率普遍在70%以上。

(3)經(jīng)過(guò)24個(gè)月的拉薩大氣暴露試驗(yàn)，七組試板未發(fā)生起泡、粉化、裂紋、脫落等老化現(xiàn)象。

(4)涂層的色差和失光率在12個(gè)月以后有明顯的上升趨勢(shì)，說(shuō)明自然曝曬試驗(yàn)一年至一年半的期間是材料發(fā)生老化現(xiàn)象的關(guān)鍵期。

［1］潘瑩，張三平，周建龍，等. 大氣環(huán)境中有機(jī)涂層的老化機(jī)理及影響因素［J］. 涂料工業(yè)，2010，40(4):68－72.

［2］王輝，宣衛(wèi)芳，劉靜，等. 飛機(jī)蒙皮用含氟聚氨酯涂層老化原因分析［J］. 裝備環(huán)境工程，2011，8(5):43－46

［3］盧言利. 有機(jī)涂層高原環(huán)境影響參數(shù)分析及老化機(jī)理研究［J］. 涂料工業(yè)，2012，42(4):12－16.