蘇-27飛機特種涂料的應(yīng)用

吳永明 周文英 賴強 曾衍相 王志剛

摘? ?要：介紹了航空涂料組分和防腐機理，論述了Su-27飛機所用涂料所有種類，并重點論述了Su-27飛機蒙皮涂料丙烯酸漆和聚氨酯漆涂料，詳細(xì)分析了該種涂料的使用性能特點及在國防裝備建設(shè)中的重要作用并為實際應(yīng)用起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：Su-27飛機;蒙皮涂料;防腐機理;丙烯酸漆;聚氨酯漆;美軍標(biāo)

1? ? 航空涂料概述

涂料俗稱油漆，它得名于先民用桐樹和漆樹的分泌物涂敷物體。由于涂料具有流動性，可用刷涂、噴涂和浸涂等方法涂敷于工件表面，經(jīng)自然干燥或烘烤，自行產(chǎn)生物理、化學(xué)變化后，形成附著牢固的薄膜。這種薄膜在飛機內(nèi)、外起到防護(hù)、裝飾、偽裝、標(biāo)志、嚴(yán)封及改善空氣動力性能的作用。

1.1? 涂料的組分

涂料由樹脂、顏料和增塑劑、溶劑和輔助材料3部分組成，并分別被稱為主要、次要和輔助成膜物質(zhì)。

（1）樹脂。樹脂本來是樹木的分泌物，現(xiàn)已泛指遇熱變軟，并具有可塑性的高分子化合物。航空涂料中用的樹脂主要是聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚丙烯樹脂、有機硅樹脂等。由于它們都是由化學(xué)合成方法制造的，故又稱為合成樹脂。

（2）顏料和增塑劑。涂料中的顏料按其功用常分為著色、防銹和體質(zhì)顏料3種。

著色顏料常有黑、白、紅、黃、藍(lán)、綠顏料和金屬粉等。如鈦白粉（TiO2）、炭黑、鉛鉻黃（PbCrO4·PbSO4）、鐵紅（Fe2O3）、鐵藍(lán)、氧化鉻綠（Cr2O3）、合金粉（銅鋅合金粉）、銀粉（鋁粉），主要用于為樹脂膜著色。

防銹顏料是底漆的重要成分之一，它們能對工件起到化學(xué)和電化學(xué)保護(hù)作用。如鋅鉻黃作為防銹顏料時，因其能微溶于水，離解出CrO42-陰離子，使腐蝕電池的陽極鈍化;同時所含的鋅離子還是陰極的阻蝕劑;因而是一種良好的化學(xué)防銹顏料，常用于輕金屬防護(hù)涂層。另外，如鐵紅作為防腐顏料時，由于能提高涂膜的致密度，降低太陽光和水在涂膜中的滲透性，成為一種良好的物理防銹顏料。

體質(zhì)顏料又稱填料，能增加涂膜的厚度，降低涂料成本。

常用的涂料增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯等，能增強涂膜的韌性;改善油漆的涂敷工藝性。

（3）溶劑和輔助材料溶劑主要用于稀釋樹脂，種類很多，各適用于溶解極性相似的樹脂。如聚氨酯漆、環(huán)氧漆常用丙酮、甲苯、丁醇作溶劑。

輔助材料主要是指涂料中的催干劑、防霉劑和紫外吸收劑等。催干劑能加快涂膜的氧化和聚合作用，從而加快涂膜的干燥速度，如醇酸漆常用氧化鉛、二氧化錳、醋酸鈷等;防霉劑有五氯酚、醋酸苯汞等，它們能防止涂料長霉;紫外吸收劑能預(yù)防涂膜的老化、粉化和脫落。

1.2? 涂料的分類

通常，涂料以其主要成膜物質(zhì)分為聚氨酯漆、環(huán)氧漆、丙烯酸漆等;又可根據(jù)組成和功用分為清漆、磁漆、底漆和膩子。

（1）清漆。不含顏料的涂料稱為清漆，因其透明或半透明而得名。主要成分為樹脂和溶劑，涂敷于物體表面能形成光滑、透明的膜。航空涂料中的醇酸、丙烯酸和環(huán)氧等清漆主要用于飛機蒙皮的防護(hù)，并可改善空氣動力性能。有時清漆也被覆蓋在磁漆上面，用以增加漆層的光澤，并改善其防護(hù)性能，這時清漆又稱為“罩光漆”。

（2）磁漆。清漆加入顏料后并經(jīng)研磨即為磁漆。因其涂于物體表面，干燥后能形成光滑、堅硬的膜，像瓷釉一樣而得名，故又稱瓷漆、色漆。航空涂料中的丙烯酸漆、環(huán)氧、聚氨酯等磁漆與底漆構(gòu)成涂層系統(tǒng)，對產(chǎn)品起著防護(hù)、偽裝和標(biāo)志的作用。

（3）底漆。涂在物體表面的第一層涂料，由清漆和顏料配制而成，因位于涂層系統(tǒng)的底層而得名。底漆能使物體表面和后續(xù)涂漆層緊密黏合，延長涂層使用壽命，是飛機涂層系統(tǒng)不可缺少的涂料。

