高端技術研發提速,海化院公開飛機塗料和船舶塗料專利

香港綜合金融
2023-08-09

海洋化工研究院有限公司日前公開了一項發明專利“一種耐沾污蒙皮啞光面漆及其製備方法和應用”。該發明的耐沾污蒙皮啞光面漆具有優異的柔韌性、耐水性、耐化學介質、耐候性、耐高低溫、耐衝擊性及附着力強等,又兼顧了耐沾污性,在飛機的底漆上噴塗耐沾污面漆後,既長久的保持了塗層顏色的均一美觀性,延長使用壽命,又滿足了飛機的日常維護需求。

輕質、高性能及對環境友好是航空塗料的發展方向。目前國外的PPG、阿克蘇諾貝爾已開發低VOC、高固含量的航空塗料,國內的海洋化工研究院有限公司、中海油常州塗料化工研究院等也已開發相應的航空塗料,且能滿足飛機蒙皮塗料的性能要求:優異的柔韌性、耐水性、耐化學介質、耐候性、耐高低溫、耐衝擊性及附着力強等。現國內飛機公司提出在保證飛機蒙皮塗料以上性能的同時,需兼顧耐沾污性。飛機在沙塵環境或跨國遠距離惡劣環境中運輸時,飛機表面易被污染物黏上,既影響美觀,又降低了塗層的使用壽命,且增加了飛機的日常維護難度。

國內的飛機蒙皮塗料主要有:丙烯酸型飛機蒙皮塗料、聚氨酯型飛機蒙皮塗料、氟碳型飛機蒙皮塗料、有機硅型飛機蒙皮塗料。現有飛機蒙皮塗料雖能滿足飛機蒙皮塗料的性能要求,但在啞光狀態下,其耐沾污性一般。現有的各種類型的啞光飛機蒙皮塗料在整機噴塗時,有以下難點:1、啞光飛機蒙皮塗料的光澤較低(0-10),整機噴塗時,容易出現顏色不均一,光澤不均一,在自然光底下會看到飛機蒙皮明暗相間的壓槍痕跡。2、在保證飛機蒙皮塗料的基本性能前提下,尤其是啞光漆,用無光樹脂製成的啞光漆或者高光樹脂添加消光劑製成的啞光漆難以兼顧耐沾污性能;長時間的飛行後,飛機的蒙皮塗料在污漬的覆蓋下,難以清洗,且飛機整體的顏色差異極大。

因此,有必要研發一種耐沾污蒙皮啞光面漆以滿足飛機公司的綜合性能要求。爲了解決現有技術中存在的問題,該發明提供了一種耐沾污蒙皮啞光面漆及其製備方法和應用。發明的耐沾污蒙皮啞光面漆具有優異的柔韌性、耐水性、耐化學介質、耐候性、耐高低溫、耐衝擊性及附着力強等,又兼顧了耐沾污性,在飛機的底漆上噴塗耐沾污面漆後,既長久的保持了塗層顏色的均一美觀性,延長使用壽命,又滿足了飛機的日常維護需求。

該發明根據飛機蒙皮塗料所需性能有針對性地調控不同單體及其用量,通過化學聚合方法制備得到有機硅改性的氟碳樹脂,其目的之一是通過有機硅氟改性實現塗層低表面能特性,提升塗層的耐沾污性能;目的之二是有機硅和有機氟樹脂由於自身的特點,存在與基料中的顏料和填料難以有效相容的問題,這往往會導致塗層出現顏色不均勻等問題;且有機硅氟樹脂含量過高會導致塗層與基材結合力降低,重塗性差等問題。因此發明篩選了丙烯酸類單體增加與顏填料的結合性能,通過調控有機硅、有機氟單體以及丙烯酸單體的用量,使得合成出來的樹脂製備的塗層能夠兼顧耐沾污性能、顏填料分散效果好,且與基材結合力不受影響,重塗性佳。

改發明在製備氟碳樹脂的基礎上,引入硅氧基團,可以進一步降低表面能,極大提高塗料的耐沾污性;通過將有機硅改性的氟碳樹脂引入丙烯酸型蒙皮塗料中,降低了塗層的表面能,從而防止污染物的附着;且有機硅改性氟碳樹脂與體系中的顏填料具有更好的相容性;與丙烯酸體系的樹脂復配後,加入消光粉製成的啞光漆能夠滿足整機噴塗的施工工藝,整機噴塗時顏色、光澤均一,無明暗相間的壓槍痕跡,且灰塵等污漬容易清洗,水洗後,整機的顏色均一一致。發明的耐沾污面漆具有優異的柔韌性、耐水性、耐化學介質、耐候性、耐高低溫、耐衝擊性及附着力強等,又兼顧了耐沾污性,在飛機的底漆上噴塗耐沾污面漆後,既長久的保持了塗層顏色的均一美觀性,延長使用壽命,又滿足了飛機的日常維護需求;發明的耐沾污蒙皮啞光面漆具有良好的力學性能及機械性能、耐候性、耐腐蝕性、耐化學藥品性及耐沾污性。