（4）膩子。在清漆中加入大量的體質(zhì)顏料配制而成的膏狀材料，用于填平物體表面凹坑、縫隙和細(xì)孔等。膩子的附著性要好，干燥后不應(yīng)產(chǎn)生裂紋。

1.3? 涂料的防腐機理

材料表面和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用，引起性能退化的現(xiàn)象稱為腐蝕。金屬腐蝕機理揭示了防護(hù)的3個途徑，即提高金屬材料的腐蝕性;改善環(huán)境、處理腐蝕介質(zhì);利用電化學(xué)方法和覆蓋層保護(hù)金屬。覆蓋層通常被分為兩種，即金屬和非金屬覆蓋層，前者如電鍍層、化學(xué)鍍層、噴鍍層、滲層、熱浸層、包覆層等;后者又分為無機和有機兩種。如金屬表面的搪瓷，鋼鐵表面的磷化膜、發(fā)藍(lán)膜，鋁合金表面的陽極化膜等都屬于無機保護(hù)層，而涂層又是最常用的有機保護(hù)層。

涂層的屏蔽作用、電阻效應(yīng)、化學(xué)鈍化、陰極保護(hù)作用等使其具有保護(hù)作用。而保護(hù)作用又與涂料中的成膜物質(zhì)和防腐顏料的性能密切相關(guān)。由于涂層保護(hù)是一個尚未被完全了解的復(fù)雜過程，此處僅簡要介紹成膜物質(zhì)和防腐顏料的保護(hù)機理。

1.3.1? 成膜物質(zhì)的保護(hù)機理

油漆具有流動性，能在物體表面展開成連續(xù)的薄膜，并自行產(chǎn)生物理和化學(xué)變化，經(jīng)過一定時間后形成結(jié)合牢固、理化性質(zhì)穩(wěn)定的保護(hù)層。這種保護(hù)層能把金屬表面和環(huán)境隔開，起到屏蔽作用。研究發(fā)現(xiàn)，油漆層都有一定的吸水性、透水性和透氧性，而且氯離子等能促進(jìn)金屬腐蝕的離子也可以透過漆膜，從而使腐蝕介質(zhì)中的水、氧和促進(jìn)腐蝕的離子透過漆膜，在金屬表面形成腐蝕電池，并產(chǎn)生電化腐蝕。而一旦電化腐蝕發(fā)生，由于腐蝕產(chǎn)物的體積膨脹和膜下溶液與膜外溶液滲透壓的平衡作用，漆膜將被隆起;結(jié)果導(dǎo)致漆膜鼓泡、透蝕和剝落;最終使漆膜喪失保護(hù)作用。

1.3.2? 顏料的保護(hù)機理

由于成膜物質(zhì)具有結(jié)構(gòu)氣孔，涂漆時漆膜還留下微小縫隙，使用中漆膜可能被劃傷，所以，要得到非常完整的漆膜是不現(xiàn)實的。因而漆膜透氣、透水，繼而金屬被腐蝕是遲早會發(fā)生的。防腐顏料就是針對這些會引起腐蝕的可能，為改善漆膜的防護(hù)作用而加入的。油漆中加入防腐顏料后，其保護(hù)作用有4點：（1）顏料的鈍化作用。當(dāng)水和氧透過漆膜時，具有氧化性、堿性的顏料就會微溶于水中，在鐵表面的陽極區(qū)產(chǎn)生鈍化作用，并生成鈍化膜，提高陽極的電極電位，甚至?xí)蛊湎蜿帢O轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到防止腐蝕的目的。常用的鉻酸鹽（鉻酸鈣、鉻酸鍶等）和鉛系（鉛酸鈣、丹紅等）顏料就有這種鈍化作用。（2）顏料的磷化作用。磷酸鹽系顏料，如磷酸鋅、磷酸鋁等在金屬表面會生成磷化膜，使電極鈍化，起到抑制電化腐蝕的作用。（3）顏料的屏蔽作用。防腐顏料的加入能提高油漆層的抗?jié)B性，阻擋腐蝕介質(zhì)對機體金屬的侵蝕;同時它們還能抑制紫外線對樹脂的光化作用，提高漆膜的抗老化性能。（4）顏料對金屬的陰極保護(hù)作用。純度為99.5%的鋅錠用霧化法制成鋅粉，含有鋅粉的油漆涂于鋼鐵表面，鋅作為犧牲樣機，使鋼鐵得到保護(hù)，且活性鋁含量比較高的鋁粉加入油漆，也有這種保護(hù)作用。

1.3.3? 增效劑能提高油漆的防腐性能

為了改善和提高油漆的防腐性能，還可以加入增效劑，如在鋅黃或丹紅中的有機鉻酸鹽，給油漆中加入鉻酐、鉻酸二苯等，均有較好的防銹增效作用。

成膜物質(zhì)和顏料的防腐功能是相輔相成的，只有搭配得當(dāng)才能取得最佳的防護(hù)效果。

2? ? 飛機蒙皮涂料

飛機是一種很重要的交通工具，航空涂料就是用來保護(hù)和裝飾飛機的涂料，大致可分為飛機蒙皮涂料、飛機艙室涂料、飛機發(fā)動機涂料、飛機零部件涂料和特殊專用涂料[1]，其中飛機蒙皮涂料是航空涂料最主要的品種（見表1）。

飛機是高技術(shù)密集型的產(chǎn)品，對材料要求十分嚴(yán)格。一般涂料難以滿足要求。特別是在戰(zhàn)爭和交通運輸具有特殊用途，各國都競相研究和更新機種[2]。當(dāng)飛機經(jīng)過高速雨區(qū)時，雨滴與飛機蒙皮碰撞的沖擊壓力迅速增加，當(dāng)雨滴的經(jīng)向流動在它表面上產(chǎn)生的剪切力大于涂層的附著力時，漆膜就會出現(xiàn)撕破和剝離現(xiàn)象，特別是機翼部位受損最大。因此，飛機對航空涂料性能要求是非?？量痰摹Ｗ鳛楸Ｗo(hù)機體的蒙皮涂料就顯得十分重要，它必須適應(yīng)飛機因高速飛行而產(chǎn)生的氣動磨擦熱、高速氣流沖劇、雨滴砂粒的撞擊以及機身腹部受到燃料油污染和海上鹽霧浸蝕等條件。無論怎樣的飛行條件，航空涂料需要經(jīng)受住溫度起伏、高強度紫外線照射、潮濕環(huán)境、化學(xué)品侵襲腐蝕等的考驗。

目前采用的丙烯酸聚氨酯涂層系統(tǒng)基本上可滿足M≤2的機種使用，但在高速殲擊機的前緣部位，時有脫漆現(xiàn)象。在大型客機上（如波音707、三叉戟、伊爾—18、、伊爾—62等）使用可達(dá)到國外型D/D型脂肪族聚氨酯漆的水平。國外飛機蒙皮漆多為聚氨酯型，其漆膜硬度高，耐候、耐熱、耐水、耐溶劑等綜合性能均優(yōu)于丙烯酸類品種，如美國F—15、F—5、F—18戰(zhàn)斗機和直升機均采用環(huán)氧底漆與脂肪族聚氨酯面漆配套，使用壽命可達(dá)5年。從使用效果來看，除醇酸樹脂漆，環(huán)氧樹脂漆外，發(fā)展前景最好的是脂肪族聚氨酯漆，特別是高彈性聚氨酯漆在耐高速氣流沖擊方面比橡膠型（如氯化橡膠）用途更廣。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，近年來，復(fù)合材料在飛機上的應(yīng)用比例日趨增長，法國海豚直升機使用碳纖維和聚芳酰胺纖維增強的復(fù)合材料已達(dá)60%以上[3]。因此非金屬材料的蒙皮保護(hù)涂料將成為需要提供的產(chǎn)品之一。今后飛機將向更高速度發(fā)展，當(dāng)M≥4時，顯然上述品種均不能適應(yīng)，則需選擇耐更高溫度的涂層，如聚酰亞胺、改性有機硅和無機高分子化合物等。為了滿足戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)上的需要，“隱形”飛機涂裝[4]的偽裝蒙皮涂料也將引起人們的興趣。

飛機蒙皮涂料是航空涂料中要求最高的涂料品種[5-7]，因為它用于飛機的外表面，是處于上述飛機環(huán)境影響最大的部位，故對其要求也如上，這還是一般飛機蒙皮涂料的要求，由于飛機的底材主要是鋁合金，故在涂裝前先要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?。鋁合金表面對涂料有其特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)耐苛虾椭付ㄇ‘?dāng)?shù)呐涮讓︼w機防腐效果至關(guān)重要，鋁合金表面處理大致有4種方法[8-11]：（1）化學(xué)氧化的阿羅丁法，然后再涂上底漆;（2）鉻酸陽極化處理，其后涂磷化底漆，再涂中間底漆;（3）除鉻酸陽極化之外，還有磷酸陽極化和硫酸陽極化等，然后涂中間底漆;（4）涂磷化底漆，然后涂中間底漆。針對飛機防護(hù)的特殊要求，所提供涂層必須具有全面的防腐能力，較強的耐化學(xué)介質(zhì)，耐水滲透能力強，足夠的耐磨性、柔韌性、耐候性，且附著力強，流平性好，色澤豐滿美觀等。表面涂裝涂料是經(jīng)濟(jì)有效的防腐蝕方法之一，而且涂料施工比較簡單、維護(hù)方便。飛機外部用的涂料為蒙皮涂料，其底漆（相應(yīng)于上述的中間底漆）的主要品種有環(huán)氧酯底漆、環(huán)氧聚酰胺底漆、有機硅聚氨酯底漆、環(huán)氧胺加成物鋅黃底漆等，而面漆則有丙烯酸、醇酸改性有機硅、有機硅聚氨酯、脂肪族聚氨酯（聚酯聚氨酯、丙烯酸聚氨酯）等。但對于飛機有些部位，如主翼上、下面以及水平穩(wěn)定區(qū)上、下面修理不易，需要高的防腐蝕要求，底漆采用聚硫化物，面漆仍用脂肪族聚氨酯;而一些軍用飛機如水上飛機和艦載飛機表面還要求有優(yōu)良的耐海水和耐鹽霧性，故采用的涂料品種需要防腐蝕性較高的如環(huán)氧聚酰胺和環(huán)氧胺加成物底漆以及丙烯酸聚氨酯面漆等，在機身外形材料中還有非金屬（玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料等）類，用于飛機機翼蒙皮結(jié)構(gòu)以及前機身骨架、襟翼導(dǎo)流罩等處，為了防止這些非金屬材料表面吸水和樹脂老化，以及防止發(fā)生靜電作用，故采用環(huán)氧聚酰胺清漆和底漆作底漆，并補以環(huán)氧聚酰胺或聚酯膩子，外用聚氨酯面漆，其含防靜電作用的導(dǎo)電顏料如碳黑、導(dǎo)電氧化物等。