此外,海洋化工研究院有限公司日前公開了一項發明專利“一種甲板用耐磨防滑抗衝擊材料、製備方法及板材”。該發明提供的材料應用於船舶重載甲板,能夠應對海洋嚴酷的環境,承載噸位大,阻燃性能好,爲船舶建造提供了安全保障。

海洋環境是最嚴酷和最大的腐蝕環境,海洋大氣高溼、高鹽、強日照輻射,使船舶塗層材料快速老化,失去防護作用,進一步引起金屬基材腐蝕,降低結構強度,縮短設施服役壽命。其中,承載履帶車輛和重型舟艇的船舶艙內甲板,不僅面臨極苛刻的海洋腐蝕環境,還面臨裝載車輛設備帶來的頻繁衝擊和碾壓,普通的環氧、醇酸等防腐塗層在短時間的碾壓後就會出現漆膜的開裂、粉碎、與基材剝離等現象,露出金屬鋼板,發生大面積鏽蝕和凹陷變形。每次經過裝載後都要重新進行塗裝,後期維護工序繁瑣,維修成本高。

近年來,一類特種抗碾壓耐磨塗層研製成功並廣泛應用於船舶重載甲板,取得了良好的抗碾壓耐磨應用效果,提高了船舶裝載效率,減少了維修維護費用。但是,隨着我國船舶工業的發展,大型船舶艙內承載工況日益惡劣,承載的履帶車輛和重型舟艇噸位大幅增加,以往的重載甲板抗碾壓耐磨塗層已遠不能滿足新的承載需求,必須開發新型甲板防護材料,以大幅提升材料抗衝擊耐碾壓性能,還要針對性解決材料阻燃性能低下的難點,滿足船用材料嚴苛的耐火阻燃性能,保障船舶航行作業安全。同時展望世界船舶工業強國在甲板防護材料領域的發展趨勢,目前歐美正陸續研發以超高分子量聚乙烯爲主體的複合材料,表面複合金剛砂顆粒,並添加相關無機填料增強耐磨性能,用於車輛設備頻繁衝擊碾壓的甲板區域,已取得一些成功應用案例,但其並未克服聚乙烯材料阻燃性能低下的問題,無法滿足船用材料的嚴苛阻燃標準,且由於無機填料、防滑顆粒與樹脂基體相容性差,長期服役易出現顆粒脫落的現象。

因此,開發更好性能的甲板用塗層材料,提高船舶作業效率,是亟待解決的問題。爲了解決是現有技術中出現的問題,該發明提供了一種甲板用耐磨防滑抗衝擊材料、製備方法及板材,發明提供的材料應用於船舶重載甲板,能夠應對海洋嚴酷的環境,承載噸位大,阻燃性能好,爲船舶建造提供了安全保障。

該發明以具備優異抗衝擊耐磨損性能的超高分子量聚乙烯爲基體,配合表面複合耐磨防滑骨料提高摩擦係數,進一步添加無機增強填料提高抗壓耐磨性能,復配高效阻燃填料體系實現材料低播焰性能和低煙密度,同時,引入乙烯基三乙氧基硅烷,在過氧化二異丙苯引發下實現超高分子量聚乙烯交聯,進一步提高基體與無機增強填料、耐磨骨料的結合力,增強了材料在高衝擊下的整體穩定性,有效防止材料疲勞老化與防滑骨料顆粒脫落現象,同時,結合自主研發的高效一體模壓成型工藝和機加工後處理,得到的甲板用耐磨防滑抗衝擊材料,能夠顯著改善甲板防護效果,滿足大型船舶承載履帶車輛和重型舟艇的需求。

與現有技術相比,該發明的有益效果是:1、發明的材料基體採用超高分子量聚乙烯樹脂,其本身抗衝擊性、耐磨損性和耐介質性極佳,添加的無機增強填料進一步提高材料的抗衝擊耐碾壓性能,長期服役效果優異。2、發明根據超高分子量聚乙烯材料體系的特點,以及針對復配高效阻燃劑的特點,通過組分間協同阻燃功能,有效克服材料阻燃性能低下的缺點,滿足船舶作業安全需求。

3、發明通過合理的防滑耐磨表層設計,有效改善超高分子量聚乙烯板材的摩擦係數,在乾溼態下均可爲裝載的車輛舟艇及人員提供有效的防滑控制,保障裝載能力。4、發明引入硅烷交聯改性超高分子量聚乙烯,提高聚乙烯基體樹脂與無機填料、顏料和耐磨防滑骨料的結合力,增強材料在高衝擊下的整體穩定性,有效防止材料疲勞老化與防滑骨料顆粒脫落,有效延長了板材的使用壽命,降低維修和使用成本。

5、發明在板材上進一步設計背面流水槽,滿足實際應用工況下及時排水需求,又能夠滿足承載噸位大的需求,同時達到了材料自身輕量化的效果,更有利於現場的安裝和後期的維護。6、發明採用高效的模壓成型製造工藝,工藝通用性強,參數靈活可調,可滿足大規模快速製造需求,且製得的板材結合力強,抗壓能力好,阻燃效果佳,有效保障船舶建造過程和實際應用及維護保養的需求。

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