3? ? ?蘇-27飛機采用的涂料簡介

蘇-27戰(zhàn)斗機（俄文：Сухой Су-27，英文：Sukhoi Su-27，北約代號：Flanker，譯文：側(cè)衛(wèi)）（見圖1）是蘇聯(lián)蘇霍伊設(shè)計局研制的單座雙發(fā)全天候空中優(yōu)勢重型戰(zhàn)斗機，屬于第三代戰(zhàn)斗機。主要任務(wù)是國土防空、護(hù)航、海上巡邏[12]等，以巴倫支?？罩惺中g(shù)刀聞名。

蘇-27飛機上有機涂層的使用十分廣泛[13]，除浸入潤滑油、液壓油的零件、鍍金屬零件不涂漆外，從飛機蒙皮內(nèi)外表面到螺釘、鉚釘及導(dǎo)管等均用有機涂層進(jìn)行防護(hù)。所采用的涂料牌號多達(dá)58種。這些牌號分別屬于丙烯酸漆、醇酸漆、環(huán)氧漆、酚醛漆、有機硅樹脂漆、有機氟樹脂及橡膠漆、過氧乙烯漆7大類。現(xiàn)將蘇-27飛機涂料的主要使用情況介紹如下。

3.1? 蒙皮涂料

蘇-27飛機的鋁合金蒙皮內(nèi)表面采用陽極化（鉻酸鹽填充硫酸陽極化）+底漆（加有2%ΠAΠ-2鋁粉的ΦЛ-086酚醛漆）的防護(hù)體系;飛機鋁合金蒙皮的外表面采用陽極化（鉻酸鹽填充硫酸陽極化）+底漆（AK-070丙烯酸漆）+面漆（先涂ЭΠ-140環(huán)氧磁漆，再涂AC-1115丙烯酸環(huán)氧磁漆）。酚醛底漆和丙烯酸底漆附著力強，防護(hù)性能好，但耐油性差;丙烯酸環(huán)氧磁漆涂層光亮，裝飾性好，耐大氣性能優(yōu)良，耐油性一般。

蘇-27飛機的蒙皮涂料是丙烯酸漆類，就這類油漆本身特性和我國氣候條件而言，它不能滿足我國的使用條件。我國自19世紀(jì)50年代引進(jìn)米格-15以來，對飛機蒙皮外表面涂料由開始仿制原蘇聯(lián)的丙烯酸漆，到現(xiàn)在主要采用環(huán)氧酯或環(huán)氧聚酰胺為基料的鉻酸鹽底漆+脂肪族聚氨酯面漆的涂層系統(tǒng);蒙皮的內(nèi)表面以鉻酸鹽底漆為防護(hù)涂料;經(jīng)歷了實踐—改進(jìn)—再實踐—再改進(jìn)的過程。實踐證明這種防護(hù)系統(tǒng)可適于熱帶、亞熱帶復(fù)雜的氣候條件，使用壽命一般在5～10年。

3.2? 結(jié)構(gòu)件防護(hù)涂料

蘇-27飛機的結(jié)構(gòu)件涂料分為鋁合金件、鎂合金件、鋼件、鈦合金件和銅合金件用5類。

（1）鋁合金件用涂料。蘇-27飛機的鋁合金件防護(hù)系統(tǒng)與該機鋁合金蒙皮的防護(hù)系統(tǒng)相同，采用陽極化+底漆+面漆系統(tǒng)。陽極化的方法、油漆的種類亦與蒙皮采用的陽極化方法和油漆種類相同。

（2）鎂合金件用涂料。蘇-27飛機內(nèi)蒙皮鎂合金表面的防護(hù)系統(tǒng)由表面氧化處理+底漆（ЭΠ-076底漆）+面漆（兩層ЭΠ-140面漆）組成;飛機外蒙皮鎂合金的防護(hù)系統(tǒng)，所采用的油漆與內(nèi)蒙皮鎂合金相同，只是先用硫酸陽極化處理鎂合金件的表面，并經(jīng)鉻酸鹽填充。

（3）鋼件用涂料。蘇-27飛機在空氣中使用的鋼件，如碳鋼、合金鋼件的防護(hù)系統(tǒng)為鍍鎘（隨后鈍化或磷化）;需要時再加底漆（AK-070）+面漆（兩層ЭΠ-140）。這是俄羅斯使用最為廣泛的涂層系統(tǒng)之一，被他們稱為“完全系統(tǒng)油漆涂層”。用30XГCH2A制造的起落架零件則采用磷化處理+底漆（ЭΠ-076環(huán)氧漆）+面漆（兩層ЭΠ-140環(huán)氧磁漆）防護(hù)系統(tǒng)。這種涂層系統(tǒng)有良好的抗大氣腐蝕能力，良好的附著力，對油類較穩(wěn)定，且有一定的彈性，能在-60～120 ℃穩(wěn)定使用，短時間可承受250 ℃。

（4）鈦合金用涂料。鈦合金具有較高的耐腐蝕性，常溫下使用不需要涂敷防護(hù)層。為防止鈦合金件與其他零件的接觸腐蝕，可對鈦合金進(jìn)行陽極化處理，同時提高鈦合金件的耐磨性為其鍍鎘或鍍鎳。

（5）銅合金件用涂層。用銅合金制成的匯流條，通常涂一層ЭΠ-076環(huán)氧底漆，再涂一層絕緣性好的ЭΠ-274磁漆;用銅合金制成的氧氣導(dǎo)管，經(jīng)過鈍化處理后，用底漆（B-02磷化底漆）+面漆（兩層ЭΠ-140環(huán)氧磁漆）涂層系統(tǒng)防護(hù)。

3.3? 耐油防護(hù)層

蘇-27飛機的耐油防護(hù)涂層主要分兩種，即耐燃油涂層與液壓油涂層。前者主要為在鋁合金基材（先經(jīng)過鉻酸填充硫酸陽極化處理）上涂敷ЭΠ0215底漆（環(huán)氧底漆）;后者只進(jìn)行同樣的表面處理，無涂漆。該機的油箱內(nèi)表面只進(jìn)行陽極化處理，再直接涂密封劑。而西方軍機的油箱都要涂防腐油漆，20世紀(jì)80年代以后，現(xiàn)役飛機用涂S06-1010H整體油箱防護(hù)涂料，其防護(hù)水平已接近美軍標(biāo)要求。

除了上述的涂料之外，蘇-27飛機的雷達(dá)罩、螺栓連接件、駕駛艙內(nèi)表面等還使用了很多種類的涂料。

4? ? 蘇-27飛機蒙皮涂料

在國外丙烯酸涂料仍是航空涂料的主要品種。英國軍用飛機用的丙烯酸涂料[14]的規(guī)范有DTD5099及DTD5602;均與雙組分冷膠的鋅黃環(huán)氧底漆配套使用。美國軍標(biāo)：MIL-L—19538B是丙烯酸樹脂加硝化棉配成的涂料，廣泛作為軍用飛機的偽裝涂料，其所用的丙烯酸樹脂是由甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚而成。據(jù)報道，美國戰(zhàn)斗機，英法合作的協(xié)和一號飛機均采用丙烯酸涂層系統(tǒng)。

漆膜具有突出的光和熱的穩(wěn)定性。由于其結(jié)構(gòu)中含有聚乙烯主鏈的關(guān)系，因而丙烯酸涂料在飛機蒙皮達(dá)150 ℃時使用，仍能保持漆膜原有的光澤。丙烯酸涂料的主要缺點是耐溶劑性差，在施工工藝上的優(yōu)點是干燥快，一般在室溫下2 h可干燥，都是單組分，給施工帶來很大方便。

超音速飛機涂丙烯酸清漆涂層時，使用壽命可達(dá)2～3年，性能比醇酸涂料要好。涂丙烯酸磁漆涂層時，使用壽命比清漆長，一般可達(dá)3～5年，但在迎風(fēng)面這種涂層系統(tǒng)均經(jīng)受不住高速氣流的沖刷。目前我國航空涂料市場[15]上，除了軍用飛機涂料外，基本上為國外涂料所占領(lǐng)。國內(nèi)涂料企業(yè)所生產(chǎn)的航空涂料的基本品種與國外航空涂料相比差別不大，然而在品種花色上與國外相比遜色不少，特別是專用性方面。

4.1? 丙烯酸漆

丙烯酸漆以丙烯酸樹脂為主要成膜物質(zhì)。由于這種樹脂顏色淺，故可制成淺色漆和白色漆，并且漆膜色澤鮮艷，能耐寒，在高溫下不泛黃，具有良好的保光性和保色性，是一種性能優(yōu)異的裝飾涂料。

（1）丙烯酸漆的組分。除了丙烯酸樹脂是其主要成膜物質(zhì)外，丙烯酸漆還加入少量其他樹脂用于改善漆膜的性能，如少量的三聚氰胺樹脂即可提高漆膜的耐熱、耐油性，并增大漆膜的硬度和附著力。

（2）丙烯酸漆的分類。丙烯酸漆按用途可分為清漆、底漆、偽裝漆和標(biāo)志漆等。如丙烯酸清漆B01-6、B04-15的成膜物質(zhì)是丙烯酸樹脂或醋酸乙烯改性丙烯酸樹脂，常用于涂敷飛機蒙皮外表面。鍶黃丙烯酸底漆B06-2是在樹脂中加入了鉻酸鍶，常用作鋁合金、鎂合金和銅合金零件的底漆。丙烯酸偽裝漆和標(biāo)志漆是在樹脂中加入了顏料和硝化纖維素，常用于飛機表面的偽裝和標(biāo)志。

（3）丙烯酸漆的特點。丙烯酸漆無毒性?？捎糜陲w機表面、黑色金屬和輕金屬零件的表面，尤其適用于東南沿海的濕熱地區(qū)。漆膜可耐一般的酸、堿、油，并具有突出的防潮、防鹽霧、防霉菌性能。但價格較貴，漆膜易粉化，耐候性欠佳。

4.2? 聚氨酯漆

我國自19世紀(jì)50年代引進(jìn)米格-15以來，對飛機蒙皮外表面涂料由開始仿制原蘇聯(lián)的丙烯酸漆，到現(xiàn)在主要采用環(huán)氧酯或環(huán)氧聚酰胺為基料的鉻酸鹽底漆+脂肪族聚氨酯面漆的涂層系統(tǒng)。20世紀(jì)五六十年代，航空涂料的發(fā)展主要是以前蘇聯(lián)航空涂料的材料標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，但它只適合前蘇聯(lián)的氣候條件，滿足不了我國南方亞熱帶氣候條件下的使用要求。以聚氨酯樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料稱為聚氨酯漆，它是飛機蒙皮的最佳涂料。由于防銹性能優(yōu)異，原料價格不斷降低。因此，應(yīng)用愈來愈廣泛。

（1）聚氨酯漆的主要組分。聚氨酯樹脂是分子結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯鏈節(jié)（—NH—C—O—）的高分子化合物，它由含有—NCO官能團(tuán)的異氰酸酯和帶有—OH的多元醇反應(yīng)生成。正是利用這兩個官能團(tuán)的交聯(lián)反應(yīng)，聚氨酯樹脂才固化成膜。聚氨酯漆對顏料比較挑剔，一般顏料表面吸附有水分，就會影響涂層的質(zhì)量，有些顏料能與異氰酸酯基起反應(yīng)就不能使用。故常用的顏料有鎘紅、鎘黃、酞菁藍(lán)等;填料則用滑石粉、沉淀硫酸鋇等。

（2）聚氨酯漆的分類。聚氨酯漆的種類較多，現(xiàn)僅按用途分類，并介紹常用的3種聚氨酯漆。①飛機蒙皮用聚氨酯漆。這類漆用柔韌聚酯樹脂、聚氨酯樹脂作主要成膜物質(zhì)，玻璃化溫度低，在常溫下漆膜處于高彈態(tài)，能抗高速氣流沖刷，因此，具有高彈性和極高的耐磨性，常涂敷于飛機表面高速氣流強烈沖刷處，如機翼前沿迎風(fēng)面、雷達(dá)罩表面等。②聚氨酯地板漆。這類漆常用二甲基乙醇胺作催化劑，促進(jìn)游離的異氰酸酯基與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)生成固化膜。而且漆膜堅韌、耐磨、耐水、具有良好的附著力和光澤，適于涂敷地板。③漆包線涂敷漆。將二異氰酸酯的游離異氰酸酯基團(tuán)用苯酚暫時封閉起來，然后與帶有羥基的聚酯混合并裝于同一容器內(nèi)，它們在室溫下不起反應(yīng)。當(dāng)在150 ℃烘烤時，苯酚揮發(fā)，釋放出游離異氰酸酯基與聚酯的羥基反應(yīng)生成漆膜。這種漆膜具有良好的電絕緣性，并且耐水、耐磨、耐溶劑，還有較好的力學(xué)性能，因此適于制作漆包線涂層。

（3）聚氨酯漆的特點。由于聚氨酯漆的漆膜堅硬，耐磨性特別強，使之成為目前飛機蒙皮的最佳涂料。另外，這種漆膜附著力大，與基體結(jié)合牢固，還可制成良好的黏合劑。由于聚氨酯樹脂能與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等進(jìn)行改性，配制成多種性能優(yōu)異的涂料，因此，聚氨酯漆的種類很多。

聚氨酯漆價格較貴;并采用多包裝，使用時要嚴(yán)格按照規(guī)定配比，現(xiàn)用現(xiàn)配，并在一定時間內(nèi)用完。另外，這種漆對水和潮氣極為敏感，使用時要嚴(yán)格干燥，否則會引起層間剝離和氣泡。由于這種漆的預(yù)聚物種含異氰酸酯，其揮發(fā)物對人體有刺激作用，施工時要加強通風(fēng)，注意勞動保護(hù)。

4.3? 溶劑型丙烯酸樹脂漆

熱塑性丙烯酸樹脂涂料的涂膜硬度高，色澤淺、不泛黃、耐大氣性、保光保色性好。主要用于航空工業(yè)的鋁合金表面涂裝。這是我國最早開發(fā)使用的丙烯酸樹脂漆[16～18]。一般多由不同甲基丙烯酸酯類單體共聚而成。利用過氧化苯甲酰或偶氮二異丁腈為引發(fā)劑通過自由基聚合原理在溶液中完成聚合反應(yīng)。丙烯酸樹脂生成的反應(yīng)為涂料工業(yè)最有代表性的通過加聚反應(yīng)制得合成樹脂的化學(xué)反應(yīng)。如眾所知，這種自由基型連鎖聚合反應(yīng)主要經(jīng)歷鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止3個階段。而原料的種類、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑種類及用量、反應(yīng)溶液的介質(zhì)等因素對丙烯酸樹脂的結(jié)構(gòu)、形狀，分子質(zhì)量大小及分子質(zhì)量分布，樹脂的黏度等帶來直接的影響。丙烯酸樹脂具有很好的耐侯性、保光性，保色性，且樹脂色澤淺近水白，呈中性，因此，可制成透明度極好的清漆及白度很高的白漆[19]。熱塑性丙烯酸樹脂漆依靠溶劑揮發(fā)干燥成膜，干燥快，附著力好。由于熱塑性丙烯酸樹脂的分子質(zhì)量很高，故制得的涂料固體一般較低。施工噴涂時，如漆的黏度稍大或溶劑揮發(fā)過快，常出現(xiàn)“拉絲”現(xiàn)家。熱塑性樹脂的通性為可熔可溶，受熱可熔化，遇溶劑可溶解。熱塑性丙烯酸樹脂也如此。但這種涂料一般可經(jīng)受100 ℃或更高的溫度而不軟化，但不耐溶劑。

20世紀(jì)60年代的熱塑性丙烯酸樹脂漆主要用于飛機蒙皮涂裝。飛機蒙皮用丙烯酸涂料主要有3種涂層系統(tǒng)：兩道丙烯酸清漆;丙烯酸清漆加丙烯酸磁漆;環(huán)氧底漆加丙烯酸磁漆。丙烯酸涂料主要是指由甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯類單體為主，經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得到的共聚物制成的涂料。這類涂料具有優(yōu)良的保色性和保光性，丙烯酸樹脂能經(jīng)受住大氣中紫外線的作用，分子結(jié)構(gòu)不易斷裂、氧化和分解，其色澤可以長期保持穩(wěn)定，因此，可制成水白色清漆和純白色磁漆。由于丙烯酸涂層系統(tǒng)保色性好，干燥快，施工簡單，維修時脫漆容易，因此這種涂料仍然是飛機蒙皮涂料的一個較好選擇。

4.4? 對于航空涂料，必須具有高耐腐蝕性才能保證飛機的安全飛行

國內(nèi)外飛機蒙皮涂料經(jīng)歷了由硝基 / 醇酸涂料到熱塑性丙烯酸涂料，再到常溫固化雙組分聚氨酯涂料等幾個發(fā)展階段。隨著航空涂料產(chǎn)品的發(fā)展和更新?lián)Q代，目前符合這一標(biāo)準(zhǔn)的底漆主要有環(huán)氧聚酰胺類底漆和聚氨酯類底漆。環(huán)氧聚酰胺底漆對飛機上各種液體介質(zhì)具有良好的抗耐性;對環(huán)境條件的腐蝕因素，如潮濕、鹽霧等也有很好的抗耐性;具有良好的機械性能;對不同的氧化膜有良好的附著力。雙組分聚氨酯底漆也對機上液體介質(zhì)具有良好的抗耐性;對大氣條件下各種腐蝕因素具有很好的抗耐性;具有良好的機械性能;對經(jīng)各種不同表面處理過的鋁合金具有良好的附著力;與聚氨酯面漆的層間附著力優(yōu)于環(huán)氧聚酰胺底漆。

4.5? 聚氨酯樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有一定數(shù)量的氨基甲酸酯鏈的高分子化合物

它是由異氰酸酯和含羥基聚合物反應(yīng)制得，以該樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料稱為聚氨酯涂料。聚氨酯涂料具有良好的物理力學(xué)性能，涂膜堅韌、光亮、耐磨、附著力強，耐腐蝕性好，能耐酸堿、耐油，有良好的電性能，與其他樹脂涂料混溶性好。該涂料的裝飾性和耐腐蝕性均很優(yōu)良，但價格較貴，涂裝要求較高，廣泛用于木器、飛機、汽車、機械、電器及石油化工行業(yè)的表面涂裝[20]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，飛機外蒙皮表面涂層體系的面漆一般采用雙組分脂肪族聚氨酯涂料。這種聚氨酯涂料的性能需滿足美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-85285以及美國波音公司標(biāo)準(zhǔn) BMS10-72的要求。

航空涂料從20世紀(jì)50年代的硝基涂布漆、醇酸漆發(fā)展到20世紀(jì)60年代環(huán)氧丙烯酸漆[21]，七八十年代聚氨酯涂料。產(chǎn)品有原天津油漆廠的13-2#丙烯酸聚氨酯（縮二脲）蒙皮涂料，底漆是采用H06-2環(huán)氧鋅黃底漆，用于殲擊機上，后又研究出1號底漆，面漆仍使用13-2#丙烯酸聚氨酯。期間又采用了航空研究所研制的1012H底漆與13-2#聚氨酯面漆配套，底面配套性能較好。上海涂料所和上海造漆廠的7650聚氨酯面漆（縮二脲）和678鋅黃底漆配套，用于民航飛機上。另外還有7470面漆和7470底漆均屬聚氨酯漆類。原化工部涂料研究所研究的W04-1有機硅聚氨酯（縮二脲）面漆和W06-2鋅黃環(huán)氧底漆，和相應(yīng)的標(biāo)志漆和脫漆劑等，至今仍在殲擊機上使用，并出口巴基斯坦等國。另外在W04-1有機硅聚氨酯蒙皮漆的基礎(chǔ)上發(fā)展的其他品種，用于殲擊機其他機型的有機硅聚氨酯類迷彩無光蒙皮涂料，已涂多架飛機出口。為先進(jìn)殲擊機配套的航空涂料，曾經(jīng)參照荷蘭及美國軍標(biāo)對W04-1蒙皮磁漆、W06-2蒙皮底漆改進(jìn)，在合成技術(shù)路線上作了較大調(diào)整，產(chǎn)品滿足了需要，主要提高了產(chǎn)品耐候性與耐汽油性，并在耐水、耐介質(zhì)、耐老化、耐鹽霧、耐濕熱等性能上有明顯提高，接近國外標(biāo)準(zhǔn)要求，廣州曝曬1年保光等性能良好。與航空涂料配套的還有飛機雷達(dá)罩涂料、發(fā)動機葉片漆、空氣干燥漆、含鋁高溫涂料、球絞涂料、脫漆劑等。20世紀(jì)90年代末，原化工部涂料工業(yè)研究所針對引進(jìn)的Tu-154飛機、JCW-332飛機大型民用客機的維修，研制出聚氨酯型Tu-154飛機蒙皮修補漆和TCW-332飛機蒙皮修補漆，其性能達(dá)到當(dāng)時進(jìn)口樣水平，且優(yōu)于原蘇聯(lián)制造的機身漆，用于飛機蒙皮維修效果良好。

為了使有機涂層具有良好的防護(hù)性和較長的使用壽命，針對不同的基體材料必須選擇合適的涂層系統(tǒng)，并且采用正確的涂敷工藝及其維護(hù)措施。有機涂層在使用過程中，受到大氣環(huán)境和外力、溶劑等作用會損壞和老化，如漆膜變色、變脆、起泡、劃傷，甚至脫落，從而使零件的涂層系統(tǒng)損壞，引起零件的腐蝕。為此，在外場工作中，要針對有機涂層的特點進(jìn)行維護(hù)。溫度變化會引起涂層膨脹和收縮，減小涂層的附著力;涂層上的冷凝水膜會慢慢滲入漆膜，使涂層溶脹、起泡或脫落。太陽光中的紫外線能量高，能使漆膜裂解并促進(jìn)其氧化，從而降低漆膜的機械強度，加速樹脂的老化;有些有機溶劑能溶解或溶脹漆膜。因此，在機務(wù)工作中要及時給飛機加蓋蒙布;及時晾干或擦干漆層上的水膜;應(yīng)避免漆膜接觸有機溶劑。

5? ? 結(jié)語

航空技術(shù)的進(jìn)步是一個國家工業(yè)體系完善程度、工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平、研發(fā)能力建設(shè)的重要標(biāo)志，而涂料技術(shù)是材料學(xué)的重要分支，功能性涂料技術(shù)進(jìn)步甚至影響大型飛機的發(fā)展水平，如國際上通常認(rèn)為隱身涂料的技術(shù)水平是5代飛機技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。隨著我國航空事業(yè)的發(fā)展，高速、高空、遠(yuǎn)太空等發(fā)展方向必然會對涂料界提出更高的要求，因此我國涂料技術(shù)水平還有極大的發(fā)展空間。美國空軍是最早發(fā)展的空軍體系，目前在世界上仍占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢的空軍力量，因此，對于與提高性能有密切關(guān)系的保護(hù)材料—航空涂料的應(yīng)用非常重視，已形成了比較完善的航空涂料標(biāo)準(zhǔn)體系，常用航空涂料的美軍標(biāo)準(zhǔn)、波音標(biāo)準(zhǔn)及PPG公司、阿克蘇諾貝爾公司相關(guān)航空涂料產(chǎn)品的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[22]。

涂裝是一種利用涂料在基體材料表面形成涂層的材料表面技術(shù)，是現(xiàn)代產(chǎn)品制造工藝中的一個重要環(huán)節(jié)[23-26]。涂裝技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，包括選擇適用的涂料，設(shè)計合理的涂層體系，確定良好的作業(yè)環(huán)境條件，進(jìn)行預(yù)處理、涂布施工、干燥或固化、三廢處理等工序作業(yè)，以及質(zhì)量監(jiān)控、工藝管理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價等重要環(huán)節(jié)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，涂裝技術(shù)已深入到機械、車輛、輕工、家電、船舶、能源、石油化工、電子電工、航空航天等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，眾多新技術(shù)、新產(chǎn)品得到廣泛推廣和應(yīng)用，涂裝生產(chǎn)線逐漸經(jīng)歷了由手工到生產(chǎn)線、再到自動化生產(chǎn)線的發(fā)展過程，環(huán)境保護(hù)也提升到前所未有的高度。

我國的航空涂料標(biāo)準(zhǔn)大部分采用國外航空涂料標(biāo)準(zhǔn)或轉(zhuǎn)化而來，缺少完善的航空涂料標(biāo)準(zhǔn)體系。在航空涂料中被廣泛認(rèn)可的是美軍標(biāo)準(zhǔn)和波音標(biāo)準(zhǔn)，除此外還有飛機制造商內(nèi)部通用的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及各國的軍用標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)在一定范圍內(nèi)執(zhí)行，一般不對外公開。建立國內(nèi)航空涂料標(biāo)準(zhǔn)對發(fā)展航空涂料學(xué)科技術(shù)具有促進(jìn)作用。

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